OPTIMERING AV BIOGASPRODUKTION FRÅN BIOSLAM INOM PAPPERS- MASSAINDUSTRIN VÄRMEFORSKS BIOGASDAG 2011

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "OPTIMERING AV BIOGASPRODUKTION FRÅN BIOSLAM INOM PAPPERS- MASSAINDUSTRIN VÄRMEFORSKS BIOGASDAG 2011"

Emil Ekström
för 8 år sedan
Visningar:

1 OPTIMERING AV BIOGASPRODUKTION FRÅN BIOSLAM INOM PAPPERS- MASSAINDUSTRIN VÄRMEFORSKS BIOGASDAG 2011 Bo Svensson Institutionen för Tematiska studier, Vatten och Miljö (Tema vatten) Linköpings universitet

Bo Svensson Institutionen för Tematiska studier,

2 SAMARBETE MELLAN: PÖYRY SWEDEN AB SCANDINAVIAN BIOGAS FUELS AB TEMA VATTEN, LiU REFERENSGRUPP MED REPRESENTANTERFRÅN PMI OCH V-FORSKS MEDLEMMAR

3 BIOGASFORSKNING VID LiU GASRENINGSTEKNIK: MEMBRANER, ENZYMER ASSIST. PROF. NATHANAEL ROBINSSON PROF. UNO CARLSSON ENZYMER I ANAEROBIC RENING ASSIST. PROF. MARTIN KARLSSON ENERGISYNERGIER GENOM KOMBINATION AV BIOGAS- PROCESSEN I BIOENERGISYSTEM PROF. MATS EKLUND OPTIMIMERING OCH SUBSTRATUTNYTTJANDE PROF. BO SVENSSON

UNO CARLSSON ENZYMER I ANAEROBIC RENING ASSIST. PROF.

4 OPTIMERING AV BIOGASPROCESSER MER METAN PER REAKTORVOLYM OCH TID STABILA PROCESSER HÖGRE INKOMSTER

5 OPTIMERING AV BIOGASPROCESSER ÖKA DEN MIKROBIELLA TILLVÄXTEN OCH DÄRMED DEN SPECIFIKA METANPRODUK- TIONEN FRÅN ETT SUBSTRAT

6 OPTIMERING AV BIOGASPROCESSER ÖKA DEN MIKROBIELLA TILLVÄXTEN OCH DÄRMED DEN SPECIFIKA METANPRODUKTIONEN FRÅN ETT SUBSTRAT FÖRBEHANDLING MED FYSIKALISKA, KEMISKA OCH BIOLOGISKA METODER AV SUBSTRAT FÖR ÖKAD TILLGÄNGLIGHET AV DET ORGANISKA MATERIALET

FÖRBEHANDLING MED FYSIKALISKA, KEMISKA OCH BIOLOGISKA METODER

7 OPTIMERING AV BIOGASPROCESSER VID TEMA VATTEN NÄRINGSSTATUS - TILLFÖRSEL VISKOSITET MIKROFLORANS SAMMANSÄTTNING OCH DYNAMIK MODELLERING

8 TILLVÄXT COMPLEX POLYMERS (proteins, polysacharides, fat etc..) Mono- & oligomerer (amino acids, sugars & peptides etc.) Fermentation products Org. acids, alcoholes etc.) NUTRIENTS: C, H, O N, P, K Ca, Na, S, Fe, Mg, Cl Zn, Cu, Al, Se, Wo, B, Mo, Co, Ni, Mn. H 2 + CO 2 Acetate CH 4 + CO 2

) Fermentation products Org. acids, alcoholes etc.

9 TILLVÄXT Fe Co COMPLEX POLYMERS (proteins, polysacharides, fat etc..) Ni Se Wo Mono- & oligomerer (amino acids, sugars & peptides etc.) Fermentation products Org. acids, alcoholes etc.) H 2 + CO 2 Acetate CH 4 + CO 2

10 Fe, Zn, Cu, Al, Se, Wo, B, Mo, Co, Ni, Mn. S 2- = MINSKAD TILLGÄNGLIGHET SVÄLT PRODUKTION AV ORGANISKA KOMPLEX: SMP, EPS V I S K O S I T E T

11 TILLSATS AV NÄRINGSÄMNEN BLANDA SUBSTRAT SAMRÖTNING TILLSATS AV SPÅRÄMNEN

12 FÖRBEHANDLING SAMRÖTNING TILLSATS AV SPÅRÄMNEN

13 UNDERSÖKNING AV POTENTIAL FÖR BIOGASPRODUKTION FRÅN SLAM VID OLIKA BRUK FÖRBEHANDLING ULTRALJUD OCH ENZYM SAMRÖTNING TILLSATS AV SPÅRÄMNEN

