Biogas Sydöstra Skåne. Bilaga A Teknisk beskrivning

Transkript

1 Biogas Sydöstra Skåne Bilaga A Teknisk beskrivning Februari 2015 I

2 Projekt Tillståndsansökan enligt miljöbalken för biogasanläggning i Tomelilla kommun Beställare Biogas Sydöstra Skåne AB Konsult BioMil AB och Envirum AB Författare Marita Linné, BioMil AB och Mikael Lantz, Envirum AB Datum

3 Innehållsförteckning 1 Inledning Anläggningsbeskrivning Råvaror Mottagning och hantering av råvaror Flytande substrat Fasta substrat Rengöring av mottagningshall Förbehandling Hygienisering Rötning Biogödselhantering Gassystem Uppgradering och kondensering Vattenbehov och processavloppsvatten Avfall Kemikaliehantering Förbrukning av värme och el Buller Lukt Alternativa tekniker Rötkammarutformning Uppgradering Separering av biogödsel Luktbehandling Referenser Bilagor till teknisk beskrivning... 16

4 1 Inledning Den planerade biogasanläggningen, på del av fastigheten Everöd 8:14 sydväst om Everöds gård, dimensioneras för att maximalt behandla ton organiskt material. Framförallt gödsel, odlingsrester och grödor men anläggningen kan även komma att ta emot olika typer av avfall och restprodukter. Producerad biogödsel ska återföras till lantbruket. Projektet omfattar uppförande och drift av en biogasanläggning samt en uppgraderingsanläggning med efterföljande kondensering av gasen till flytande metan (LBG). Anläggningen kommer att bestå av utrustning för lagring, mottagning och förbehandling av råvaror, rötkammare, rening och uppgradering av biogas, utrustning för kondensering av den uppgraderade biogasen samt lagring och eventuell separering av biogödsel. I framtiden kan det också bli aktuellt att bygga tankstationer för LBG och CBG men det ingår inte i föreliggande tillståndsansökan. 2 Anläggningsbeskrivning Följande kapitel är en beskrivning av biogasanläggningen och dess huvudsakliga funktioner. Eftersom biogasanläggningen i detta skede inte är detaljprojekterad så kan vissa delar komma att modifieras beroende på val av leverantör. För att ge läsaren en bättre förståelse för biogasanläggningens utformning så visas i Figur 1 ett översiktligt flödesschema för anläggningen och ett förslag på layout återfinns som bilaga A1. De exakta placeringarna av exempelvis tankar och byggnader inom området kan komma att förändras varför dessa figurer ska ses som principiella skisser och inte som exakta handlingar för byggnation av anläggningen. Teknisk beskrivning

5 Figur 1. Översiktligt flödesschema för biogasanläggningen Huvuddelarna i biogasanläggningen är: Mottagning och hantering av råvaror Förbehandling och blandning Rötning och hygienisering Biogödselhantering Gassystem med uppgradering och kondensering Ventilation och luktreduktion Biobränsleeldad panna Biogasprocessen kommer att utformas för våtrötning vilket innebär att råvarorna efter förbehandling och blandning är pumpbara. Planerad utformning av anläggningen beskrivs mer utförligt nedan under respektive rubrik. I kapitel 3 Alternativa tekniker, beskrivs möjliga tekniska lösningar som kan komma att bli aktuella bl a beroende på vilka anbud som kommer att lämnas i kommande upphandling. 2.1 Råvaror Råvaror till biogasproduktionen kommer att vara gödsel, odlingsrester och grödor samt även olika typer av avfall och restprodukter. Obehandlat hushållsavfall kommer inte att hanteras på Teknisk beskrivning

6 anläggningen. I bilaga A2 anges avfallskoderna för de avfallsklassade råvaror som kan komma att tas emot på anläggningen. Anläggningen dimensioneras för att ta emot maximalt organiskt material per år. 2.2 Mottagning och hantering av råvaror Leveranser av råvaror sker med lastbil som vägs och registreras på fordonsvåg vid infarten till anläggningen. Det kommer att finnas rutiner för kontroll av inkommande avfall, innefattande vägning och registrering samt kontroll mot avfallsdeklaration och transportdokument. Biogasanläggningen ska kunna ta emot flera olika typer av råvaror, både i flytande och fast form och ska därför vara konstruerad för att kunna hantera dessa olika typer av inkommande material. Mottagningen utformas för att minimera luktolägenheter samt skapa en god arbetsmiljö för den personal som arbetar vid anläggningen. Mottagningsdelen är dimensionerad så att den har kapacitet att ta emot den beräknade mängden råvara samt har möjlighet till lagerhållning för att utjämna variationer i flödet av inkommande material i förhållande till anläggningens kapacitet exempelvis över helger Flytande substrat Nöt- och svinflytgödsel hämtas från gård med tankbil och levereras till en mottagningstank vid biogasanläggningen. Även andra typer av råvaror som kan levereras som en slurry kommer att kunna tas emot i denna mottagningstank. Mottagningen byggs in så att alla bilar som lossar gödsel och flytande substrat står inomhus vid lossning. Ett undertryck finns i byggnaden för att förhindra att lukt kommer ut till omgivningen. Teknisk beskrivning

