Biogasprocessen och rötning med olika råmaterial

Transkript

1 Biogasprocessen och rötning med olika råmaterial Primärvärme Svin gödsel Rötkammare Lagringstank Slaktrester Fast rötrest Ensilage/vall V Värmepump V Gödselbrunn (Våt rötrest) Gasgruppen: Mattias Andersson, Marika Lindam, Sebastian Bertnor, Fredrik Sthyr, David Nyström och Niklas Emanuelsson 1

2 Förord Projektet har innefattat kunskap om rötning av råmaterial och processteknik och vi har använt oss av studiematerial, föreläsningsmaterial och Internet. Vi har använt oss av problembaserat lärande, PBL och det har gått bra att arbeta med gruppen. Stort tack till SYVAB och Tekniska verken för föreläsningar som har hjälpt oss med detta projekt att bli så bra som möjligt. Sen ska vår handledare Anna Berggren ha ett tack för vägledning under projektets gång. Vi går YH-Utbildningen Biogastekniker på SKY framtidsutbildningar i Hallsberg, och vi kallar vår studiegrupp för Gasgruppen. Gasgruppens medlemmar är: Mattias Andersson(Projektledare) Marika Lindam Sebastian Bertnor Fredrik Sthyr David Nyström Niklas Emanuelsson. 2

3 Sammanfattning Den här rapporten beskriver hur biogasproduktionen kan se ut på en gårdsbaserad biogasanläggning. Den redogör för substrathanteringen, rötningsprocessen, gasuppgraderingen och hanteringen av rötresten vid Östra Sundbys biogasanläggning. Biogasanläggningen är en fiktiv gårdsanläggning som konstruerats för att fungera som utgångspunkt i rapporten. Rapporten behandlar dessutom orsaker och åtgärder vid två olika driftstörningar. I ena fallet ökad halt organiska syror och i det andra fallet minskad mängd uppgraderad gas. Resultatet av dessa uppgifter visar att en specifik anledning inte går att säga utan att det kan bero på flera olika faktorer. Vanligt förekommande orsaker är problem med belastningen, substratsammansättningen och/eller omrörning. Åtgärder kan vara att justera någon av ovan nämnda orsaker för att på så sätt stabilisera processen. I rapporten ges en mer ingående bild av vad som orsakar de båda driftstörningarna och mer detaljerat vad åtgärderna innebär. 3

4 Innehållsförteckning SYFTE OCH METOD... 5 Biogas - en naturlig process... 5 ÖSTRA SUNDBY BIOGASANLÄGGNING... 7 Substrat... 7 Flytgödsel från svin... 8 Slakteriavfall... 8 Vallgrödor... 8 Hönsgödsel... 8 Skörderester... 9 Förbehandling Hygienisering Spädning och Homogenisering Grovkvarn Rötning Processlösningar: Principlösningar och viktiga komponenter: Omrörning: De fyra rötningsstegen Rötrester Lagring av rötrester Gödselbrunn Avvattning Uppgraderingsanläggning Transport av substrat Transport av gas Lagar och regler för transport av gas Dokumentation vid certifierad biogödsel Primärvärme och värmeväxling DRIFTPARAMETRAR DRIFTSTÖRNINGAR SLUTSATS ORDLISTA BILAGA 1 DRIFTPARAMETRAR BILAGA 2 CHECKLISTA VID DRIFTSTÖRNINGAR BILAGA 3 DRIFTSTÖRNINGAR KÄLLOR Kurslitteratur Övrig litteratur/rapporter/hemsidor Bilder

