Borttagning av H2S och lukt i biogasanläggningar
 
DET ÄR DAGS ATT ERSÄTTA TRADITION MED INNOVATION
 

 

BIOGAS

Processen för biogasproduktion omfattar en serie komplexa steg med målet att producera metan från avfall. Traditionella biogasanläggningar kan använda olika typer av avfall som råmaterial, inklusive till exempel biomassa. Eftersom råvaran är förnybar är biogasanläggningens produktion grön, vilket bidrar till en cirkulär ekonomi. Enligt World Bioenergy Association är biogas en av de snabbast växande av alla
biobränslesektorer. Den genomsnittliga tillväxten för biogasproduktion var 11,2 % 2014 med en total produktion på 58,7 miljarder Nm3. Nära hälften producerades i Europa med cirka 17 000 biogasanläggningar i drift. Tyskland är ledande när det gäller antalet biogasanläggningar med 11 000 installationer, följt av Italien med 1 600 och Frankrike med 800.
Ozon kan användas i flera steg i produktionsprocessen. Vi har identifierat tre tillämpningar för ozon i biogasanläggningar:

• Förbehandling av substrat för att förbättra biogasutbytet
• H2S-reduktion för metanuppgradering
• Luktkontroll
 
I varje steg i biogasproduktionen förekommer vanligtvis svavelföreningar och joner. Dessa föreningar orsakar många problem som påverkar den totala prestandan. Ett exempel är att stora mängder svaveljoner i råvaran ökar aktiviteten hos de svavelreducerande bakterierna i rötkammaren, vilket hämmar aktiviteten hos de
metan-producerande mikroorganismerna, exempelvis arkéer. Det resulterar i att utbytet vid metanproduktionen sänks, samtidigt som produktionen av svavelföreningar som H2S gynnas. När höga koncentrationer av H2S frigörs från rötkammaren kan det orsaka problem med lukt och korrosion.
Luktproblem är vanligt i biogasanläggningar, eftersom H2S har en av de lägsta kända lukttrösklarna, vilket gör den mänskliga näsan mycket känslig även för mycket låga koncentrationer.
 
Före den anaeroba nedbrytningen är det vanligt med ett förbehandlingssteg. Syftet med detta steg är att minska arbetsbördan för de hydrolytiska fermentativa
bakterierna genom att göra substratet lättare att bryta ner biologiskt. Förbehandlingen kan öka ytan, lösa upp komplex materia, minska kristalliniteten i polymerer
som till exempel cellulosa. De idag vanligaste typerna av förbehandling sammanfattas i tabellerna nedan.
Ozon är känt för sina kraftiga oxidativa egenskaper och har visat sig kunna bryta ner delar av det komplexa organiska materialet som används som råmaterial i en anaerob rötkammare. När man till exempel använder ozon på en råvara med avfallsaktiverat slam, är effekterna flera. Med korrekt dos ozon kan substratomvandlingen till biogas ökas kraftigt, se figuren till höger.
I många fall, till exempel biogasproduktion från avfallsaktiverat slam, visar resultaten en kraftig positiv effekt av ozonbehandlingen. Det beror på det höga innehållet av aeroba bakterier och icke-nedbrutet organiskt material i denna typ av råmaterial. Under dessa förhållanden oxiderar ozon snabbt alla omättade
bindningar bildar radikaler som fortsätter att oxidera annat organiskt material. Denna reaktionsmekanism leder till högre biologisk nedbrytbarhet hos råmaterialet, vilket innebär större biogasproduktion. Ökningen av biogasproduktionen är proportionell mot mängden ozon som injicerats i systemet. Ju mer ozon som används, desto högre biologisk nedbrytbarhet och desto mer producerad metan. Som visas i studien till höger av Bougrier et. al. vid Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement förbättras biogasproduktionen om man förbehandlar med ozon, med ett optimum vid cirka 0,15 g O3 per gram totalt fast material, vilket ökar biogasproduktionen med cirka 150 procent jämfört med ett obehandlat råmaterial.
Ozonbehandlingens effekt på den biologiska nedbrytbarheten hos avfalls-aktiverat slam.
TS = Totalt fast material.
 