7 2.2.2 Fasta substrat Fasta substrat som inte ska lagras på anläggningen kan tas emot i en tippficka för vidare transport till rötningsprocessen. Mottagning av fasta material som kan orsaka lukt kommer att ske inomhus så att alla illaluktande luftströmmar kan tas om hand och behandlas innan de släpps ut till omgivningen. Grödor som ska användas som råvara kommer att lagras ute vid lantbruken samt i anslutning till anläggningen. Eftersom det rör sig om konventionell lagring och ensilering av lantbruksgrödor, och inte avfallsprodukter, kommer lossning att ske utomhus direkt från fordon till lager. Från lager kommer råvaran sedan att transporteras till avsedd tippficka för inmatning till biogasanläggningen med hjälp av t.ex. lastmaskin. Lager för grödor kommer att utformas som exempelvis plansilos. Pressvattnet som uppkommer vid ensilering tas om hand och används i biogasprocessen Rengöring av mottagningshall Vid lossning av råvara eller vid lastning av biogödsel kan spill uppkomma. Mottagningshallen kommer regelbundet att rengöras för att hålla en god hygien och undvika luktolägenheter. Spolvatten från rengöring av spill från lossning av råvara eller vid hämtning av biogödsel förs in i mottagningstanken. Tvättvatten från i huvudsak invändig tvätt av levererande bilar kommer också att föras in i mottagningstanken. Mottagningshallen har automatiska portar så att lossning alltid sker med stängda portar. I hallen installeras ett ventilationssystem som skapar ett undertryck och ventilationsluften kommer att tas omhand och behandlas vilket minimerar risken för att ämnen som ger upphov till lukt från mottagningshallen släpps ut till omgivningen Förbehandling De flesta substrat som ska rötas behöver någon form av förbehandling för att minska risken för driftproblem samt för att underlätta nedbrytningsprocessen. Förbehandlingen är här begränsad till att blanda och homogenisera torra och flytande material. Förbehandling är nödvändig för att åstadkomma en effektiv sönderdelning av materialet, vilket underlättar blandningen med övriga råvaror. Sönderdelningen gör även materialet mer lättillgängligt för mikroorganismernas nedbrytning i rötkammaren. Homogenisering av fasta och flytande material till en slurry kommer att ske med hjälp av skärande pumpar. Efter homogenisering pumpas slurryn vidare i processen. 2.3 Hygienisering Gödsel och andra råvaror som behöver hygieniseras enligt ABP-förordningarna (förordning (EG) nr 1069/2009 och förordning (EU) nr 142/201) hygieniseras enligt gällande regelverk. Det finns flera godkända hygieniseringsmetoder exempelvis termofil rötning vid minst 55 o C Teknisk beskrivning