5 Syfte och metod Vi är en grupp på sex studenter som i Hallsberg studerar en YH- utbildning till drifttekniker inom biogasbranschen. Nu påbörjar vi vårt andra projekt i utbildningen. Projektet innefattar två kurser. Kurs ett: Biogasprocessen och energiproduktion i sin helhet, 20 YH, kurs två: Rötning av olika råmaterial, 10 YH. Syftet med detta projekt är att skaffa oss fördjupade kunskaper om biogasprocessen, energiproduktion samt rötningsteknik med olika råmaterial. I detta projekt samlar vi kunskap för att kunna skriva ett projektarbete som innefattar två större uppgifter. Utgångspunkten i dessa uppgifter är att vi jobbar på en biogasanläggning. Denna anläggning ska ta emot en praktikant. Vår första uppgift är att ta fram ett presentationsmaterial till praktikanten som beskriver och redogör för biogasprocessen och råmaterialet som används och som kan användas vid denna anläggning. I den andra uppgiften ska vi redogöra för de troliga orsaker och åtgärder till en driftstörning som inträffat. I grunden arbetar vi inom mallen för problembaserat lärande, vi löser projektets uppgifter i gruppen. Gruppen arbetar tillsammans under 2-3 heldagar per vecka, under resterade tid sköter var och en i gruppen sina deluppgifter. Under de tillfällen gruppen träffas så delar gruppen med sig av nya fakta och erfarenheter samt tillsammans spånar om rapportens upplägg och innehåll. Eftersom vi under detta projekt utformat en teoretisk anläggning så har vi inte tagit hänsyn till olika faktorer som t.ex. ekonomiska kostnader, siffror på substratmängd och gasmängd. Biogas - en naturlig process Du ska nu få en bild av hur en gårdsbaserad biogasanläggning kan se ut. Vad det finns för lösningar och vad man måste tänka på när man bygger en anläggning för att producera biogas för din och naturens hälsa. Biogas skapad genom en biologisk process där mikroorganismer bryter ner organiska material och skapar en gas som vi kallar biogas. Biogasen har potential att användas istället för fossila bränslen för att minska växthusgas och stora föroreningarna. Det är dags att sätta stopp på det och ta oss mot ett mer hälsosamt och miljövänligt framtida samhälle! Du kommer att få insikt i en del av de råmaterial (substrat) som kan användas för att producera biogas och några alternativ som finns och används för att framställa biogas. En viktig del inom vissa typer av substrat är att man måste använda sig av förbehandling, det kan vara bl.a. hygienisering och metoder för finfördelning av substrat. 5

6 Det finns en del saker man måste tänka på när man tar hand om en biogasanläggning, processen är ett av de viktigaste momenten. För bästa översikt av hela anläggningen behövs det ett system med övervakning så att allt fungerar som det ska, larma om eventuella problem som måste åtgärdas vilket kan vara avgörande för biogasprocessen. Man får vara noga med att kontrollera så man inte får in oönskade ämnen vilka kan hämma biogasproduktionen. Det finns även mekaniska delar som underhållas och kontrolleras. Till exempel omrörning i rötkammaren som ser till en jämn omrörning och att mikroorganismerna får bra tillväxt. När man rötar organiskt material så finns det vissa ämnen som inte bryts ner och detta skapar en värdefull biprodukt som kan användas på åkrar och inom lantbruket. Denna är ett bättre alternativ än den nuvarande konstgödsel som finns ute på marknaden om den är certifierad 6

7 Östra Sundby Biogasanläggning Biogasanläggningen i Östra Sundby är en samrötningsanläggning som producerar fordonsgas. Anläggningen rötar svingödsel, slakteriavfall och ensilage i en 3000 m 3 stor rötkammare. Innan slakteriavfallet och svingödseln kan rötas måste det hettas upp till 70 C grader i 1 timme. Därefter blandas det med ensilage och rejektvatten i en blandningstank. Rejektvattnet kommer från centrifugen som avskiljer processvatten från rötresten. Från blandningstanken går substratblandningen in till rötkammaren där rågas och rötrest bildas. Rågasen går vidare till en uppgraderingsanläggning som renar gasen från koldioxid och ökar metanhalten. Därefter säljs biogasen till närliggande tankstationer. Rötresten kan användas som både fast och flytande biogödsel. Nedan finns en schematisk bild, eller processchema, över vår anläggning. 7