När biogasen produceras i en tvåstegsprocess går det att minska H2S-koncentrationen innan metanuppgraderingen genom att injicera ozon i rötkammaren. På detta sätt reduceras H2S redan innan metanproduktionen, vilket resulterar i ett effektivare
system och lägre kostnader för den slutliga reningen av biogasen. Eftersom nedbrytningsprocessen är anaerob måste ozoninjektionen kontrolleras noggrant för att inte äventyra processförhållandena. Normalt injiceras ozonet i luftfickan ovanför biobädden i rötkammaren.

Alternativt kan den injiceras i en behållare mellan rötkammaren och metanuppgraderingen.

Läs mer om H2S-reduktion för metanuppgradering.

 
I biogasen efter metanuppgraderingen finns ofta höga koncentrationer av vätesulfid, vilket skapar problem för de följande processtegen. Korrosion är en av de frågor som måste beaktas, eftersom mycket höga H2S-nivåer kan korrodera rör och instrument, vilket kan orsaka kostnader på upp till flera tusen euro per år. Lukt är
också ett av de största problemen i samband med metanuppgraderingen av gas. Det beror på den mänskliga näsans höga känslighet för vätesulfid, eftersom luktreceptorerna känner av koncentrationer inom området miljarddelar (ppb).
Därför kan en liten läcka i processlinjerna eller en öppning i ett processteg orsaka luktproblem inom ett stort område eftersom den utsläppta gasen måste spädas upp till 200 000 gånger för att lukten inte ska märkas.

Med utgångspunkt från traditionella lösningar har Ozonetech utvecklat innovativa ozonbaserade lösningar för lukt som kraftigt ökar processens kostnadseffektivitet med bibehållen hög reningsgrad. En sammanfattning av driftskostnaderna för en traditionell lösning jämfört med våra ozonbaserade lösningar presenteras i figuren till höger.

Figuren visar att driftskostnaderna för vår lösning är minst fyra gånger lägre än för en traditionell lösning, även för suboptimala konfigurationer. De låga driftskostnaderna sparar upp till 100 000 euro per år. Figuren visar också flexibiliteten i vår lösning. Eftersom varje biogasprocess är unik med egna krav, är det viktigt att anpassa systemet till kundernas behov.

Därför är varje lösning noggrant utformad och skräddarsydd för att maximera fördelarna för kunden, som driftskostnaderna i det presenterade fallet. Förutom de stora kostnadsbesparingarna garanterar vår lösning högeffektiv och stabil prestanda under hela sin livstid, vilket ger en effektiv luktborttagning under mycket lång tid.

En ofta förekommande lösning för luktkontroll består av flera steg, inklusive RENA Pro ozonsystem och Nodora Odor control Solution.

Läs mer om Odor Control, RENA Pro and Nodora Odor control Solution (broschyr).
Driftkostnaden för en traditionell lösning (till vänster) är fyra gånger högre än någon av de tre möjliga Ozonetech-lösningarna. Vår lösning är 1) RENA Pro ozonbehandling, eller 2) Nodora luftfilter eller 3) RENA Pro och Nodora. Totalkostnaden ökar med ozonkoncentrationen som produceras av RENA Pro - den lägsta totalkostnaden erhålls vid en optimal kombination av ozon och Nodora.
 
Efter produktion av biogas innehåller avfallsvattnet fortfarande mycket kväveföreningar som utgör en viktig resurs. Dessa kan återanvändas i jordbruket som gödningsgödsel och minska kostnaderna. För att återanvändningen ska bli effektiv, behövs dock ytterligare en behandling för att ta bort lukt och obehagliga färger.
Ozon kan användas för att lösa båda problemen samtidigt. Genom att injicera ozon i avloppsvattnet får man direkta fördelar och kan minimera lukten redan före utsläppet. Dessutom reduceras COD-halten kraftigt, vilket ger skapar en färgförändring som gör det möjligt att använda avloppsvattnet som gödningsmedel.

Läs mer om luktkontroll och RENA Pro Ozone Solution för luktbehandling.

Läs mer om COD-behandling och RENA Vivo Ozone Solution för att minska COD

 
En av utmaningarna med biogasanläggningar är det strikta kravet på att ta bort H2S efter den anaeroba nedbrytningen, innan uppgraderingen.

En annan konstant källa till oro är lukten från biogasanläggningen. Idag kan båda problemen lösas effektivt och grönt.

Vi har utvecklat en katalysator specifikt för borttagning av H2S: Rubicat TM. H2S tas bort utan att syre används – och utan att lämna några spår av H2S innan

uppgraderingen. Tack vare att Rubicat har en katalytisk arbetsmekanismen får Rubicat mycket längre livslängd jämfört med traditionell tekniker som aktivt kol. Nodora CAT kan minska driftkostnaderna med 40 - 95 %.

