Samrötning. Rötning av avloppsslam med olika externa material

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Samrötning. Rötning av avloppsslam med olika externa material"

Johan Åberg
för 4 år sedan
Visningar:

1 Samrötning Rötning av avloppsslam med olika externa material

2 Nytt substrat Karakterisering Processkontroll och optimering Efterkontroll

3 Hämmande substanser Salter av metaller, särskilt tungmetaller (Cu, Cr, Ni, Zn i löst form) Starka syror och baser Oljor och fetter Desinfektionsmedel Ammoniak från nedbrytning av proteinrika substrat Organiska föroreningar Sulfid H 2 S (>200 mg/l) från sulfatrika substrat

4 Ammonium och ammoniakhämning Hämning kan ske från både ammonium och ammoniak NH 4 + NH 3 + H + Jämvikten beror av temperatur och ph

5 Ammonium och ammoniakhämning Intermediära produkter Alkoholer, fettsyror, mjölksyror Anaerob oxidation H 2 +CO 2 Acetat (CH 3 COOH) CH 4 +CO 2 NH 3 Protein Metanbildning via vätgas Metanbildning via ättiksyra Processen kan skifta till syntrof acetatoxidation. Slamålder > 30 d

6 Ammonium och ammoniakhämning Ammoniakhämning: ph > 7,4-7,5 och NH 4 -N > mg/l (NH 3 = mg/l) Beräkning: NH 3 (mg/l) = 17/24 tot-n (mg/l) 10 ph /[exp(6344/(273+ C))+10 ph ] Ammoniumhämning: NH 4 -N > mg/l

7 Ammonium och ammoniakhämning Orsak: Substrat med hög proteinhalt, låg C/N-kvot Åtgärd: ph-justering (saltsyra), sänkt belastning, substrat med hög C/N-kvot Kvävebrist kan uppstå om ammoniumhalten i filtrat från rötkammarna understiger 600 mg/l. Obs! Ovanligt

8 Skum Nedbrytning av fettrika material ger långa fettsyror Dessa verkar hämmande på metanbildarna och kan orsaka skum Orsaker: Ojämn eller hög belastning, fettrika substrat som t.ex. fettslam och slakteriavfall, omrörningsproblem och lång uppehållstid i mottagningstankar

9 Skum Syvabs åtgärder mot skumning: Ändrad cirkulationsriktning: från toppen till botten. Inmatning av substrat i botten Ozonering av bioslam motverkar filamentbakterier Förtjockning av bioslam: TS ökning 2,5 7% Skumraketer på bioreaktorerna

10 Surrötning Intermediära produkter Alkoholer, fettsyror, mjölksyror Fermentering (Jäsning) Anaerob oxidation H 2 +CO 2 Metanbildning via vätgas CH 4 +CO 2 Acetat (CH 3 COOH) Metanbildning via ättiksyra

11 Surrötning 1. De metanbildande bakterierna hämmas. 2. Vätgastrycket höjs. Ökad andel koldioxid i gasen. Ackumulering av syror (VFA) och sänkt bikarbonatalkalinitet Sänkning av ph 3. Övriga mikroorganismer hämmas. Om inget görs avstannar gasproduktionen och processen riskerar att slås ut

12 Surrötning Orsak: För hög eller ojämn belastning. För kort uppehållstid. Nedgång av temperatur. Problem med omrörning. Substans som hämmar metanbildarna Åtgärd: Stoppa/minska inmatning, justera temperatur/omrörning, dosering av alk-höjande medel (t.ex. natriumvätekarbonat), optimera uppehållstid/belastning/substratsammansättning

13 Samrötning Substratsammansättning Gasproduktion (l/kg) Andel CH 4 (%) Kolhydrater Proteiner Fetter Vilka substrat ska jag satsa på? - En bra substratslurry ger ökad mångfald bland mikroorganismerna, minskad risk för störningar och bättre biogasproduktion!

14 Samrötning Karaktärisering av nya substrat Är det värt att ta emot substratet? Faktorer: Organiskt innehåll (TS VS, transporteffektivitet) Metanutbyte (m 3 gas/tillsatt ton substrat) Näringssammansättning (C/N-kvot > 10-15) Nedbrytbarhet (kostnad för slambehandling, hög VS men låg nedbrytbarhet, t.ex. lignin) Påverkan på biogödselns kvalité (näringsämnen och tungmetaller, Cd/P, Hg/P) Risk för mekaniska problem (Pumpbart? Slitage? Ackumulering av oönskat material i rötkammaren?) Förbehandlingsbehov (ABP material, pumpbarhet, förpackat material, investeringsbehov?) Hämmande substanser (metaller, sulfatrika material, kväverika substrat, fettrika substrat) Luktproblem (närhet till grannar, arbetsmiljö) Lagstiftning (ABP-förordningen, Revaq, tillstånd, avfallsförordningen)