14 BIOGASPOTENTIALER I BATCHKULTURER LAB.-SKALEREAKTORER ANALYS AV RÖTRESTER EKONOMISKA MÖJLIGHETER

15 INLEDANDE PROJEKT MED BIOSLAM FRÅN SEX BRUK 2 MEKANISK MASSA 3 SULFATMASSA 1 SULFITMASSA

16 METANPOTENTIALEN FÖR BIOSLAM FRÅN SEX BRUK 6 MEK, 3 SO4, 1 MEK, 2 SO3, 5 SO4, 4 SO4

17 TS-HALTER? SLAMÅLDER?

18 TS-HALT 5,6-11,6% 0,6%

19 SLAMÅLDER

20 FÖRBEHANDLINGAR ENZ. + ULTRA ENZYM ULTRALJUD KONTROLL

21 REAKTORFÖRSÖK BIOSLAM 1 SO 4 +/- ENZYM

22 REAKTORFÖRSÖK BIOSLAM 2 MEK +/- ENZYM

23 EFFEKT AV Co-TILLSATS

24 SLUTSATSER SAMTLIGA BIOSLAM RÖTBARA MED POTENTIALER OM ml CH 4 /g VS MED ETT UNDANTAG PÅ 100 ml VS-KVALITETEN SANNOLIKT AVGÖRANDE SMÅ ELLER INGA EFFEKTER AV ULTRALJUD OCH ENZYM INGEN EFFEKT I REAKTORKÖRNINGARNA KOBOLT KAN STABILISERA VISKOSITETEN VIKTIG BEGRÄSANDE FAKTOR

25 SAMRÖTNING MED SLAM FRÅN PMI

26 FÖRDELAR MED SAMRÖTNING MER CH 4 ÄN FÖR ENSKILDA SUBSTART RÖTREST MED FLER ANVÄNDNINGSOMRÅDEN HÖGRE BELASTNING MED STABIL PROCESS MER CH 4 PER g VS MER CH 4 PER RÖTKAMMARVOLYM MER CH 4 -HALT I RÅGAS MINDRE BEROENDE AV TILLGÅNG OCH KVALITET ÄN FÖR ENSUBSTRATRÖTNING BÄTTRE EKONOMI

27 KRITERIER FÖR VAL AV SAMRÖTNINGSSUBSTRAT TILLGÄNGLIGA I STOR MÄNGD GEOGRAFISK SPRIDNING TILLGÄNGLIGA ÅRET OM INTERNA BRUKSSUBSTRAT SKALL INGÅ

28 SUBSTRAT METANPOTENTIAL TILLGÅNG/ÅR (Nm 3 /ton VS) I SVERÍGE MAJSENSILAGE Ca 150 kton TS VALLENSILAGE kton TS SPANNMÅLSRENS kton SVINGÖDSEL kton TS KOGÖDSEL kton TS FIBERSLAM Ca 1-3 kg/ton SO 4 -MASSA INDUNSTNING Ca 0,5-1,5 kg/ton KONDENSAT SO 4 -MASSA MIKROALGER ?? MATAVFALL kton (vv) RENINGSVERKSSLAM kton TS BRUK A & B

29 EFFEKT AV SAMRÖTNING VS CH 4 -PROD./ g VS BIOSLAM BIOSLAMANDEL SAMRÖTN.SUB ANDEL CH4-PROD./ g VS BIOSLAM (%)

30 METANPOTENTIALEN FÖR BIOSLAM FRÅN SEX BRUK 6 MEK, 3 SO4, 1 MEK, 2 SO3, 5 SO4, 4 SO4

31 EFFEKT AV SAMRÖTNING: CH4-PROD./ g VS BIOSLAM (%) Dag 21/25 35/39 21/25 35/39 Samrötningssubstrat Bruk A MEK Bruk B SO4 Alger Fiberslam Kogödsel Majsensilage Matavfall Metanol Reningsverksslam Spannmålsrens Svingödsel Vallensilage

32 KOMPOSITION AV SAMRÖTNINGSSUBSTRATEN Reaktor Bioslam Slutbel. (g VS/L och dag) Samrötn. substr. 1 Slutbel. (g VS/L och dag) Samrötn. substr. 2 Slutbel. (g VS/L och dag) AREF Bruk A 2, A2 Bruk A 2,5 Spannmålsrens 1,8 Matavfall 1,2 A3 Bruk A 2,5 Majsensilage 2,0 Kogödsel 0,5 A4 Bruk A 2,0 Alger 0,8 Matavfall 1,2 BREF Bruk B 2, B2 Bruk B 2,0 Spannmålsrens 1,8 Matavfall 1,2 B3 Bruk B 2,0 Majsensilage 2,0 Kogödsel 0,5 B4 Bruk B 2,0 Fiberslam 1,0 Kondensat 1,0