Ytterligare en fördel är att luktproblemen i anläggningen kan hanteras med ozon som produceras mycket kostnadseffektivt på plats. Ozon leds in i den befintliga ventilationen för att minska mängden luktämnen för att sen passera en Nodora ADS som sista poleringssteg före utsläpp.

Ambitiösa biogasproducenter har ytterligare ett alternativ: att behandla biomassan med ozon, vilket i vissa applikationer kan fördubbla utbytet av biogas.

Oavsett användning kommer behandlingen vara effektiv, grön och lätthanterlig.
H2S BORTTAGNING FÖRE UPPGRADERING

Med vår lösning behöver du inte flera tekniker för att hantera H2S. Inget aktivt kol, inget ozon eller andra behandlingsmetoder. Vår egenutvecklade Nodora CAT utrustad med Rubicat är allt du behöver. Nodora-systemet är konstruerat så att det hela tiden använder allt aktivt material, vilket kraftigt ökar både reningseffektiviteten och filtermaterialets livslängd.
LUKTBORTTAGNING INOMHUS

Lukt som skapas inomhus sugs ut via ventilationen och kan sen behandlas med RENA Pro och Nodora ADS innan luften släpps ut i miljön.

Den befintliga ventilationen är behandlingskammaren
Vårt viktigaste råd är att analysera luften noggrant. Analyserna och pilottesterna som vi utför på våra anläggningar fokuserar på flöden och koncentrationer och ger oss underlag för att designa den optimala behandlingsmetoden.
Nodora är installerat i branscher med stränga lagkrav på luktreducering. Alla Nodora-system är skräddarsydda för den aktuella belastningen för att uppnå maximal möjlig reduktion av H2S och lukt. En av många fördelar med att kombinera ozonbehandling
och Nodora är att det aktiva materialet är aktivt minst fem gånger längre än vid en lösning utan föregående ozonbehandling.
 
 


En standardlösning med aktivt kol är både dyr och ineffektiv jämfört med vår Nodora CAT. Den höga prestandan hos Nodora CAT beror på det avancerade aktiva materialet som används, materialmixen och den övergripande designen som göra att allt filtermaterial används lika mycket. Experimenten genomfördes i Stockholm i samarbete med KTH Royal Institute of Technology. Testet genomfördes i verkliga förhållanden med en H2S-koncentration på 1000 ppm.



Med Nodora CAT kommer kostnaderna halveras jämfört med traditionellt aktivt kol. När man ersätter en traditionell lösning med aktivt kol kommer återbetalningstiden vara mindre än två år.

 
RENA PRO OZONSYSTEM
Behandlingsmetod: ozonering
Luktreduktion: upp till 98%
Borttagningsförmåga: vätesulfid, merkaptaner och flyktiga organiska föreningar
Driftkostnad: minimal - billiga förbrukningsvaror och låg elförbrukning för ozonsystemet
Hantering: minimal, på/av eller automatiskt
Övervakning: fjärrövervakning 24/7 med serviceavtal RENA premium
Råmaterial: omgivande luft för att producera syre
Distribution av ozon: 8 mm rör
Ytbehov: 80x60 cm

NODORA CAT
Behandlingsmetod: katalys
H2S-reduktion: upp till 100 %
Reduktionsförmåga: vätesulfid
Driftkostnad: minimal jämfört med aktivt kol tack vare mycket längre livslängd
Hantering: ingen, varken el eller värme krävs
Övervakning: N/A
Aktivt material: Rubicat
Ytbehov: 1160x760 mm

NODORA ADS
Behandlingsmetod: selektiv adsorption
Luktreduktion: upp till 100%
Borttagningsförmåga: merkaptaner, flyktiga organiska föreningar och aminer
Driftkostnad: minimal jämfört med aktivt kol tack vare mycket längre livslängd
Hantering: ingen, varken el eller värme krävs
Övervakning: N/A
Aktivt material: skräddarsytt för varje applikation
Ytbehov: 1160x760 mm

YTTERLIGARE TJÄNSTER
Serviceavtal: anpassat till kundens behov och krav och kan inkludera komplett årligt underhåll
Luftanalys: utförs hos Ozonetech
Skräddarsydd processdesign: utförs i Ozonetechs lokaler
Tillverkning: på våra anläggningar i Sverige