8 Substrat Vår gårdsbaserade biogasanläggning rötar flytgödsel från svin som huvudsubstrat, slakteriavfall för att höja proteinhalten och vallgrödor för att balansera C/N-kvoten. Vid behov tar vår anläggning också emot hönsgödsel och skörderester. Flytgödsel från svingödsel innehåller en blandning av kolhydrater, proteiner och fett och innehåller dessutom de spårämnen som mikroorganismerna i biogasprocessen kräver. Detta ger en stabil process. Flytgödsel från svin Flytgödsel är dessutom pumpbar redan när den anländer till anläggningen och kan blandas med andra substrat för att minska deras TS. Svingödsel innehåller ofta mycket kväve vilket kan leda till ammoniuminhibering. Den innehåller även mineraler och kan därmed sedimentera och bilda bottensats. Svingödsel liksom annan gödsel har relativt lågt näringsinnehåll och ger därför inte lika stor volym biogas per rötkammarvolym. Biogasutbyte för flytgödsel är ca 200 Nm 3 CH 4 /ton VS. Slakteriavfall Slakteriavfall är energirikt och består till mycket stor del av fett och proteiner, vilket ger högt biogasutbyte. Slakteriavfall är inte så bra att röta ensamt och man får se upp med det feta innehållet i slakteriavfall då det kan leda till förhöjda halter av fettsyror som i sin tur leda till ett sänkt ph. Även den höga halten av proteiner kan öka halten av ammoniak som hämmar metanbildarna vilket minskar gasmängden. Biogasutbyte för slakteriavfall är ca 290 Nm 3 CH 4 /ton VV. Vallgrödor Vallgrödor har hög halt organiskt nedbrytbart material som är ett energirikt och lättnedbrytbart substrat men har ett lågt innehåll av spår- och näringsämnen. Vallgrödor är därför mycket lämpliga att samrötas med gödsel och slakteriavfall. Fördelen med vallgrödor är att de kan lagras i längre perioder och användas när tillgång på andra substrat störs eller av annan anledning är låg. Icke ensilerad vall kan lagras som ensilage då skillnaden i gasproduktion mellan ensilerad och icke ensilerad vall är minimal. Vall behöver generellt alltid någon form av förbehandling. Substratet måste sönderdelas för att bli pumpbart, och är väldigt fiberrikt, vilket kan leda svämtäcke eller omrörningsproblem om det inte sönderdelas tillräckligt. Vall består till ca 30 % av TS och ca 88 % VS av TS. Biogasutbytet är 330 Nm 3 CH 4 /ton TS. Hönsgödsel Gödsel från höns utgörs huvudsakligen av gödsel från värphöns och är finkornigare än gödsel från svin. I likhet med annan gödsel bidrar hönsgödsel till en stabil biogasprocess på grund av sin varierade näringssammansättning. Hönsgödsel innehåller i likhet med svingödsel minera- 8

9 ler och kan ge upphov till bottensats. Det innehåller även fjädrar och skalrester, vilket kan leda till svämtäcke. Den har ofta en hög TS-halt på ca 20-25%, varav ca 75 % VS som kan kräva en viss förbehandling så att gödslet blir pumpbart. Gödsel från höns och andra fjäderfän antas ha ett biogasutbyte på ca 150 Nm 3 CH 4 /ton TS. Skörderester Detaljer: Blast från odling av sockerbetor brukar lämnas på fälten vid skörden. Dock är det möjligt att samla upp och ensilera blasten för användning som substrat i biogasproduktion. Även vid potatisodlingar kan blast användas som biogassubstrat, även om det idag besprutas för att avbryta blastens tillväxt. Vid potatisodling uppkommer även potatis som sorteras bort på grund av skador eller andra problem. Blast från potatis- och sockerbetsodling antas ha samma metanutbyte vid ca 280 Nm 3 CH 4 /ton TS medan potatisrester har ett högre utbyte som uppskattats till ca 350 Nm 3 CH 4 /ton TS. Blast från odling av potatis och sockerbetor liksom bortsorterad potatis har ett högt innehåll av kolhydrater och en hög C/N-kvot, vilket passar utmärkt i vår anläggning på grund av att gödsel används som huvudsubstrat. Liksom vallgrödor måste blast och potatisrester malas och blandas med vatten för att bli pumpbara. 9

10 Förbehandling Hygienisering Detta är en metod som måste användas då man rötar animaliska produkter på grund av smittorisken vilket i vår anläggning består av slakterirester och gödsel. Den metoden av hygienisering vi använder är pastörisering vilket innebär att man värmer substratet till 70 grader under en timme vilket är den vanligaste metoden. Det finns även andra metoder där man använder lägre värme under en längre tid eller trycksäter och har en värme på minst 120 grader denna metod kallas autoklavering. Hygieniseringen ökar lösligheten av COD och ger även en ökad metanproduktion (vid 70 graders förbehandling). Spädning och Homogenisering Spädningen sker då substraten inte har den önskade TS halten och man vill få substratet mer flyttande och ett exempel på det är vårat ensilage. Den vätskan som vi späder ut våra substrat med kommer mestadels från returvatten i anläggningen. Då vi använder ensilage gjort utav vall i anläggningen så har vi en skärande pump för att får ner storleken på partiklarna innan det blandas med övriga substrat. Homogeniseringen görs ofta i samband med spädningen och detta gör man för att få ett så enhetligt substrat som möjligt in i rötkammaren. Grovkvarn Till våra slakterirester har vi först en grovkvarn som maler ner substratet till mindre bitar innan det skickas vidare. Men för att få ett ännu bättre resultat har vi även en finkvarn direkt after grovkvarnen som maler ner substratet till väldigt små bitar vilket gör att det blir pumpbart och därefter går substratet till hygieniseringen. Anledningen till att vi använder två kvarnar är att vi får ut mer gas i slutändan. 10