8 med garanterad uppehållstid. Hygieniseringen kan också ske genom upphettning till minst 70 C under en timma i en eller flera mindre tankar med omrörning och temperaturkontroll. Från hygieniseringen pumpas sedan slurryn vidare till själva rötningen. Luften från dessa tankar tas om hand och behandlas för att undvika luktstörningar i omgivningen. Alternativt kan tankarna anslutas till gassystemet, vilket eliminerar behovet av att omhänderta luktbelastad luft. Det finns även andra processutformningar som kan godkännas som hygieniseringsmetod men oavsett vilken process som slutligen väljs så kommer den att följa gällande regelverk. 2.4 Rötning Anaerob nedbrytning, även kallad rötning, sker genom att mikroorganismer bryter ner organiskt material till i huvudsak metan, koldioxid och vatten. Rötning sker i en syrefri miljö och generellt vid två temperaturområden (mesofil cirka C och termofil cirka C). BSS planerar att använda s.k. pluggflödesrötkammare för rötningen. I avsnitt 3.1 beskrivs även en möjlig utformning av rötningsdelen om anläggningen i stället använder totalomblandade rötkammare. Pluggflödesrötkammare I den pluggflödesrötkammare som är aktuell för planerad biogasanläggning sker rötningen i en eller flera rektangulära betongbehållare som är helt eller delvis nedgrävda. Råmaterialet tillförs i ena änden av rötkammaren och skapar på så sätt ett flöde genom rötkammaren. För att hålla materialet i suspension sker också en omblandning med biogas vilket skapar en korkskruvsrörelse, se också Figur 2. Rötkammarvolymen är cirka m 3. Eventuellt kan rötkammaren också delas in i olika zoner där ph och temperatur justeras för att gynna de olika mikroorganismer som är involverade i nedbrytningsprocessen. I en rötkammare med pluggflöde återförs en mindre del av utgående material till inloppet för att på så sätt tillföra aktiva bakterier (ymp). Däremot sker det ingen omrörning i horisontell led vilket innebär att uppehållstiden för allt material blir den samma och att alla delar av utgående material har haft den uppehållstid som krävs för att uppnå den önskade nedbrytningen. Detta innebär att det inte krävs någon efterrötkammare om anläggningen använder pluggflödestekniken med tillräckligt lång uppehållstid. Utgående material, den så kallade biogödseln, värmeväxlas för att sänka temperaturen så att metanproduktionen avstannar. Teknisk beskrivning

9 Figur 2. Schematisk bild på pluggflödesreaktor. 2.5 Biogödselhantering Efter rötningen pumpas biogödseln till biogödsellager med tak. Transport av biogödsel från biogödsellagren ut till lantbruket kommer huvudsakligen att ske i slutna tankar med hjälp av lastbil. En mindre mängd biogödsel kan komma att transporteras i ledning eller spridas direkt från anläggningen. Näringsämnena i biogödseln kommer att återföras till jordbruksmark och kan då ersätta mineralgödsel. Cirka m 3 biogödsel kommer att produceras varje år i den planerade anläggningen. Spridning och lagring av biogödsel kommer att ske på samma sätt som med flytgödsel, vilket idag är det vanligaste sättet att hantera producerad biogödsel vid svenska biogasanläggningar. För att säkerställa en god hygien så att ingen smittspridning kan förekomma, ska tankfordon tvättas innan biogödsel lastas. Krav på detta ställs bland annat i ABP-förordningarna (förordning (EG) nr 1069/2009 och förordning (EU) nr 142/201) och i de certifieringsregler som gäller för biogödsel. Om transporterna går till och från samma gård kan undantag göras från tvättningskravet enligt Jordbruksverkets medgivande om växelvisa transporter. Tvättning av fordon kommer att ske på avsedd plats där tvättvattnet kommer att tas om hand och användas i rötningsprocessen. 2.6 Gassystem Produktionen av biogas beror på vilka råmaterial som anläggningen använder och kan därför variera betydligt. Hur mycket biogas som kommer att produceras beror på råmaterialens torrhalt och andra egenskaper såsom näringsinnehåll och övriga kemiska och fysikaliska egenskaper. Vid fullt utbyggd kapacitet på anläggningen beräknas mängden producerad biogas från rötkammare och efterrötkammare kunna uppgå till cirka 25 miljoner Nm 3 rågas/år, vilket motsvarar cirka 3000 Nm 3 rågas/h. Biogas från rötkammare samlas upp i ett Teknisk beskrivning

