publicerat_40.jpg

RKA 13 Samrötning av vallgrödor och källsorterat hushållsavfall

Publikationstyp: Rapporter kretslopp och avfall
Författare: Nordberg Åke, Edström Mats, Pettersson Carl-Magnus, Thyselius Lennart
År: 1997
Det finns en rad motiv varför samhället, kommunerna och de enskilda lant¬brukar¬na skulle engagera sig i samrötningsanläggningar för vallgrödor och organiskt avfall. Förutsättningarna för att förverkliga samrötningsprojekt kommer dels att bero på lokala förutsättningar som tillgång på gröda och avfall samt avsättningsmöjligheter för producerad gas, och dels på skatter, avgifter och finansiella stöd från stats¬makterna.

Syftet med föreliggande projekt, finansierat av "Utvecklingsprogram Biogas" (SLF och NUTEK), har varit att undersöka biologiska, tekniska och fysikaliska parametrar som har betydelse för processtabilitet och dimensionering av en full¬skaleanläggning. I projektet har visats att samrötning av vallgröda och hushållsavfall medför bio¬logiska, tekniska och ekonomiska fördelar jämfört med rötning av enbart vall¬grödor. En organisk belastning på 6 g VS L-1d-1 har uppnåtts i en biologiskt stabil total¬ombland¬ad biogasprocess vid ca 9 % ts i reaktorvätskan. Metanutbytet har varierat mellan 0,30 och 0,38 L g-1VS (alla gasutbyten anges vid 0°C och 1 bar) med det högsta värdet då andelen hushålls¬avfall var 50 % av ts. Vidare har projektet visat att omrörning och pumpning av rötkammar¬innehållet underlättas vid sam¬röt¬ning med avfall jämfört med rötning av fiberrikare material (gödsel och halm; jfr. Nordberg & Edström, 1997). Projektet har också visat att man med skruvavvatt¬ning kan erhålla en flyt¬ande rötrest med 89 % av kvävet och 69 % av fosforn i den rötrest som produceras vid biogas¬anlägg¬ningen. Den fasta rötrest som erhålls går att kom¬po¬stera utan inblandning av strömedel. Resul¬taten som framkommit i pro¬jektet har förbättrat underlaget för prak¬tisk utveck¬ling av en effektiv biogasprocess för sam¬rötning av vallgröda och hushålls¬avfall. Syftet med projektet kan därför betraktas som uppnått.

Det källsorterade hushållsavfall som användes i projektet levererades av Västman¬lands avfallsaktiebolag (VAFAB). Avfallet var mycket välsorterat och innehållet av tungmetaller var mycket lågt, vilket är ett oavvisligt krav för att det skall kunna användas i kretsloppsbaserade system. Ammoniumhalten i processen kunde upp¬-rätt¬hållas på en icke-toxisk nivå (varierade mellan 1-2,5 g L-1) genom en begrän¬sad tillförsel av vatten. Faktorer som påverkade ammoniumhalten under försöket var framför allt substratens C:N-kvot och netto¬mineraliseringsgraden av organiskt kväve. Jämförelse av samrötningsprocesser med substratblandningar bestående av ensilage och avfall i ts-proportionerna 80:20 eller 50:50 visade på en rad fördelar med 50:50-blandningen. Belastningen kunde för en 50:50-blandning upprätt¬hållas vid 6 g VS L-1 d-1 utan att anrikning av lättflyktiga fettsyror skedde, medan en förhöjd nivå av syror kunde konstateras vid en belastning på 5,5 g VS L-1 d-1 för en 80:20-blandning. Vidare gav 50:50-bland¬ningarna ett metanutbyte mellan 0,33 och 0,38 L g-1 VS och 80:20-blandningarna 0,30-0,33 L g-1 VS. Skillnaderna beror dels på att avfallet var lättare att omsätta, dels att sammansättningen på ensi¬laget varierade. En högre andel avfall innebar också en lägre nettomine¬rali¬serings¬grad av organiskt kväve, vilket kan tydas som en högre tillväxthastighet hos bak¬terier¬na. Den mer kompletta näringssamman¬sättning¬en i 50:50-blandning¬en skulle delvis kunna förklaras med att den innehöll en högre halt av kobolt, vilket tidigare konstaterats vara viktigt för aktiviteten hos de metanbildande bakterierna. Nivån av tungmetaller i den oavvattnade rötresten var lägre än gränsvärdena år 2000 för slam enligt överenskommelsen mellan LRF, VAV och SNV vid spridning mot¬svarande 140 kg N ha-1.