11 Rötning Processlösningar Vår processlösning är en mesofil samrötning i ett steg, med semikontinuerligt flöde. Pumpningen sker från en blandningstank genom reaktorn och ut till en sluten gödselbrunn. Vi har valt denna kombination för att: En mesofil process är ett enkelt val framför en termofil process, då den sista är betydligt mer energikrävande och svårkontrollerad. Tackvare samrötning av olika substart generas ett större gasutbyte eftersom mikroorganismerna i högre grad får sina näringskrav uppfyllda. Att processen sker i ett steg innebär att alla nedbrytningsstegen, hydrolys till metanbildning, sker i en och samma reaktortank. Med ett semikontinuerligt flöde sker inpumpningen av nytt substat satsvis i perioder jämt fördelat över dygnet. Vilket är nödvändigt för substratet och dess TS-halt. Allt substrat blandas först in i blandningstanken för att rötningsmiljön ska bli så homogen som möjligt. En sluten gödselbrunn är bra för att kontrollera metangas vid efterrötningen. Principlösningar och viktiga komponenter Vår biogasreaktor är av modellen bred och låg. Vår TS-halt är relativt hög och därför krävs ett omrörningssystem som sämre passar en smal och hög reaktortank. På reaktorn finns ett dubbelmembrantak. Fördelen är att membrantaket kan användas som ett litet gaslager, och har även viss betydelse för svavelutfällningen i gasblandningen. Isoleringstjockleken i reaktorns väggar är 20 cm vilket är vanligt för en mesofil process. I golvet finns isolering i form av cellplast. Inuti reaktorns innervägar finns vattenburna uppvärmningsslingor monterade. En tätningsduk skyddar betongen från svavelväten längst upp i kammaren där biogasen samlas. Omrörning Omrörningsmetoderna är propeller med lång axel och motorn utanför samt gasomrörning. Vår omrörning sker kontinuerligt, det är dock vanligt att omrörningstiden begränsas av alltför energikrävande maskineri. I en kontinuerlig process är en mycket god omrörning alltid väsentligt för att: Se till att blandningstiden för inkommande substrat är kort Försäkra en stor andel aktiv volym och liten andel inaktiv volym För att minska koncentrationsskillnader och för att bakterierna ska komma i god kontakt med substratet, slurryn (hålla substratet i suspension, dvs i en jämn och optimal blandning). 11

12 Vid dålig omrörning uppstår problem som stora temperaturdifferenser i olika delar av rötkammaren, surjäsning, som innebär överbelastning i delar av rötkammaren. Skumning uppkommer sedan som en följd av dessa två, med dåliga utrötningsgrad som följd. Främmande föremål(trasor och snören) kan fastna på propellerbladen, med obalans, axelbrott och nedtyngda propellerblad som följd. Detta är inte alls ovanligt, men händer framförallt vid avloppsreningsverk. Effektivare rensgaller eller skärande pump kan vara en lösning, liksom regelbunden omvänd rotation av propellerbladen. Mekanisk omrörning är den vanligaste omrörningsmetoden hos lantbruksrelaterade anläggningar. Sett till befintliga reningsverk så är en central topplacerad propeller vanligast. Vid mindre anläggningar och samrötning så finns det många lösningar. Valet av omrörningsmetod görs framförallt med hänsyn till TS-halt och rötkammarmodell. Gasomrörning eller pneumatisk omrörning. Den största fördelen är att underhållsbehovet är lågt eftersom det inte finns några rörliga mekaniska delar i rötkammaren. Mindre sedimentering har i vissa fall setts, men ibland sätter för kraftig sedimentering stopp för en positiv omrörningseffekt med gasomrörning. Gasomrörning är dock ganska dyrt i drift, elförbrukningen är mellan 5-15 ggr högre än den mekaniska, vilket gör den enbart körs några timmar per dygn. 12

