Biogasanläggning Energibesparing med avloppsvatten Peter Larsson ver 2

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Biogasanläggning Energibesparing med avloppsvatten. 2008-09-05 Peter Larsson ver 2"

Klara Åberg
för 8 år sedan
Visningar:

1 Biogasanläggning Energibesparing med avloppsvatten Peter Larsson ver 2

2 Biogasanläggning Förutsättningar Processprincip Processparametrar Driftprincip och anläggningsutförande Biogas Anläggningskostnad Teoretisk energibesparing

3 Förutsättningar: Varför? Ta hand om avloppsvattnet vid källan Kommunal anläggning ej lämplig för bryggeriavloppsvatten Energiåtervinning, minskat oljeberoende Bryggeriavloppsvatten Lätt nedbrytbart Kort uppehållstid <24 tim Minimal anläggning Varmt avloppsvatten Låg partikelhalt Biologisk process Levande mikroorganismer Temperaturberoende ph känsligt Luftfri miljö

bryggeriavloppsvatten Energiåtervinning, minskat oljeberoende Bryggeriavloppsvatten Lätt

4 Processparametrar: COD belastning x avloppsflödet = dygnsbelastningen styr anläggningsdimensioneringen ph-variationer och ph-justering Partikelinnehåll i avloppsvattnet, grovfiltrering Avloppstemperatur

5 Kemisk syreförbrukning Chemical Oxygen Demand COD COD är ett mått på föroreningsgraden Reningsgraden, volym- och slambelastningen baseras på COD analyser 1 kg COD nedbrutet = 0,35 Nm 3 metan COD nedbrutet

6 Anaerob nedbrytning Omvandling av nedbrytbart material (COD,BOD) till Metan (CH 4 ) Koldioxid (CO 2 ) Lite ny biomassa

7 Anaeroba nedbrytningssteg Hydrolys Enzymer utanför cellen bryter ner stora molekyler till mindre, som kan brytas ner av mikroorganismerna. Enzymerna bildas av syraproducerande organismer Syrabildning (acidogenesis) Syrabildande bakterier omvandlar mindre molekyler till flyktiga syror (ättikssyra, propionsyra, smörsyra etc) Ättiksyrabildning (acetogenesis) Organismer omvandlar flyktiga syror (VFA) till ättikssyra, koldixid (CO 2 )och vätgas (H 2 ) Metanproduktion (methanogenesis) Ättikssyra, CO 2 och H 2 omvandlas till biogas (CH 4 och CO 2 ).

Enzymerna bildas av syraproducerande organismer Syrabildning (acidogenesis) Syrabildande bakterier omvandlar mindre molekyler till

8 Egenskaper biomassan Granulerad biomass utan bärarmaterial Höga sedimentationshastigheter ( m/h) COD belastning kg COD per m 3 reaktor volym per dag Slamproduktion 1-5% av nedbruten COD

(60-100 m/h) COD belastning 10-20 kg COD per m 3

9 Beräkningsfaktorer och parametrar Summan av VFA och alkaliniteten i blandningstanken och anaerobutloppet är alltid ungefär lika Utgående VFA i normalt fungerande anläggningar är < 150 mg ättikssyra/l, och 300 mg/l är övre gräns Optimal temperatur är 37 o C Optimalt ph I anaeroba reaktorn är (intervall )

normalt fungerande anläggningar är < 150 mg ättikssyra/l, och 300 mg/l är övre

10 Flyktiga syror - VFA (Volatile Fatty Acids) Alkalinitet Den viktigaste parametern för den anaeroba processen Daglig analys är nödvändig

11 Nödvändiga förutsättningar för mikroorganismer Vatten utan vatten INGET liv Kol viktigast för cellstrukturen Kväve proteiner, DNA och RNA Fosfor energitransport (ATP), DNA och RNA Svavel proteiner Tillväxtfaktorer vitaminer Mineraler t ex nickel (Ni) och kobolt (Co) för metanbakterier