33 BRUK A Spannmålsrens och matavfall. Majsensilage och kogödsel Matavfall och alger

34 BRUK B Spannmålsrens och matavfall Majsensilage och kogödsel Fiberslam och indunstningskondensat

35 SLUTBELASTNING, CH 4 -HALT, SPECIFIK GASPRODUKTION OCH VS-red. Reaktor AREF A2 A3 A4 BREF B2 B3 B4 Slutbelastning (g VS/L och d) 2,5 5, ,5 4 CH 4 -halt (%) Specifik gasproduktion (NL/g VS) Medel 0,21 0,40 0,33 0,37 0,22 0,43 0,31 0,35 SA 0,033 0,045 0,045 0,032 0,043 0,057 0,041 0,050 n VS-reduktion (%) Medel SA

36 ACETAT OCH PROPIONSYRA - SPÅRELEMENT A2 & A3 Se & Wo B2-4 Se & Wo Co

37 SLUTSATSER SAMRÖTNING KAN ÖKA GASPRODUKTIONEN PER TILLFÖRD VS JÄMFÖRT MED ENBART BIOSLAM: 0,31 och 0,43 NL/g VS VISAVI 0,21-0,22 NL/g VS STABILT VID BELASTNING 4,0-5,5 g VS/L BEROENDE PÅ SUBSTRAT, DVS REL HÖGT SPÅRELEMENT KAN BEHÖVAS FÖR STABILITET FIBERSLAM OCH INDUNSTNINGSKONDENSAT GÅR BRA ATT SAMRÖTA STABILT: 0,3 NL/g VISKOSITETEN HÖG PÅVERKAR UTBYTE. DOCK BÄTTRE FÖRHÅLLANDE VID SAMRÖTNING

38 RÖTRESTHANTERING BIOGÖDSEL ÅKER SKOG JORDFÖRBÄTTRINGMEDEL REGELVERK BIOSLAM FRÅN PMI INTE GODKÄND RÅVARA BIOGÖDSEL

39 RIKTVÄRDEN BIOGÖDSEL Metall Max - halt [mg/ kg TS] 1) Bruk 3 [mg/kg TS] Bruk 6 [mg/kg TS] Bly Kadmium ,3 Koppar ANLÄGGNINGSJORD Oorganisk förening Krav [mg/kg TS] Bruk 3 [mg/kg TS] Bruk 6 [mg/kg TS] Bly Kadmium 0,4 16 7,3 Kvicksilver 0,3 0,3 0,2 Krom Kvicksilver 1 0,26 0,16 Nickel ,1 Zink 800 2) Cd PROBLEM OCKSÅ JFRT ASKA Krom tot Nickel ,1 Koppar Zink Sulfidsvavel

40 RIKTVÄRDEN - SAMRÖTNING Cd FÖR HÖGT FÖR ATT FUNGERA SOM BIOGÖDSEL Cd & Zn FÖR HÖGA FÖR ATT KLARA GRÄNSEN FÖR ANLÄGGNINGSJORD DUGER SOM ASKSPRIDNING I SKOG

41 BIOGASANLÄGGNING VID PMI FÖR BIOSLAM DATA FRAMTAGNA I PROJEKTET KAN UTNYTTJAS AV PMI FÖR EN FÖRSTA ANSATS: FÖR ENBART BIOSLAM FÖR BIOSLAM I SAMRÖTNING

42 DESIGN SAMRÖTNING A2: 20 TON BIOSLAM, 12 TON SPANN- MÅLSRENS & 8 TON MATAVFALL SOM TS/d B4: 7 TON BIOSLAM, 3 TON FIBERSLAM TS/d OCH 3,5 M 3 INDUNSTNINGS- KONDENSAT PER DYGN

43 DIMENSIONERINGSDATA Egenskap A2 B4 Ingående koncentration på bioslam 1 vikts% 1 vikts% Uppehållstid rötning 20 dygn 20 dygn Uppehållstid rötrestlager 2 dygn 2 dygn Metanhalt rågas 51% 61% Svavelvätehalt rågas < 500 ppm < 500 ppm Rötningstemp 37 C 37 C Biogasproduktion 402 NmL/g VS 347 NmL/g VS Metanhalt fordonsgas 97 1 vol% 97 1 vol%

44 KOSTNADER ksek

45 A2 INTÄCKTER B4

46 DRIFTKOSTNADER ksek

47 ÅRLIGT ÖVERSKOTT MSEK A2: 25 B4: 7,5

48 TACK! XU-BIN TRUONG ANDREAS BERG ANNA KARLSSON JÖRGEN EJLERTSSON FREDRIK NILSSON

Relevanta dokument

Samrötningspotential för bioslam från massa- och pappersbruk

Samrötningspotential för bioslam från massa- och pappersbruk Andreas Berg Scandinavian Biogas Fuels 1 Samrötningspotential för bioslam från massa- och pappersbruk projekt S09-204 Projektteam Andreas Berg