13 De fyra rötningsstegen Utgångspunkten för att förstå biogasprocessen är dessa fyra steg (se även bild nedan). Först kommer Hydrolys där stora organiska molekyler bryts ner, ex proteiner, fetter och socker, till mindre komponenter ex. aminosyror och sockerarter. Det andra steget är Fermentation eller syrabildningen. Aminosyror, sockerarter med mera bryts ned till alkoholer, fettsyror och mjölksyror, men även koldioxid och vätgas. Koldioxid, vätgas och acetat bildas i större omfattning i steg tre, den anaeroba oxidationen. De mikroorganismer som i fjärde steget bildar metangas av koldioxid, vätgas och acetat kallas metanogener. Detta steg kallas för metanbildningen. Den anaeroba oxidationen och metanbildningen är två mycket nära processer som är direkt beroende av varan. 13

14 Rötrester Biogödsel kallas den rötrest som kommer från gödsel, matavfall, vallgrödor och processvatten från livsmedelsindustrin och ska inte förväxlas med rötslam från avloppsreningsverk. Näringsinnehållet i biogödsel har samma näringsinnehåll som ingående substrat, en förutsättning för att få sprida biogödsel på åkrar är att det inte får innehålla några föroreningar som tungmetaller, läkemedelsrester, sjukdomsalstrande bakterier eller bekämpningsmedel. Biogödsel kvalitetssäkras genom ett certifieringssystem där man kontrollerar hela processen från råvara till slutprodukt enligt SPCR 120 (Certifieringsregler för biogödsel), man dokumenterar kvaliteten på rötresterna som har förutbestämda krav och på så sätt säkerställs kvaliteten. Detta sker dels genom en egenkontroll men också av SP- Sveriges Tekniska Forskningsinstitut som är ett certifieringsorgan. Certifierat biogödsel är en attraktiv gödsel för lantbrukare som odlar ekologiskt som annars har svårt att hitta något annat bra alternativ. Lagring av rötrester Från rötkammaren går rötresterna till en lagringstank där en efterrötning sker. Rötresterna innehåller en mindre mängd icke nedbruten organiskt material, gasen som bildas i efterrötkammaren tas om hand dels för att förhindra gasutsläpp men också för att optimera processen för ett högre gasutbyte. Värmen från lagringstanken tar man hand om via en värmeväxlare och värmen återförs till rötkammaren för att minska kostnaderna för uppvärmning av den. När temperaturen sjunkit i tanken avtar också gasproduktionen. Gödselbrunn Från lagringstanken går rötresterna till en gödselbrunn där det flytande biogödseln hämtas med tankbil och återförs till gårdarna i närområdet. Enligt lag måste biogödseln lagras i lagringsbrunnar som är försedda med ett tak eller ett slamtäcke för att förhindra lukt, ammoniakoch metanutsläpp. Ett alternativ till transport med tankbil är att gräva ner ledningar, kallade pipelines, till lantbrukarna i närområdet, i dessa ledningar kan leverans av gödsel och biogödsel ske direkt till gårdarna. På så sätt kan man minska både transportkostnader och negativa effekter på miljön. Man gör även detta av hygieniska skäl, då det finns risk för överföring av smittsamma sjukdomar, kontaminering, mellan gårdar då man kör med samma tankbil. Avvattning Den flytande rötrester som inte går åt till jordbruket i närområdet avvattnas. Det blir en slutprodukt som är lätt att hantera, lagra och transportera som får en mulliknande struktur som är fosforrik jordförbättrande produkt som kan ingå som ingrediens i jordblandningar eller spridas direkt på åkrar. Avvattningsanläggningen består av en centrifug som är en cylindrisk trumma som är konisk i ena änden. En skruv matar in rötresterna i cylindern som roterar i mycket hög hastighet och slungas ut av centrifugalkraften. Samtidigt skruvas den torra delen ut i andra änden av cylindern och hamnar i en torrslamsilo som är tät och luktfri mellanlagring. Rötresterna har nu torkats till en högre TS- halt, vattnet återanvänds för att späda slakteriavfallet som förbehandlas i en turbomixer. Från torrsilon, som är placerad på höga ben, matas rötresterna med hjälp av en skruv från botten av silon ner på lastbilen. 14