Med kontinuerlig omrörning i pilotrötkammaren uppstod aldrig några problem med svämtäckesbildning. Sönderdelningen av ensilage och hushållsavfall skedde med en köttkvarn där sönderdelningsgraden kunde varieras. Kvarnen klarade av ts-halter upp till 40 %. En högre sönderdelningsgrad minskar fiberlängden och en ökad inbland¬¬¬ning av avfall minskar andelen fiber. Detta är faktorer som underlättade omrörningen i rötkammaren. Beräkningarna för en 1,3 MW biogasanläggning som rötar en 80:20-blandning visade att elbehovet för sönderdelningen kommer att vara ungefär 2 % om köttkvarn används och elbehovet för omrörning 1,5 % av den producerade bio¬gasens energi¬innehåll.

För att kunna uppnå en vattensnål totalomblandad biogasprocess är det nödvändigt att avvattna rötresten. Delar av den flytande rötresten kommer därefter att åter¬föras till processen i syfte att späda ut det tillförda substratet till en omrörningsbar slurry. I projektet separerades rötresten med en skruvavvattnare (inga flocknings¬medel användes). Den fasta fasen som erhölls hade en ts-halt på 30-40 % och kunde komposteras utan tillsatser av strömedel. Den flytande rötrest som erhölls (ca 7 % ts-halt) innehöll 62 % av torrsubstansen, 89 % av kvävet och 69 % av fos¬forn i rötresten.

Vid beräkningar av de ekonomiska förutsättningarna för en fullskala har mängden vallgröda som ska rötas fixerats till 10 700 ton per år (motsvarande 1 MW). De två olika blandningsförhållanden 80:20 och 50:50 mellan vallgröda och hushålls¬avfall har studerats. Detta motsvarar en mindre tätort med begränsad mängd avfall och en större tätort med större mängd avfall. Beräkningarna baserar sig på resultat från laboratorie- och pilotförsöken, uppgifter redovisade i Dalemo m.fl. (1993), Petterson m.fl. (1997) samt i Nordberg & Edström (1997). Anläggningen har ut¬rust¬ning för sönderdelning av vallgrödan och hushållsavfallet i två separata linjer. Hushållsavfallet hygieniseras efter sönderdelningen vid 70°C under 1 timme, var¬efter substraten samrötas i rötkammaren. Rötresten separeras i en fast och flytande fas. Rötkammarvolymen för 80:20-anläggningen blir 2200 m³ som belastas med 5 kg VS m-3 d-1. Gasproduktionen motsvarar en effekt på 1,3 MW. Anläggningens årliga kostnad beräknas till 6,6 Mkr, där kapitalkostnaden mot¬svarar ca 40 % och vallgrödekostnaden drygt 25 %. Av intäkterna bidrar biogasen med drygt 70 % och behandlingsavgifter ca 10 %. För att åstadkomma ett noll¬resultat måste ett bio¬gas¬pris på 41 öre kWh-1 erhållas. Rötkammarvolymen för 50:50-anläggningen blir 2900 m³ som belastas med 6 kg VS m-3 d-1. Gasproduk¬tionen motsvarar en effekt på 2,3 MW. Anläggningens årliga kostnad beräknas till 7,8 Mkr, där kapitalkost¬na¬den motsvarar drygt 40 % och vallgrödesubstrat¬kostna¬den ca 20 %. Av intäkterna bidrar biogasen med ca 40 % och behandlingsavgifter något mer. För att åstad¬komma ett nollresultat måste ett biogaspris på 15 öre kWh-1 erhållas.

Antal: Ladda ner 344 KB

Tillbaka
Tipsa en vän
  |  
Senast uppdaterad: 2010-07-08

 

JTI - Institutet för jordbruks- och miljöteknik | Box 7033 | 750 07 Uppsala - Växel: 010-516 69 00 | Fax: 018-30 09 56 | info@jti.se