title: Αεριοποίηση πρωτοβάθμιων μικροκοσκινισμένων βιοστερεών για την συμπαραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας
title: Gasification of primary microsieved biosolids for the cogeneration of heat and electricity

Creators: name: Ποθουλακη Αικατερινη
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: Αυξανόμενες ανησυχίες έχουν προκύψει σχετικά με την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας των λυμάτων σε συνδυασμό με την εκθετική αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού. Στα πλαίσια της επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, προκύπτει ένα αναπόφευκτο υποπροϊόν, τα  βιοστερεά ή αλλιώς η ιλύς λυμάτων, που απαιτεί επεξεργασία προτού διατεθεί στο περιβάλλον. 
Η αναερόβια χώνευση, μια περίπλοκη βιολογική διεργασία που αναγνωρίζεται για τη χρησιμότητά της στην παραγωγή ενέργειας, εφαρμόζεται ως κύριο μέσο επεξεργασίας των βιοστερεών. Ωστόσο, μια εναλλακτική επιλογή για την αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που προκύπτουν από τα βιοστερεά έγκειται στη θερμοχημική επεξεργασία τους. Διεργασίες όπως η πυρόλυση, η αεριοποίηση και η αποτέφρωση, που αξιοποιούν την αξιόλογη θερμογόνο δύναμη των βιοστερεών, αποτελούν εναλλακτικό τρόπο για την παραγωγή ενέργειας ή άλλων πολύτιμων προϊόντων.
Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην τεχνολογία της αεριοποίησης βιοστερεών. Έμφαση δίνεται στους υπολογισμούς ισοζυγίων μάζας και ενέργειας με σκοπό την ολοκληρωμένη εξέταση του σχεδιασμού, της κατασκευής και των λειτουργικών πτυχών μίας μονάδας αεριοποίησης - παραγωγής ενέργειας που λειτουργεί εντός της ΔΕΥΑ Ρεθύμνου. Η μονάδα αυτή, η οποία αποτελεί στοιχείο ενός καινοτόμου πιλοτικού συστήματος επεξεργασίας αποβλήτων και διαχείρισης βιοστερεών, διαθέτει δυναμικότητα 5.000 m3/d εισερχόμενου αποβλήτου. Το σύστημα χρησιμοποιεί μια σειρά από διαδοχικές διαδικασίες για το διαχωρισμό των βιοστερεών μέσω μικροκοσκίνισης, την ξήρανσή τους, την αεριοποίησή τους για τη δημιουργία αερίου σύνθεσης και, στη συνέχεια, τη χρήση μίας μηχανής εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ) για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας. Οι ενεργειακές ανάγκες ολόκληρου του συστήματος καλύπτονται κατά ένα μεγάλο βαθμό από αυτή την παραγωγή ενέργειας.
Οι θεωρητικοί υπολογισμοί ισοζυγίων θερμικής ενέργειας δείχνουν ότι υπάρχει επάρκεια παραγωγής ενέργειας για την κάλυψη των απαιτήσεων της μονάδας. Ωστόσο, η αρχή λειτουργίας του συγκεκριμένου ξηραντηρίου απαιτεί μεγαλύτερα ποσά ενέργειας, με αποτέλεσμα να προκύπτει ελαφρά αρνητικό ισοζύγιο θερμικής ενέργειας. Βέβαια, το αποτέλεσμα προκύπτει θετικό με μικρές προσαρμογές σε μεταβλητές παραμέτρους, γεγονός που δείχνει  τη δυνατότητα λειτουργίας της μονάδας θερμικά αυτόνομα.

description: Growing concerns have arisen about the effectiveness of wastewater treatment in combination with the exponential growth of the world population. In the context of wastewater treatment, it creates an unavoidable by-product, biosolids or sewage sludge, which requires treatment before it can be released into the environment. 
Anaerobic digestion, a complex biological process recognised for its usefulness in energy production, is used as the main means of treating biosolids. However, an alternative option to address the environmental impact of biosolids is thermochemical treatment. Processes such as pyrolysis, gasification, and incineration, which exploit the considerable thermogenic potential of biosolids, are an alternative way of producing energy or other valuable products.
This thesis focuses on the technology of biosolids gasification. Emphasis is placed on mass and energy balance calculations to comprehensively examine the design, construction, and operational aspects of a gasification-energy production plant operating within the Rethymno WWTP. This plant, which is an element of an innovative pilot waste treatment and biosolids management system, has a capacity of 5,000 m3/d of incoming waste. The system uses a series of sequential processes to separate the biosolids through micro-screening, drying, and gasification to create synthesis gas and then use an internal combustion engine (ICE) to generate heat and electricity. The energy needs of the entire system are largely covered by this energy production.
The theoretical calculations of thermal energy balances show that there is sufficient energy production to meet the plant's requirements. However, the operating principle of this dryer requires higher amounts of energy, resulting in a slightly negative thermal energy balance. The result is, of course, positive with minor adjustments to variable parameters, which indicates the possibility of operating the plant in a thermally autonomous way.