Αναερόβια χώνευση βιοαποβλήτων – Παραγωγή βιοαερίου

Αναερόβια χώνευση είναι η βιολογική επεξεργασία που υφίστανται τα οργανικά απόβλητα απουσία οξυγόνου, κατά την οποία πραγματοποιείται αποδόμηση του οργανικού φορτίου με τη βοήθεια μικροοργανισμών και παράγεται βιοαέριο, ένα αέριο που περιέχει κατά κύριο λόγο μεθάνιο (CH₄) σε υψηλή περιεκτικότητα και διοξείδιο του άνθρακα (CO₂).

Για την επεξεργασία των βιοαποβλήτων, η ΗΛΕΚΤΩΡ χρησιμοποιεί δική της τεχνολογία ξηρής αναερόβιας χώνευσης η οποία προέρχεται από τη Γερμανική θυγατρική της, Herhof. Η υγρή αναερόβια χώνευση έχει ένα μέγιστο ποσοστό DS (ξηρά στερεά) περίπου 15% μέχρι το οποίο είναι λειτουργική. Σε μεγαλύτερα ποσοστά ξηρών στερεών υπάρχουν αντικειμενικές δυσκολίες ανάδευσης και άντλησης του οργανικού υποστρώματος. Στον αντίποδα, δεν υπάρχει περιορισμός σε ποσοστό DS που μπορεί να αξιοποιήσει η τεχνολογία ξηρής αναερόβιας χώνευσης που χρησιμοποιεί η ΗΛΕΚΤΩΡ. Το οργανικό υπόστρωμα και το στερεό υποπροϊόν της διεργασίας (χώνεμα) μετακινούνται από / προς τον κλειστό βιοαντιδραστήρα διαλείποντος έργου (χωνευτήρας) με φορτωτές. Οι μονάδες αυτής της τεχνολογίας αποτελούνται από δύο βασικά μέρη – ο ξηρός χωνευτήρας και η δεξαμενή νερού – στα οποία το οργανικό υπόστρωμα μετατρέπεται σε βιοαέριο. Επιπρόσθετα, υπάρχουν το τμήμα υποδοχής και πιθανής προεπεξεργασίας της πρώτης ύλης, το τμήμα ενεργειακής αξιοποίησης του βιοαερίου (για εφαρμογές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ή/και συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας) και λοιπές συνοδευτικές υποδομές (όπως βιόφιλτρα, πυρσός καύσης του βιοαερίου χαμηλότερης ποιότητας κ.ά.)

Βήματα διεργασίας:

1. Προεπεξεργασία υποστρώματος: ανάλογα με την πρώτη ύλη ενδέχεται να απαιτείται προεπεξεργασία / προετοιμασία του οργανικού υποστρώματος (κονιορτοποίηση, ανάμειξη κ.ά.)
2. Τροφοδοσία υποστρώματος: είσοδος της οργανικής πρώτης ύλης στον χωνευτήρα ξηρού τύπου
3. Πρωτογενής αερισμός: ανάλογα με την ποιότητα της πρώτης ύλης ενδέχεται να απαιτείται ένα πρώτο βήμα αερισμού εντός του χωνευτήρα ξηρού τύπου για αύξηση της θερμοκρασίας
4. Διεργασία αναερόβιας χώνευσης: αναερόβια διαδικασία με παράλληλο ψεκασμό νερού ώστε να προχωρήσουν α) η υδρολυτική φάση και β) η κύρια φάση μεθανογένεσης της αναερόβιας χώνευσης
5. Δευτερογενής αερισμός: παραγωγή και απομάκρυνση βιοαερίου, αερισμός χωνέματος και αφαίρεση οσμών. Πιθανή εφαρμογή αερόβιας επεξεργασίας σε περίπτωση απαίτησης μείωσης της υγρασίας
6. Απομάκρυνση χωνέματος από τον αντιδραστήρα
7. Περαιτέρω δευτερογενής επεξεργασία: επεξεργασία του παραγόμενου χωνέματος (κομποστοποίηση / υγιεινοποίηση σε αντιδραστήρες Herhof ή ωρίμανση σε ανοιχτά σειράδια, κοσκίνιση και άλλου τύπου επεξεργασία ανάλογα με τις εφαρμογές)