10 gaslager för att jämna ut flödet till uppgraderingsanläggningen och går därefter till olika behandlingssteg för produktion av flytande biogas (LBG). Till gassystemet finns en fackla ansluten för att gasen, då behov uppstår, ska kunna facklas bort och inte behöva släppas direkt till atmosfären. Fackling ska endast ske i nödfall och facklan ska ha kapacitet att förbränna hela den producerade gasvolymen. För att undvika falsklarm till räddningstjänsten ska facklan vara av typen dold flamma. 2.7 Uppgradering och kondensering I första hand är bolagets avsikt att producera flytande metan, LBG (Liquified Biogas). En biogasproduktion på 150 GWh per år motsvarar cirka ton LBG. Första steget i omvandlingen av biogasen som kommer från rötkammaren till LBG är konventionell uppgradering där koldioxid och andra föroreningar avskiljs. Gasen från uppgraderingen innehåller cirka 97 % metan och resterande är huvudsakligen koldioxid. De uppgraderingsmetoder som planeras för uppgraderingen av biogas är: Kemisk absorption även kallad aminskrubber. En kemisk skrubber som använder aminer som binder in koldioxiden kemiskt. Därmed avlägsnas koldioxiden utan att biogasen behöver trycksättas. För att få koldioxiden att släppa från aminen igen måste värme tillföras för att driva reaktionen baklänges. Membran. Tekniken bygger på en fysisk barriär som är tillverkad på ett sådant sätt att koldioxiden kan passera genom barriären medan metanet inte kan passera. Genom att trycksätta biogasen kommer koldioxiden att pressas genom membranet medan metanet kommer att stanna kvar och på så sätt uppgraderas biogasen. I avsnitt 3.2 beskrivs de två uppgraderingsmetoderna. Vilken av dessa metoder, eller eventuellt ytterligare någon annan teknisk lösning med likvärdig prestanda, som kommer att väljas avgörs först när anbud från olika leverantörer har kommit in. På motsvarande sätt kan kondenseringsanläggningen utformas på något olika sätt. Generellt gäller dock att den uppgraderade biogasen kyls till cirka -160 o C och därmed övergår i flytande form. Kondenseringen sker genom att en köldbärare komprimeras och kyls ned för att därefter få expandera. Kyla överförs därefter med värmeväxlare till metanströmmen. Producerad LBG lagras på anläggningen i en kryotank som rymmer cirka 100 ton och transporteras från anläggningen i särskilda tankbilar som transporterar cirka 25 ton. Det kan bli aktuellt att enbart uppgradera och trycksätta biogasen för att därefter transportera den till konsument via gasflak på bil eller via gasledning. Teknisk beskrivning

11 2.8 Vattenbehov och processavloppsvatten Det kommer att uppkomma mindre mängder spillvatten vid tvättning av fordon, speciellt behållare för transport av biogödsel som kräver tvättning. Denna rengöring kommer att ske på plats speciellt utformat för detta. Dessutom bildas mindre mängder kondensvatten från gassystemet. Vatten från tvättning av fordon för biogödsel samt kondensvatten återförs direkt till processen. Dagvatten från anläggningens byggnader och hårdgjorda ytor samlas upp i en eller flera brunnar inom anläggningsområdet. I dessa brunnar görs kontroll av vattenkvaliteten så att det är möjligt att avgöra om vattnet blivit kontaminerat med olja eller organiskt material. Därefter leds vattnet vidare till en fördröjningsdamm med tätskikt. Slutlig recipient för dagvattnet är Trydeån. Vid underkänd kvalitet, t.ex. i händelse av kontaminering, stoppas pumpningen från den täta fördröjningsdammen i väntan på sanering. Konstruktionen med kontrollbrunnar samt tät fördröjningsdamm medger kontroll över kvaliteten på dagvattnet, samtidigt som en uppbromsning sker av vattenflödet vid kraftig nederbörd. Spillvatten från en biogasanläggning är mycket begränsat. Endast spillvatten från personalutrymmen kräver extern behandling. Allt övrigt spillvatten inom anläggningen tas omhand i biogasprocessen. Spillvatten från personalutrymmen tas omhand lokalt på anläggningen med en godkänd lösning. 2.9 Avfall Biogasanläggningen kommer inte att ge upphov till några betydande mängder avfall. Allt avfall som uppkommer ska sorteras och hanteras enligt gällande regler Kemikaliehantering Förutom generella tvätt- och smörjhjälpmedel kan det i rötningsprocessen bli aktuellt att tillsätta järnklorid, spårämnen och/eller skumdämpande medel. Etylamin kommer att användas för uppgraderingen av biogasen om metoden med kemisk absorption väljs som uppgraderingsmetod. I kondenseringsanläggningen kommer olika köldmedier att användas så som ammoniak, glykol, kvävgas eller en blandning av olika kolväten och kväve. Vilka som slutligen kommer att användas beror på vald teknisk lösning. Samtliga hanteras dock slutet och förbrukas inte vid normal drift. Alla kemikalier kommer att lagras och hanteras enligt gällande säkerhetsföreskrifter. Förbrukningen av kemikalier är liten i biogasanläggningar. Enbart järnklorid används i något större mängder. Mängden varierar beroende på driftsförutsättningar och aktuella råvaror. Teknisk beskrivning