15 Tillvägagångssätt Utrötningsförsök

16 Utrötningsförsök Milliliter CH 4 per gram VS Batchförsök Metangasproduktion per gram tillsatt VS Substrat B Biogas: 1105 ml/g VS TS: 35,8 % Andel CH 4: 71,7 % VS: 92,3 % (av TS) CH 4 : 792ml/g VS Substrat A Biogas: 895ml/ g VS TS: 30,9 % Andel CH 4: 64,0 % VS: 94,5 % (av TS) CH 4 : 573ml/g VS Primärslam Biogas:658 ml/g VS TS: 3,44 % Andel CH 4: 63,8 % VS: 80,5 % (av TS) CH 4 : 420 ml/g VS mar 22-mar 27-mar 01-apr 06-apr 11-apr 16-apr

17 Utrötningsförsök Milliliter CH 4 per gram VS Sammanfattning Batchförsök Metangasproduktion per gram VS Ftj. Prim. Biogas: 642 ml/g VS TS: 8,13 % Andel CH 4: 62,9 % VS: 65,3 % (av TS) CH 4 : 404 ml/g VS Drav Ankom: V.28 Biogas: 770 ml/g VS TS: 22,1 % Andel CH 4: 59,5 % VS: 96,0 % (av TS) CH 4 : 458 ml/g VS Läsk Ankom: V.28 Biogas: 838ml/g VS TS: 9,12 % Andel CH 4: 52,7% VS: 98,1 % (av TS) CH 4 : 442 ml/g VS aug 09-aug 14-aug 19-aug 24-aug 29-aug 03-sep Öl Ankom: V.28 Biogas: 632 ml/g VS TS: 6,43 % Andel CH 4: 66,6% VS: 97,8 % (av TS) CH 4 : 421 ml/g VS Alkoläsk Ankom: V.28 Biogas: 611 ml/g VS TS: 9,54 % Andel CH 4: 60,1 % VS: 99,2 % (av TS) CH 4 : 367 ml/g VS

18 Utrötningsförsök Substrat Metangasproduktion (m 3 /ton våtvikt) Metanhalt (%) Majonäs 839,0 70,3 Matfett 653,4 70,9 Äggrest 618,5 70,3 Choklad 582,6 62,5 Fettavskiljning1 580,0 73,5 Räksallad 557,5 71,1 Fiskrest 261,7 71,7 Matavfall 167,3 56 Jäst 118,3 64 Fettavskiljning2 109,1 73,1 Drank (vetesirap) 104,5 62 Drav 97,0 59,5 Mjölk 81,6 64,7 Apelsin 65,6 53 Kyckling 57,6 72,3 Ättikslag 54,5 53,6 Apelsinjuice 47,1 54 Matavfall (hushåll) 45,1 65 Matavfallskvarnar 41,7 60,6 Fruktrester melon/annanas 38,1 61,5 Matavfall (hushåll) 27,3 63 Potatisskal 22,2 55 Förtjockat Primärslam (medel) 14,6 63 Fettavskiljning3 10,9 61 Pappersbruksslam 1,6 55,

19 Substratplanering Mikroorganismerna kan vänja sig vid nya substrat men inte vid en skiftande belastning. Långsam ökning är bäst. Tumregel: 0,5 kg/m 3 varannan vecka. Lär känna dina substrat genom kontinuerliga analyser! Analys av TS och VS på alla substrat för att ha koll på dygnsbelastningen. Gör samlingsprov och analysera näringsämnen, metaller och hämmande ämnen

20 Substratplanering Exempel: Substrat A: TS= 1 % VS= 70% av TS VS halt i substratet = 0,7 0, = 7% Substrat B: TS = 29 % VS = 97 % av TS VS halt i substratet = 0,29 0, = 28 % En bil substrat B motsvarar 4 bilar substrat A!

21 Substratplanering 25 Fettavskiljarslam TS (%)

22 kg VS/m 3 * d Substratplanering Dygnsbelastning substrat augusti 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,

bilar primärslam Många olika substrat kan utan planering ge:

23 Substratplanering + =? 1 bil fettslam = 3,5 bilar primärslam 1 bil alkohol = 11,7 bilar primärslam 1 bil olja = 18,3 bilar primärslam 1 bil matavfall = 1,8 bilar primärslam 1 bil proteinpulver = 25,4 bilar primärslam Många olika substrat kan utan planering ge: Ojämn belastning Ojämn gasproduktion Processproblem (skumning, hämmad process osv. )

24 Substratplanering Problem med provtagning av substratlassen TS och VS

25 Processförändringar ,4 101, VFA (mg/l)

26 Processförändringar 1600 NH4-N (mg/l)

27 Processförändringar Ökade skumproblem Instabilitet Tungmetaller Gasproduktion

28 Optimering Ökad biogasproduktion på Syvab: Jämn belastning från alla inströmmar Ökad uppehållstid och plats för mer substrat Hitta bra substratmix och öka belastningen steg för steg

Relevanta dokument

Substratkunskap. Upplägg. Energinnehåll i olika substrat och gasutbyten. Olika substratkomponenter och deras egenheter

Substratkunskap. Upplägg. Energinnehåll i olika substrat och gasutbyten. Olika substratkomponenter och deras egenheter Substratkunskap Anna Schnürer Inst. för Mikrobiologi, SLU, Uppsala Upplägg Energinnehåll i olika substrat och gasutbyten Metanpotential vad visar den? Olika substratkomponenter och deras egenheter C/N