TIPS Τεχνολογίας

Υγρασία διεργασίας – Ψεκασμός / διήθηση

Η ξηρή αναερόβια χώνευση απαιτεί επίσης, ένα υγρό περιβάλλον για τη ζύμωση. Στη διεργασία της ΗΛΕΚΤΩΡ αυτό το περιβάλλον δημιουργείται και διατηρείται με ελεγχόμενο ψεκασμό του οργανικού υποστρώματος με νερό διεργασίας μέσω κατάλληλου κυκλώματος κυκλοφορίας νερού. Ένα ειδικά ανεπτυγμένο σύστημα ακροφυσίων στο καπάκι του χωνευτήρα εξασφαλίζει ομοιόμορφη κατανομή του νερού σε ολόκληρη την επιφάνεια του υποστρώματος, υγραίνοντας έτσι επιμελώς και ομοιογενώς το σύνολο του υποστρώματος. Το νερό διεργασίας διεισδύει μέσα από το υπόστρωμα, μετακινούμενο προς τα κάτω και προς τα πλάγια μέσα από κάθετες διάτρητες πλάκες και οδηγείται εν τέλει έξω από το οργανικό υπόστρωμα, μέσω κεκλιμένων υδρορροών, στον πυθμένα του χωνευτήρα. Το διήθημα που απομακρύνεται από τους χωνευτήρες ξηρού τύπου συλλέγεται σε κατάλληλο δοχείο και στη συνέχεια κατευθύνεται στη δεξαμενή νερού διεργασίας μεγάλου όγκου (η οποία είναι κατασκευασμένη αεροστεγώς).

 

Αποτελεσματική παραγωγή βιοαερίου

Οι χωνευτήρες ξηρού τύπου και η δεξαμενή νερού είναι τα δύο βασικά στοιχεία της διεργασίας για την παραγωγή βιοαερίου. Ο ρυθμός ψεκασμού / διήθησης και ο όγκος της δεξαμενής νερού είναι τα δύο στοιχεία μέσω των οποίων ελέγχεται ο ρυθμός αποτελεσματικής παραγωγής βιοαερίου. Με τη βοήθεια των δύο αυτών παραμέτρων, τα απαιτούμενα βακτήρια και η απαιτούμενη ενέργεια προσφέρονται στο οργανικό υπόστρωμα προκειμένου να ξεκινήσει η διεργασία της υδρόλυσης.

Καθώς η διεργασία σταδιακά «ωριμάζει» (και η οργανική ουσία σταδιακά μετασχηματίζεται), η υδρόλυση σταδιακά περιορίζεται. Το σύστημα αποστράγγισης εξασφαλίζει αποτελεσματική απομάκρυνση των παραγόμενων οξέων από τον χωνευτήρα, προκειμένου να διασφαλιστούν πιο ευνοϊκές συνθήκες για τα βακτήρια που θα προκαλέσουν τη μεθανογένεση.

Η δεξαμενή νερού αποτελεί αναπόσπαστο στοιχείο του συστήματος κυκλώματος νερού της διεργασίας και χρησιμεύει για την αραίωση και τη ρύθμιση των οξέων που αφαιρούνται από τον χωνευτήρα ξηρού τύπου. Η μετακίνηση θρεπτικών ουσιών από τον χωνευτήρα τροφοδοτεί συνεχώς τη δεξαμενή νερού με οργανικά οξέα, τα οποία με τη σειρά τους λειτουργούν ως θρεπτικά συστατικά για τους μικροοργανισμούς που προκαλούν μεθανογένεση. Ως εκ τούτου, παράλληλα με το βιοαέριο που παράγεται στον χωνευτήρα, ταυτόχρονα και συνεχώς παράγεται βιοαέριο και στη δεξαμενή νερού.

Συνεχής παροχή βιοαερίου

Όταν απαιτείται συνεχής παροχή βιοαερίου για διασφάλιση υψηλής διαθεσιμότητας σε εφαρμογές παραγωγής ενέργειας και συμπαραγωγής, συνδυάζονται πολλαπλοί χωνευτήρες ξηρού τύπου η παράλληλη λειτουργία των οποίων, με αλληλοκάλυψη των καμπυλών παραγωγής  βιοαερίου, διασφαλίζει την υψηλή διαθεσιμότητα και τη συνεχή παροχή βιοαερίου που απαιτούν οι εν λόγω ενεργειακές εφαρμογές (με ενδιάμεση αποθήκευση του βιοαερίου η οποία εξασφαλίζει την σταθερή τροφοδοσία). Όσο περισσότεροι χωνευτές λειτουργούν παράλληλα, τόσο μικρότερες είναι οι αποκλίσεις στη διαθεσιμότητα.