Fosfor energitransport (ATP), DNA och RNA Svavel proteiner

12 Temperaturintervaller för mikrooganismer o C Typ min optimum max Psykrofil Mesofil Termofil

13 Temperatur Methanogenic activity at various temperatures Biomass activity (%) Temperature ( Celcius)

14 ph ALLMÄNNA BIOLOGISKA PROCESSER 4.0 < ph < 9.0 METANBILDNING 6.5 < ph < 8.0

15 ph optimum för metanbakterier

16 Till Panna Gasfackla Kemikalie dosering Anläggningsuppbyggnad Buffert+hydrolys Tank Blandnings Tank Bioreaktor Slam Lager Utlopp Ev. beluftning VVX Ev.värmepump VVX

18 Biogas: Biogas består av: Metan Koldioxid Vattenånga och kvävgas Svavelväte ± 65 vol-% ± 30 vol-% ± 4 vol-% ± vol-%

19 Störningsfaktorer Förgiftning Slamflykt Stora belastningsvariationer Driftavbrott Vattentemperatur

20 Miljörisker: Brännbara och giftiga gaser som bildas i den anaeroba processen: Metan (CH 4 ) Svavelväte (H 2 S) Lukter från anläggningen Tillsatskemikalier för ph-justering

21 Uppskattad anläggningskostnad: Byggnader, maskiner, processutrustning miljoner SvKr Driftkostnader TKr/år (El, kemikalier, analys, rep.underhåll, medräknat 5 graders uppvärmning 3 månader) Personal 2 tim/dag Tillkommer gaseldning

22 Teoretiskt energiutbyte och gasvärde Antag 85 % COD nedbrytning 1 kg COD nedbrutet = 0,35 Nm 3 metan 1 m 3 biogas = 7 kwh 1 m 3 metangas = 9,7 kwh Antalet produktionsdagar 250 dygn Antaget BOD-COD förhållande 0,6 1 m 3 eldningsolja är 10,2 Mwh

23 Teoretiska beräkning 1 Antagen produktionsvolym 2 miljoner Hl = m 3 produkt Antagen avloppskoncentration medelvärde 2857 mg/liter Antagen avloppsmängd 3,5 liter/liter producerad produkt ( renvattenförbrukning ca 4,6 l/l ) Antagen COD mängd 10 kg COD/ m 3 produkt Anläggningsstorlek medel 8000 kg COD/d m 3 produkt x 10 kg COD/m 3 = kg COD (jfr m 3 x 3,5 l/l x 2857 mg/l = kg COD) Medelnedbrytning COD 85% x kg COD = kg CODnedbruten kg CODnedbruten x 0,35 Nm 3 metan = Nm 3 metan Nm 3 x 9,7 kwh/m3 = kwh = MWh Motsvarande oljemängd MWh och 10,2 MWh/m 3 = 566 m 3 olja

24 Beräkning 2 Antagen produktionsvolym 1 miljoner Hl = m 3 produkt Antagen avloppskoncentration medelvärde mg/liter Antagen avloppsmängd 4 liter/liter producerad produkt ( renvattenförbrukning ca 5,1 l/l ) Antagen COD mängd 12 kg COD/ m 3 produkt Anläggningsstorlek medel 5000 kg COD/d m 3 produkt x 12 kg COD/m 3 = kg COD (jfr m 3 x 4 l/l x 3000 mg/l = kg COD) Medelnedbrytning COD 85% x kg COD = kg CODnedbruten kg CODnedbruten x 0,35 Nm 3 metan = Nm 3 metan Nm 3 x 9,7 kwh/ m 3 = kwh = MWh Motsvarande oljemängd MWh och 10,2 MWh/m 3 = 339 m 3 olja

25 Frågor

Relevanta dokument

2014-01-23. Driftoptimering hur säkerställer vi att vi gör rätt? Upplägg. Förutsättningar för en bra gasproduktion. Vem är jag och vad sker på SLU?

2014-01-23. Driftoptimering hur säkerställer vi att vi gör rätt? Upplägg. Förutsättningar för en bra gasproduktion. Vem är jag och vad sker på SLU? -- Upplägg Driftoptimering hur säkerställer vi att vi gör rätt? Anna Schnürer Inst. för Mikrobiologi, SLU, Uppsala Kort presentation av mig och biogasverksamhet på SLU Förutsättningarna för gasproduktion