12 2.11 Förbrukning av värme och el Rötningsprocessen och speciellt hygieniseringssteget i biogasproduktion kräver ett tillskott av värme. Det behövs också värme för att uppgradera biogasen om metoden kemisk absorption väljs för uppgradering. Övrigt delar där det finns ett värmebehov är personalbyggnader samt maskin- och processhallar. För uppvärmningen kommer en biobränslepanna att installeras. I anslutning till pannrummet installeras en skorsten med en höjd av cirka 25 meter. Anläggningen har även ett behov av el för att driva pumpar, omrörare och andra elektriska förbrukare. Elförbrukningen hos en anläggning varierar beroende på vilken typ av anläggning som avses och vilka råvaror som ska behandlas. I Tabell 1 visas förväntat behov av el och värme för biogasproduktion med kemisk absorption som uppgraderingsmetod samt kondensering. Tabell 1: Förväntat behov av energi för biogasanläggningen. Tillförd energi Energibehov (GWh/år) Värme 19 El Buller Biogasproduktion hör inte till den typen av verksamhet som emitterar buller i större utsträckning. Ljudemissioner från anläggningen uppkommer huvudsakligen från sönderdelande pumpar, ventilationssystem samt gaskompressorer och gasfackla. Naturvårdsverkets vägledning om industribuller kommer att följas. Alla bullerkällor som kan tänkas bidra till bulleremissionen måste under projekteringen dimensioneras så att inte riktvärden eller bullervillkor överskrids. Transporter med råvaror till anläggningen, biogödsel ut från anläggningen samt LBG orsakar också buller. Transporter kommer i huvudsak ske på vardagar under dagtid men det kommer även att förekomma transporter på kvällar och dagtid på helger (lördagar). Under uppförandet av anläggningen kommer Naturvårdsverkets riktlinjer för buller under byggtid att följas Lukt Metangas och koldioxid, som bildas vid rötning, är luktlösa gaser. Den biogas som bildas i rötkamrarna innehåller dock, förutom metan och koldioxid, även en mindre mängd svavelföreningar, främst svavelväte, samt mellanprodukter såsom bl.a. flyktiga syror (VFA), merkaptaner och ammoniak. Dessa ämnen kan ge upphov till lukt och det är därmed viktigt att arbeta med tydliga driftsinstruktioner och luktreducerande teknik. Teknisk beskrivning

13 Samtliga steg i de delar av anläggningen där det produceras biogas är slutna, dels för att förhindra att lukt uppkommer men främst för att få maximal gasproduktion. Biogasbildningen sker i syrefri miljö, varför slutna tankar är en förutsättning för metanbildningen. Alla luftströmmar som riskerar att ge upphov till luktolägenhet kommer att tas om hand för luktreduktion. Mottagnings- och processhallen kommer att ventileras så att ett undertryck förhindrar att luktande ämnen släpps ut då portar eller dörrar öppnas. Även luft från mottagnings-, blandnings- och hygieniseringstankar kommer att tas om hand för luktbehandling. I driftinstruktionerna kommer rutiner att finnas för att säkerställa att det i den dagliga driften genomförs de åtgärder som krävs för minimering av risken för luktproblem. Anläggningens slutna utformning, ventilation och frånluftsbehandling är de avgörande faktorerna för att minimera luktolägenheter. Luktproblematiken kan begränsas kraftigt genom att anläggningen dimensioneras och utformas efter de erfarenheter och den praxis som finns inom området. Viktigt för att förhindra luktproblem från anläggningen är även att processen i rötkammaren inte överbelastas utan att nedbrytningen av det organiska materialet är tillräcklig och att halterna av exempelvis flyktiga organiska syror (VFA) kan hållas på en stabil nivå. Krav kommer att ställas vid upphandlingen avseende väl beprövad teknik för luktreduktion. Stor vikt kommer även att läggas på att rutinerna för driften följs och utformas på ett sådant sätt att lukt minimeras. Det finns ett flertal olika tekniker som kan användas för luktreduktion exempelvis, biofilter, kolfilter, ozonbehandling och skrubber. Biofilter är den vanligaste metoden för luktreduktion i Sverige (Arrhenius et al., 2008) och det är också den metod som planeras för aktuell anläggning. Funktionen hos ett biofilter bygger på att bakterier och svampar som växer på ett bärarmaterial tar upp ämnen som kan ge upphov till luktolägenhet från ventilationsluften och använder dem som energi, kolkälla eller näringsämnen. Bärarmaterialet kan vara organiskt, t.ex. flis, bark eller kompost, eller oorganiskt t.ex. fibermaterial, leca eller plast. Med tanke på masstransporten är det viktigt att materialet är poröst och att kanalbildning undviks. Efterhand bryts organiska bärarmaterial ned och behöver bytas ut. Eftersom processen är helt biologisk är det viktigt att filtret hålls fuktigt och att temperatur, flöde och ph inte varierar för mycket. Den ingående luften behöver fuktas till nära 100 %, och filtret ska hålla % fuktighet. Det kan även bli aktuellt med annan typ av luktreningsutrustning alternativt en kombination av flera metoder. Teknisk beskrivning