Ανάπτυξη συστήματος

Περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης μετατροπής σε βιοαέριο επιτυγχάνεται με την παραγωγή βιοαερίου που πραγματοποιείται συνεχώς στη δεξαμενή νερού.

Για την ελαχιστοποίηση των εκπομπών και τη βελτιστοποίηση της χρήσης του παραγόμενου βιοαερίου έχουμε αναπτύξει ένα σύστημα το οποίο διασφαλίζει τη συλλογή και επεξεργασία του «ασθενούς βιοαερίου» στο τέλος κάθε κύκλου. Το βιοαέριο με χαμηλή περιεκτικότητα σε μεθάνιο συλλέγεται χωριστά και κατευθύνεται σε κατάλληλο δοχείο αποθήκευσης. Από εκεί, μπορεί να καταναλωθεί σε έναν πυρσό καύσης ή εναλλακτικά να προωθηθεί προς ανάμειξη με βιοαέριο υψηλότερης περιεκτικότητας σε μεθάνιο.

Η διαδικασία μας επιτρέπει τη βέλτιστη επεξεργασία οργανικών υποστρωμάτων με υψηλή περιεκτικότητα σε DS (ξηρά στερεά). Για τον λόγο αυτό, οι μονάδες που σχεδιάζονται με αυτή την τεχνολογία είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικές και αποδοτικές.

Πλεονεκτήματα έναντι υγρής αναερόβιας χώνευσης

• Σημαντικά χαμηλότερη απαίτηση νερού
• Δεν απαιτείται πολτοποίηση της πρώτης ύλης
• Χαμηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις καθώς δεν απαιτείται μηχανισμός ανάδευσης
• Χαμηλότερες φθορές εξοπλισμού λόγω απουσίας κινητών μερών
• Χαμηλότερη ευαισθησία σε επιβλαβείς ουσίες και υπεροξίνιση
• Στο αέριο υπάρχει συνήθως χαμηλότερη περιεκτικότητα σε θείο γεγονός που επιδρά θετικά στη διάρκεια ζωής σε εφαρμογές συμπαραγωγής
• Μικρότεροι χωνευτήρες λόγω υψηλότερης περιεκτικότητας σε ενέργεια των υποστρωμάτων που χρησιμοποιούνται
• Πιθανές συνέργειες με χρήση γεωργικού εξοπλισμού (π.χ. τροχοφόροι φορτωτές, τρακτέρ, άμαξες ανάμειξης, μηχανήματα διασποράς κοπριάς κ.λπ.)
• Απλούστερη αποθήκευση / διαχείριση υπολειμμάτων χώνευσης.

 

Πλεονεκτήματα έναντι άλλων τεχνολογιών ξηρής αναερόβιας χώνευσης

• Σύστημα ελέγχου και μέτρησης για κάθε χωνευτήρα
• Σύστημα ξεχωριστής διαχείρισης «ασθενούς βιοαερίου»
• Βέλτιστη απόδοση βιοαερίου με μικρό χρόνο υστέρησης
• Χαμηλότερο κόστος επένδυσης καθώς δεν απαιτείται ανάμειξη υποστρωμάτων. Ελάχιστη ανάγκη εσωτερικών καταναλώσεων ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας (χωρίς απαίτηση θέρμανσης ξηρών χωνευτήρων, χωρίς απαίτηση ανάμειξης υποστρωμάτων, χωρίς απαιτήσεις χρήσης πρόσθετου νερού διεργασίας κ.ά.)
• Ομοιογενής ψεκασμός / διήθηση και βελτιστοποιημένες συνθήκες διεργασίας μέσω της δεξαμενής νερού διεργασίας μεγάλου όγκου
• Χαμηλές εκπομπές μεθανίου και ομοιογενής αερισμός του χωνέματος με ειδικό σύστημα αερισμού
• Χαμηλές διακυμάνσεις στην παραγωγή αερίου μέσω της ταυτόχρονης παραγωγής βιοαερίου στη δεξαμενή νερού διεργασίας

Λεπτομέρειες και βίντεο:

https://herhof.com/en/technologies/anaerobic-waste-treatment/biogas-process