15 Uppgraderingsanläggning Till vår anläggning har vi en uppgraderingsanläggning tillgänglig av modellen absorption med kemisk reaktion (kemisk rening). Den är en relativt ny metod för uppgradering av biogas till fordonsgas. Vi har valt metoden för att vi vill ha ett alternativ som uppgraderar gasen så bra som möjligt, med denna teknik kan biogasen komma upp till 99 % metanhalt. Metoden går ut på att man använder en kombination av kemikalier och vatten för att skilja koldioxid och metan från varandra. Kemikalien som vi använder är en amin som heter monotetanolamin. För att få ut bästa möjliga kapacitet med metoden så avskiljer vi svavelväte från biogasen eftersom den är en korrosiv gas som försämrar absorptionen i kemikalien. För att avskilja svavelväte använder vi oss av en metod med aktivt kol som absorberar svavelvätet. Rågasen förs in i en behållare som innehåller det aktiva kolet som sedan absorberar svavelväte och där efter kan rågasen föras in i den kemiska reningen. När rågasen har blivit ren från svavelväte behöver koldioxiden avlägsnas. Gasen förs in genom botten på en kolonn (skrubber) och där i möts gasen av blandningen kemikalier och vatten som separerar koldioxid och metan från varandra. Efter det så passerar den renade metangasen genom en kompressor och tork för att sedan vara uppgraderad biogas med en metanhalt på ca 99 %. Efter att aminen har tagit upp koldioxiden så förs den till en stripper som med hjälp av ånga hettar upp lösningen så att koldioxiden avlägsnas från aminen. Aminen fortsätter tillbaka till kolonnen (skrubbern) och upprepar processen medan koldioxiden förs ut i luften. Fördelen med metoden är att man får väldigt höga metanhalter i gasen som renas med denna metod. En annan fördel är låg energi förbrukning. Nackdelar är att ångfasen är energikrävande och att läckage och utsläpp av kemikalier kan uppstå. Dessutom är det stora värmeförluster som kan vara svåra att ta tillvara på. 15

16 Transport av substrat Eftersom anläggningen tar emot både flytande och fast substrat i form av svingödsel, slaktavfall och ensilage sker transporter med både tankbil och lastbil. Till anläggningen transporteras svingödsel flera gånger i veckan, slaktavfall veckovis och ensilage 5-10 gånger per år. Vid behov kan även skörderester och hönsgödsel tillföras i processen. Dessa substrat transporteras då med lastbil och tankbil. När en tankbil eller lastbil har lämnat sin gödsel kan den ta med sig biogödsel tillbaka. Det den då först måste göra är att tvätta rent bilen för att minimera riskerna för kontaminering. Detta gäller för både hämtning av fast och flytande biogödsel. Transport av gas Efterfrågan och pris på fordonsgas idag är så hög att all vår rågas uppgraderas och transporteras i gasflaskor med lastbil till närliggande tankstationer. Att transportera komprimerad gas med lastväxlarflak är lönsamt för oss eftersom det rör sig om mindre mängder gas och inom kortare transportavstånd. Inom en snar framtid är vi inte främmande för att ansluta oss till ett gasnät som kan leverera gas över större områden. Lagar och regler för transport av gas Lagen om transport av farligt gods (ADR) ska förebygga, begränsa och hindra transporter av farligt gods att orsaka skador på liv, hälsa, miljö och egendom. Detta gäller vid transport av gas. På vår anläggning finns en säkerhetsrådgivare som är utbildad av Myndigheten för Samhällsskydd och Beredskap. Personen har övergripande kontroll av åtgärder, olyckor, rapportering, rutiner och bestämmelser. Vid transporter sker en klassificering och identifiering av gasen enligt ADR-S som ska göra att lastning, emballering, dokumentering, märkning och etikettering inte blir felaktig. Vi ställer även krav på fordon, fordonsutrustning, förarutbildning, transporthandlingar, lastning och lossning. 16