14 3 Alternativa tekniker I detta kapitel beskrivs alternativa tekniker för rötkammarutformning, de två olika metoderna som är aktuella för uppgraderingen samt alternativ teknik för hantering av gödsel och luktreduktion. 3.1 Rötkammarutformning Den vanligaste rötningstekniken i Sverige bygger på att rötningen sker i en eller flera totalomblandade rötkammare. I andra länder förekommer även andra tekniska lösningar så som liggande pluggflödesrötkammare vilket är den utformning av rötkammardelen som BSS planerar att använda. Beroende på upphandlingen av tekniken kan det dock bli aktuellt att använda totalomblandade rötkammare istället. Rötningen kommer då att ske i 5-6 rötkammare med en total volym på cirka m 3. Uppehållstiden i rötkamrarna beräknas till cirka 25 dygn vid termofil drift vilket är den temperatur som troligen kommer att väljas. Rötkamrarna är lufttäta, isolerade och omrörda tankar som placeras utomhus. I en totalomblandad rötkammare där nytt material fylls på efterhand kommer det organiska materialet i rötkammaren att vara olika väl nedbrutet när det lämnar rötkammaren d.v.s olika uppehållstid för olika delar av materialet. Därför kommer anläggningen att även ha en eller flera efterrötkammare där det organiska materialet har 3-4 dagars kompletterande uppehållstid. Därmed ökas gasproduktionen från ingående råvaror samtidigt som kvarvarande biogaspotential i utgående material sänks och därmed minskar även risken för metanläckage från biogödsellager. Totala volymen beräknas till cirka m 3. Efterrötkammare är anslutna till gassystemet. Utgående biogödsel från efterrötkammrarna värmeväxlas för att sänka temperaturen så att metanproduktionen avstannar. 3.2 Uppgradering Uppgradering av biogas kan ske med olika metoder, vilka presenteras utförligt var för sig under respektive rubrik. Kemisk absorption Vid kemisk absorption, eller kemisorption, används en kemikalielösning som absorptionsmedel. Kemikalier reagerar med den komponent som ska avskiljas, i detta fall koldioxid. Processen har en absorptionskolonn och ett regenereringssystem. Ett flertal kemikalier för avskiljning av koldioxid finns kommersiellt tillgängliga. Vanligast förekommande är olika typer av etylaminer. Aminen reagerar i praktiken inte alls med metan, vilket innebär att endast koldioxid och, i förekommande fall, svavelväte avskiljs. Regenerering av absorptionsvätskan från koldioxid sker med hjälp av värme, där ånga eller hetvatten används som värmebärare och processen har därför en förhållandevis hög Teknisk beskrivning

15 energiförbrukning. Metoden kan även användas för avskiljning av svavelväte, men regenerering från svavelväte kräver ännu större energimängd. Detta innebär att det är lämpligt att avskilja svavelväte separat före koldioxidreningen. Eftersom avskiljningen av koldioxid sker med en kemisk reaktion, krävs ingen trycksättning av biogasen, utan reningen kan ske vid atmosfärstryck. Eftersom metoden bygger på kemisk reaktion mellan absorbenten och koldioxid, absorberas mycket små mängder metan. Detta innebär att förlusterna av metan blir nästintill obefintliga. Vid regenereringen erhålls koldioxid med hög renhet, typiskt mer än 99,5 volymprocent. Processen kräver inget förhöjt tryck, vilket innebär att inget onödigt kompressionsarbete krävs. Komprimering av gasen kan ske efter uppgradering. Tillgång till vatten krävs inte och inga vätskeformiga utsläpp finns förutom eventuellt kondensvatten från rågas. Svavelväte absorberas av etylaminen, vilket innebär att säkerheten är god för att produktgasen ska ha ett lågt svavelinnehåll. Nackdelarna med kemisk absorption är dels att kemikalier hanteras och att ett visst utsläpp av kemikalierna sker, dels att energiåtgången för regenerering är stor. Om det finns avsättning för spillvärmen kan dock energibalansen väsentligt förbättras. Membran Tekniken med membran bygger på en fysisk barriär som är tillverkad på ett sådant sätt att koldioxiden kan passera genom barriären medan metanet inte kan passera. Genom att trycksätta biogasen kommer koldioxiden att pressas genom membranet medan metanet kommer att stanna kvar och på så sätt uppgraderas biogasen. I ett membransteg finns det tre olika flöden: Matningsflödet som ofta kallas för Feed, gasen som passerar membranet ( permeat ), och det som hålls tillbaka av membranet ( retentat ). Se Figur 3. permeat feed retentat Figur 3. Gasflöde i membranen För att en gaskomponent (molekyl) ska passera membranets vägg krävs en drivkraft som är koncentrationsskillnaden mellan fram- och baksidan av membranet. Koncentrationsskillnaden kan påverkas genom att höja trycket på matningssidan samt minska trycket och/eller späda ut gasflödet på permeatsidan. Teknisk beskrivning

