Wysokowydajne przetwarzanie osadu fermentacyjnego
Zdjęcia: Maabjerg Bioenergy, Jens Bach
Największa na świecie wytwórnia biogazu jest wyposażona w dekantery GEA
Realna gotówka: wysoka zawartość fosforanu i wysoki potencjał metanu we frakcji stałej
Przetwarzanie osadu fermentacyjnego, tj. jego odwadnianie, stanowi zasadniczy wymóg w przypadku transportu dużej ilości wody na duże odległości, jeżeli chce się uniknąć znacznych kosztów. W przetwarzaniu osadu fermentacyjnego wykorzystuje się różne procesy: filtrację za pomocą pras śrubowych, taśm filtracyjnych, filtrów bębna, pras rolowych lub przesiewaczy, sedymentację z użyciem zbiorników lub hydrocyklonów, a nawet wirowanie z użyciem dekanterów. Wszystkie z tych procesów wykazują określone zalety i wady.
Stosunkowo wyższy koszt inwestycji w dekanter jest więcej niż niwelowany przez niższe łączne koszty — całkowity koszt eksploatacji. Inne kryteria ekonomiczne i procesowe także udowadniają zalety dekantera. Zwłaszcza stopień oddzielania fosforanu i azotu jest znacznie wyższy dla dekantera niż w przypadku innych technologii. Jest to stale wykazywane za pomocą testów porównawczych oraz innych niezależnych badań.
To także oznacza możliwość uzyskania wyższych cen na rynku nawozów za zagęszczone substancje stałe z cenną zawartością fosforu. Kolejnym ważnym czynnikiem jest wysoki potencjał metanu w oddzielonej frakcji stałej. Jest to istotne zwłaszcza, gdy szlam ma posłużyć do spalania i wytwarzania energii.
Maabjerg Bioenergy korzysta z pięciu dekanterów
Zalety oddzielania za pomocą dekanterów zostały także rozpoznane przez wytwórnię biogazu Maabjerg Bioenergy w duńskim Holstebro, która została przebudowana w 2012 roku. Maabjerg Bioenergy jest obecnie największą wytwórnią biogazu na świecie. Powstała dzięki współpracy rolników, lokalnych władz i ciepłowni. Z jednej strony instalacja służy do przetwarzania i rafinacji obornika pochodzącego z rolnictwa; z drugiej strony ma na celu dostarczać ciepło i energię elektryczną dla miast Holstebro i Struer.
Wytwórnia biogazu jest zaprojektowana tak, aby przetwarzała rocznie około 500 000 ton biomasy pochodzącej z rolnictwa i przemysłu spożywczego. Z tego wytwarza około 20 milionów metrów sześciennych biogazu oraz odpowiednio ilość energii stanowiącą około 110 000 MWh energii elektrycznej i ok. 100 000 kWh gorącej wody. Emisja dwutlenku węgla została tutaj ograniczona o 21 600 ton rocznie. W sumie równoważna redukcja emisji CO2 podczas pracy z pełną mocą powinna w przyszłości wynosić ok. 50 000 ton rocznie, również dzięki redukcji emisji CO2 i metanu w działalności rolniczej. Aby transportować biomasę do wytwórni w jak najbardziej przyjazny środowisku sposób przy niskich kosztach transportu, Maabjerg planuje instalację rurową o radialnej konstrukcji na przestrzeni 16 kilometrów, która połączy największych dostawców biomasy z wytwórnią.
Bez tego systemu dostawy wymaganych byłoby do 50 kursów samochodów ciężarowych dziennie. W celu odwadniania osadu fermentacyjnego przedsiębiorstwo Maabjerg zainstalowało trzy dekantery UCD 535 oraz dwa dekantery UCF 466 od GEA. Z uwagi na wysoki poziom oddzielania fosforanu i azotu przez dekantery całkowita roczna redukcja nadmiaru składników pokarmowych wynosi 400 ton azotu i 450 ton fosforanu. Ta skuteczność oddzielania jest osiągana bez zastosowania polimerów. Dzięki wysokiemu potencjałowi metanu w odwirowanym szlamie spalanie frakcji stałej w spalarni generuje 22 000 MWh energii rocznie. Fosforan i azot pozostają w popiele, który z kolei można poddać recyklingowi.
Zdjęcie: Maabjerg Bioenergy, Jens Bach
Istotna geometria
Prawidłowa geometria bębna i ślimaka są istotne dla właściwej konstrukcji dekantera. Tutaj GEA jest w stanie wykorzystać całe swoje doświadczenie. Wskutek oddzielania osad fermentacyjny z suchej masy zostaje odwodniony z poziomu około 5 — 10% do około 30%. Na przykład zawartość fosforanu w płynnym osadzie fermentacyjnym zostaje tutaj zagęszczona z około 1,5 kg na tonę nawet do 5 – 7 kg na tonę w odwodnionej frakcji stałej, natomiast zawartość azotu od 4 – 6 kg na tonę w płynnym osadzie fermentacyjnym do 8 –10 kg na tonę frakcji stałej. Transport, który w niektórych regionach może odbywać się na trasie 500 kilometrów zostaje w ten sposób znacznie ułatwiony, jako że przewozi się mniej wody i stosowane mogą być samochody ciężarowe zamiast cystern. Przetwarzanie redukuje zatem koszty transportu, dodatkowo zwiększając produkcję dzięki wyższej zawartości fosforanu i azotu, jak również wyższemu potencjałowi metanu.
Nowość: Separacja dwustopniowa
Po raz pierwszy GEA oferuje separację dwustopniową Tutaj na drugim etapie oddzielania do 95% — w porównaniu z około 75% bez zastosowania środków chemicznych — zawartości fosforanu we frakcji stałej może zostać oddzielone z dodatkiem niewielkiej ilości substancji chemicznej — aby związać najmniejsze cząstki fosforanu rozpuszczalnego w wodzie. Ten wyjątkowo oszczędny wariant jest szczególnie interesujący w krajach i regionach mających skrajnie wysoki nadmiar składników pokarmowych i odpowiednio wysoki wskaźnik eksportu składników pokarmowych, jak np. Turcja lub Meksyk.
Wieloletnie doświadczenie
GEA może korzystać z doświadczenia w eksploatacji wytwórni biogazu sięgającego roku 1988. Od tego czasu w Niemczech działało ponad 6000 wytwórni biogazu każdej wielkości. Za sprawą wielu projektów budowlanych Francja, Holandia, Skandynawia, Anglia, jak również Europa Wschodnia i USA odkrywają właśnie liczne zalety wytwarzania biogazu. Dostępne od GEA dekantery do przetwarzania osadu fermentacyjnego obsługują ilości od 3 do 100 metrów sześciennych na godzinę. Przy absolutnie zerowym użyciu środków chemicznych dekantery GEA, które doskonale nadają się do tego zastosowania, są w stanie zagwarantować bardzo wysoką zawartość suchej masy do 30% we frakcji stałej.