17 Dokumentation vid certifierad biogödsel I ett senare skede kan det bli aktuellt för oss att certifiera vår biogödsel. Då behöver vi ta hänsyn till SPCR-120. Det innebär att man ska skriva ner var man hämtat avfallet och mängden, att transportören inte ska vara bristfällig i sitt hanterande så att främmande eller skadliga ämnen kan tillföras samt att åtgärder ska finnas för att minimera riskerna för återinfektion av smittämnen. Det ska även finnas en egenkontroll nedskriven. När man lossar avfallet ska vikt och volym registreras och om ett slutet mottagningssystem finns måste vikt och mängd vid hämtning och lämning överensstämma. Om det är möjligt ska kontroll av material och ämnen tas bort i möjligaste mån. Man ska även under hela förloppet minimera riskerna för kontaminering. Primärvärme och värmeväxling Vår anläggning får primärvärme från en pelletspanna. Pannan drivs av oss själva och ger oss den värme som anläggningen är i behov av. Värme från pelletspannan värmer upp hygieniseringstankarna till 70 C grader. För att temperaturen ska förbli 70 grader i respektive tank värmeväxlar vi tankarna gentemot varandra och primärvärmen. Detta gör vi för att så mycket som möjligt av värmen ska kunna återanvändas i hygieniseringen. I rötkammaren använder vi oss av en cirkulerande värmeväxling av utgående rötrest och ingående substrat för att reglera temperaturen till 38 grader. Värmeväxlarna är kopplade till primärvärme via en värmepump som vid behov kan tillföra värme. 17

18 Driftparametrar Anläggningen är uppdelad i tre områden som övervakas och kontrolleras regelbundet. Det är processdata, funktionskontroll och analys/mätning. Processdata övervakas online via en dator i ett kontrollrum, funktionskontrollen är en visuell kontroll av anläggningens samtliga delar. Analys och mätning sker i ett laboratorium. Inom alla dessa tre områden är det viktigt att föra dokumentation för att underlätta spårbarheten vid problem. Bilaga 1 och 2 ger en mer detaljerad bild av driftparametrarna som är viktiga att ta hänsyn till. Nedan följer en sammanfattning av dessa. Parametrar som visas i datorn är in- och utflöde, gasproduktion, metanhalt, ph-nivå och temperatur. Exempel på åtgärder kan vara att åtgärda larm, förändra något i processen (uppehållstid, belastning, temperatur, förbehandling) eller be om en utförligare analys gjord på labbet. Vid en funktionskontroll är det viktigt att man använder sina sinnen. Titta, lyssna, känna och lukta för att hitta fel och brister i anläggningen. En visuell kontroll av mekaniska och tekniska delar såsom pumpar, rör, mätinstrument, givare och kontakter är viktigt. Åtgärder som kan vara nödvändiga är kalibrering, ominstallation, felanmälan samt försöka lösa mindre och enklare problem. I labbet görs utförligare analyser och mätningar av ämnen och substanser som på något sätt påverkar processen. Där kan man få fram värdena för fettsyror, alkalinitet, VFA/total alkalinitet, C/N-kvot, ammonium, ammoniak, TS- och VS-halt. Exempel på åtgärder här kan vara att förändra organiska belastningen eller justera inflödet. 18

19 Driftstörningar Uppgiften är att bringa klarhet i två driftproblem som uppstått på vår anläggning. Dessa två är ökad halt organiska syror och minskad mängd uppgraderad gas. I bilaga 3 har vi i tabellform redovisat orsakerna till samt de återgärder som vi troligast ser avhjälper driftproblemet. Bilagan får ses som mer generell eller allmän, nedan lyfter vi fram de orsaker och åtgärder som vi anser mest troliga avseende på just våra råvaror. När halten organiska syror ökar är det mindre troligt att endast en faktor ligger bakom. Snarare en kombination eller en kedja av fler. Övergripande sett så är överbelastning ursprungsproblemet, åtgärder till överbelastning kan i sin tur innefatta justering av inflödet eller en förändring av näringssammansättningen. Att minska fettandelen och tillföra näring med hög C/N- kvot kan motverka för höga halter av hämmande substanser som fett och ammoniak. När vi upptäcker att mängden uppgraderad gas minskar är vi medvetna om att orsaken måste sökas i hela anläggningen. Det är minst sannolikt att problemet finns i uppgraderingsdelen. I rötningsprocessen kan överbelastning, dålig närningssammansättning eller ojämn temperatur leda till skumning. När skumning uppstår så måste den organiska belastningen kontrolleras, att minska fettandelen och få en mer kontrollad förbehandling kan hjälpa. Att tillsätta skumdämpande medel kan hjälpa som tillfällig lösning. 19