16 Tekniska membran som dessa tillverkas normalt som hålfibermembran, det vill säga små spagettiliknande rör där gasen som ska separeras leds in. På så sätt kan gasen matas in med högre tryck samtidigt som membranen kan göras tunna. Många av dessa hålfibermembran sammankopplas till moduler som har röranslutningar för matning, permeat och retentat. Anläggningen anpassas till önskad kapacitet genom att välja ett lämpligt antal parallella moduler. Initialt renas rågasen från ej önskvärda föreningar, bland annat svavelväte samt vatten. Därefter komprimeras biogasen till 6-20 bar(g) och matas in i membranmodulerna. Tryck och flödeshastighet ställs in så att en kvalitet motsvarande standarden för fordonsbränsle uppnås efter att gasen har passerat processtegen. I och med att även vatten släpps igenom av membranen återfinns vattenångan i restgasen, så att den uppgraderade gasen uppnår ytterligare högre torrhetsgrad än efter inledande torkning och därmed är helt klar att användas som fordonsbränsle. Membranseparationssteget är utformat på olika sätt beroende på tillverkare av systemet och membranen de använder, se Figur 4. restgas A restgas B restgas återcirkulering av metanrik restgas C 3 återcirkulering av metanrik restgas fordonsgas fordonsgas 1 2 Figur 4. Visar möjliga konfigurationer av processtegen. 3.3 Separering av biogödsel Ett alternativ till att transportera och sprida biogödseln i flytande form är separering i en fast och en flytande fraktion. Separering av biogödsel innebär en möjlighet att fördela näringsämnen till olika områden, då fosfor till stor del finns i den fasta fraktionen medan kväve återfinns i den flytande, samt att optimera transportlogistiken ytterligare. Genom separering kan den torra fasen transporteras från biogasanläggningen med samma bilar som transporterar in fasta substrat (energigröda och fastgödsel) där transportavstånden är relativt långa. Den flytande fasen kan spridas på mer närliggande åkrar med kortare transportavstånd. Det är i dagsläget relativt ovanligt med separering av biogödsel i Sverige, varpå ytterligare teknikutveckling kan komma att krävas. Det finns flera olika metoder för att separera biogödsel, exempelvis metoder som utnyttjar skruvpressar eller dekantercentrifug. Slutligt val av metod för separering kommer att ske i samband med detaljprojektering och upphandling. Teknisk beskrivning

17 3.4 Luktbehandling Bioskrubber Bioskrubbern har stora likheter med biofilter, men processlösningen ser lite annorlunda ut. Biomassan kan växa på fyllkroppar, exempelvis av Kaldnes-bärare (s.k. trickling filter), eller vara suspenderade i vattenlösning. Luktämnena som förs in i skrubbern underifrån löses i vattenlösningen som flödar nedåt. Biomassan bryter ned ämnena på samma vis som i ett biofilter. I anläggningar där bioskrubber används som förbehandling för luft med hög svavelvätehalt är biomassan inhiberad, utom de bakterier som kan reducera svavelväte. Metoden fungerar då likt en vattenskrubber (se Kem- och vattenskrubber). UV-ljus/Ozonbehandling Ozon bildas när syreradikaler reagerar med en syremolekyl. I atmosfären sker detta när UVljus skapar syreradikaler. För luktreduktion kan ozon genereras med antingen elektriska urladdningar eller UV-ljus. Svavelväte och organiska ämnen oxideras effektivt med ozon, och bakterier avdödas. Svårigheten med ozonbehandling ligger i att dosera tillräckligt mycket för att luktämnena ska reduceras, men samtidigt undvika läckage. Eftersom gasen är mycket reaktiv har den en kort livslängd i luft, och ett ozonläckage är därför endast hälsofarligt i nära anslutning till utsläppskällan. Jonisering Jonisering innebär att luften passerar ett elektriskt fält där positiva och negativa joner bildas. Luftens syre bildar ozon, fria syreradikaler, hydroxylradikaler och olika jonkomplex, bl.a. superoxid. Samma ämnen bildas naturligt i luften vid åska och regn, och genereras även av UV-ljus. På grund av sin höga reaktivitet blir de inte långlivade, utan reagerar med andra molekyler och oxiderar organiska ämnen till koldioxid och vatten. Partiklar bildar större agglomerat vid kontakt med de aktiverade molekylerna, och luften desinficeras. Metoden används inte bara för ändamålet att avlägsna luktämnen, utan även för att förbättra luftkvaliteten i kontorslokaler och hem. Kem- och vattenskrubber I en vattenskrubber kan vattenlösliga ämnen avlägsnas från luften genom absorption. För att öka reningsgraden kan ett ämne tillsättas till vattenlösningen, t.ex. klor, natriumhypoklorit, väteperoxid eller kaliumpermanganat. Metoden kallas då kemskrubber. Då kemskrubber installeras som förbehandling före ett biofilter för att avlägsna ammoniak krävs en sur lösning. De flesta luktämnen från rötningsprocessen (svavelväte, merkaptaner med flera) är emellertid sura och avlägsnas lämpligtvis i en basisk skrubber. I en ozonskrubber injiceras ozon i vattnet som oxidationsmedel. Organiska ämnen och ammoniak bryts ned, och de fria radikalerna bidrar till att desinficera gasen. En nackdel med kemskrubber är hanteringen av giftiga kemikalier. Även ozon är mycket giftigt och kan ge Teknisk beskrivning

18 skador redan vid låga halter. Risken för läckage är emellertid mycket mindre för en ozonskrubber än för ozonbehandling med gas. Kemskrubber, ozonskrubber eller vattenskrubber är bra alternativ för luft med stora, varierande gasflöden innehållande toxiska ämnen. Kolfilter Aktivt kol har en stor hydrofob yta där en mängd ämnen adsorberas. Organiska ämnen, och ämnen med kokpunkt över 40 C, har störst benägenhet att binda till kolet. Effektiviteten i processen avtar efterhand som antalet lediga platser på den aktiva ytan minskar. Beroende på halten av luktämnen, fukt och fetter i luften behöver kolfiltret bytas olika ofta. Kolfilter kan reducera halten av i princip alla luktämnen och kan ge upp till 99 % reduktion av lukten. Exempel på kombinationsmöjligheter Som nämnts under respektive metod finns många möjligheter att kombinera tekniker med varandra. Luftströmmar från mottagningshallar och uppgradering har olika egenskaper, och det kan vara en god idé att behandla dessa separat, eller att tillämpa olika förbehandlingar. Nedan nämns några vanliga kombinationsmetoder för luktreduktion. Skrubber och biofilter Istället för luftfuktare kan en vattenskrubber installeras före biofiltret för att fukta luften och rena den från vattenlösliga ämnen. Vid höga ammoniakhalter kan det vara aktuellt att installera en kemskrubber med syra för att minska luftens toxicitet före biofiltret. En återförsäljare uppger att de alltid installerar en bioskrubber före biofiltret för att minska halten av svavelväte till under 50 ppm. Vissa bakterier kan leva i bioskrubbern, men främst fungerar den som en vattenskrubber. Ozon och kolfilter Det finns flera fördelar med att kombinera ozonering eller ozonskrubber med kolfilter. Reningsgraden blir hög då de båda metoderna kompletterar varandra väl. Livslängden för kolfiltret blir längre eftersom det inte adsorberar lika stor mängd föroreningar och därför inte behöver bytas lika ofta. Ozon desorberar dessutom molekyler från det aktiva kolet, och den sammanlagda effekten har potential att kraftigt öka livslängden för kolfiltret. Kolfilter kan även kombineras med jonisering, skrubber eller biofilter. Teknisk beskrivning

19 4 Referenser Arrhenius et al 2008 Biofilters luktreduceringsgrad, förstudie Katrine Arrehenius, SP, Magnus Holmgren och Helena Pettersson, Vattenfall Power Consultant, Maria Lövenklev, SIK, Waste Refinery WR Bilagor till teknisk beskrivning Bilaga A1. Layout med pluggflödesrötkammare Bilaga A2. Lista över avfallstyper med avfallskoder Teknisk beskrivning