20 Slutsats Östra Sundby biogasanläggning ger tack vare sin utformning och sitt val av substrat en mycket stabil biogasprocess. Anläggningen är ett exempel på hur en gårdsanläggning kan konstrueras för att röta de restprodukter som uppkommer vid storskaligt lantbruk. Både för enskilt lantbruk och samarbete mellan flera lantbrukare. Den första delen av detta projekt gick ut på att ge en utförlig bild av hur anläggningen fungerar samt vilka substrat som används, varför, och vilka substrat som potentiellt skulle kunna rötas. Denna del ska ha framgått tydligt. Den andra delen gick ut på att åtgärda en teoretisk driftstörning på anläggningen, i vilken man vid två olika mättillfällen uppmätte ökade halter av organiska syror respektive minskad mängd uppgraderad gas. Efter att potentiella orsaker vägts mot varandra kom gruppen fram till att den troligaste orsaken till detta är organisk överbelastning, och att den bästa åtgärden vid organisk överbelastning är att antingen justera inflöde eller substratsammansättning för att minska den organiska belastningen. Vid organisk överbelastning kan även skumning uppstå om man rötar proteinrika substrat. Därför är det även en god idé att göra en visuell kontroll av rötkammaren och justera omrörning eller tillsätta avskummande medel vid behov. 20

21 Ordlista Alkalinitet Mått på buffringskapacitet, det vill säga förmågan att neutralisera syra C/N-kvot Kol/kväve-kvot, förhållande mellan kol och kväve i organiskt material COD Chemical oxygen demand, generellt mått på mängden lösligs organiska föreningar Gasproduktion Volym gas som produceras under ett dygn m³ Kubikmeter Nm³ Normalkubikmeter, volym vid normaltillstånd, det vill säga 0 C och atmosfärstryck (1,01325). Organisk belastning Hur mycket organiskt material som belastas i rötkammaren per dygn (kg VS/m³ och dygn) ph Ett mått på surhet där ph 7 är neutralt, ph <7 surt och ph >7 basiskt Specifik gasproduktion Mängden producerad metan per inmatad mängd organiskt material (m³ CH₄ per kg VS och dygn) TS Torrsubstans, det som återstår när vattnet torkats bort från ett material. Anges i procent av våtvikt Uppehållstid HRT Hydraulic retention time(hrt), tid som substratet befinner sig i rötkammaren, tiden det tar att byta ut allt material i rötkammaren. Utrötningsgrad Anger, i procent, hur stor del av det organiska materialet som brutits ned och omsatts till biogas på en viss tid VFA Volatile fatty acid, (flyktiga fettsyror). Ett samlingsnamn för flyktiga fettsyror VFA/total alkalinitet Kvoten av flyktiga fettsyror och total alkalinitet VS Volatile solids, organiskt innehåll, det vill säga torrsubstans minus aska. Anges vanligen i procent av TS (glödförlust) VV Våtvikt VVX Värmeväxlare 21

22 Bilaga 1Processparametrar 22

23 Bilaga 2 Checklista vid driftstörningar 23

24 Bilaga 3 Driftstörningar 24

25 Källor Kurslitteratur VA-forsk rapport. Svenska biogasanläggningar Erfarenhetssammanställning och rapporteringssystem (nr 14 mars 2003) VA-forsk rapport. Problem och lösningar vid processoptimering av rötkammardriften vid avloppsreningsverk (nr ) Rapport SGC200. Substrathandbok för biogasproduktion. Rapport SGC m fl Biogas ur gödsel, avfall och restprodukter Goda svenska exempel Avfall Sverige utvecklingsrapport U2009:3. Mikrobiologisk handbok för biogasanläggningar. ISSN Övrig litteratur/rapporter/hemsidor Rapport SGC 206 (2009). Gårdsbiogashandbok. ISSN: Rapport LRF. Biogas på gården Rapport SGC 163 (2006). Nya renings- och uppgraderingstekniker för biogas. ISSN Rapport SGC 216 (2010). Utvärdering och optimering av metod för förbehandling av källsorterat hushållsavfall till biogasproduktion. ISSN: Swedish Biogas International AB Teknisk Beskrivning - Skarpnäck Biogasanläggning Rapport: Produktion och användning av biogas år Bilder _OsWfRDUlrGm_yb0P6BQZ.jpg/id_267/ImageVaultHandler.aspx