KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM. - AKF2012/4. ütem -

Átírás

1 KUTATÁS + FEJLESZTÉS PROGRAM - AKF2012/4. ütem - AGROWATT biogáz kutató központ Kecskemét, október - december Készítette: AGROWATT Nonprofit KFT. 1

2 Előzmények: Az Agrowatt Kft. biogáz kutató központ építkezési munkái 2011 áprilisában befejeződtek. Az ezt követő technológiai próbák, beüzemelés eredményeképp az erőmű próbaüzeme, ezzel párhuzamosan a K + F tevékenység 2011 szeptemberében kezdődött meg. Célok: A kutatás fejlesztési program során különböző, biogáz technológiai felhasználásra feltehetőleg alkalmas anyagok üzemi körülmények között történő kipróbálása történik. A program célja az eredmények folyamatos kiértékelése, dokumentálása, s egy a gyakorlati felhasználókat segítő, ösztönző tudásháttér kialakítása. A program végrehajtásának műszaki feltételei: Az alkalmazott technológia alkálikus iszaprothasztás, menynek során a szerves anyagok lebontása anaerob környezetben történik meg. A technológia mezofil hőmérsékleti tartományban végzett fermentálás. A lebontást különböző baktérium populációk munkája eredményezi. A folyamat eredményeképp egyrészt biogáz, másrészt kierjedt fermentlé keletkezik. A rothasztás műtárgya a fermentor. Az Agrowatt biogáz kutató központban két fermentor, egy normál üzemi, illetve egy kísérleti fermentor található. A fermentor egy szigetelt, megerősített kör alakú betonacél tartály, mely trapézlemez-burkolattal van ellátva. A fermentorban történik az erjesztendő szubsztrát fermentálása 35 és 40 C között. A feltöltés egy szubsztrát vezetéken keresztül történik, amelyik a fermentor folyadékszintje felett végződik. A töltés idővezérelten történik. A beadagolt szubsztrát mennyiségének függvényében az erjedő folyadékba merülő túlfolyó-vezetéken keresztül, adott mennyiségű végtermék kerül átvezetésre a végterméktárolóba. A folyadékszint felett található a gáztér, amely egy gázfóliával le van zárva. A gázfóliát egy szilárdan felszerelt, megerősített szövetből készült ponyvatető burkolja és védi. Nettó térfogata kb m 3. A kísérleti fermentor szerkezeti kialakítás szempontjából mindenben megegyezik a fő fermentorral. Térfogata 200 m 3, alapanyag-ellátása a fő fermentorral megegyező módon, de kézi üzemben történik. A kutatási munkát továbbá különböző online mérő berendezések segítik, melyekkel a következő paraméterek folyamatosan nyomon követhetők: közeg hőmérséklet, gáznyomás, üzemidő, tartózkodási idő, rothasztótér szerves anyag-terhelés, gázösszetétel (metán, kén-hidrogén és oxigén), biogáz mennység, betáplált anyag mennyiség, redoxpotenciál. 2

3 A program végrehajtásának menete: A program ciklusokra osztja az erőmű kutatás-fejlesztési tevékenységét. Egy évben 4 6 ciklus zajlik, tehát egy ütem kb napig tart. A 2012-es év negyedik számú kutatási ütemének végrehajtásának menete októbertől december végéig tartott. Egy egy ütemben előreláthatólag 2 5 különböző alapanyag üzemi próbájára van lehetőség. Minden ciklus végén kiértékelésre kerülnek a kísérleti / üzemi eredmények. A kiértékelés az alapanyagok szerint felosztva, az egyes próbákat bemutatva történik. A kutatás-fejlesztési eredmények minél hatékonyabbá tétele, valamint az esetleges kockázatok időben történő elkerülése érdekében az egyes alapanyagok még a tényleges felhasználás előtt többnyire laboratóriumi kivizsgálásra kerülnek. Az anyagokból vett minták laboratóriumi feldolgozását egy nagy tapasztalatokkal rendelkező németországi labor végzi. A laboratóriumi feldolgozás során megállapítást nyer, hogy az adott minta tartalmaz-e a fermentációt, a baktériumok működését gátló anyagokat. Az eljárás a bakteriális életet akadályozó maradványanyagok, mint pl. az antibiotikumok, szulfonamidok kimutatására szolgál. A teszt során nem meghatározott gátlóanyagokat vizsgálnak, hanem azt ellenőrzik, hogy általános gátlóhatás kimutatható-e az adott mintában. A folyamatot szükséges 6,0, 7,2, 7,4 és 8,0 ph tartományban is vizsgálni, mivel a gátlóanyagok hatás optimuma különböző. A gátlóanyag teszt mellett mindig megállapításra kerül a minta száraz, valamint szerves szárazanyag tartalma. Az anyag kémiai összetétele alapján pedig megbecsülik az egyes szubsztrátok üzemi körülmények között várható biogáz potenciálját szerves szárazanyagra, száraz anyagra, valamint teljes anyagra vetítve, valamint a metánképző potenciálját is. A laboratóriumi eredmények ezt követően kiértékelésre kerülnek. A kiértékelés alapján születik döntés arról, hogy az adott alapanyag érdemes, illetve a gátlóanyag teszt alapján alkalmas üzemi / kísérleti feldolgozásra vagy sem. A kiértékelés alapján alkalmas alapanyagok ezután kerülnek a tényleges, üzemi körülmények között zajló szakaszba. Az anyagok feldolgozásának üzemi körülmények között történő kiértékelése folyamatosan történik, a tapasztalatok, eredmények dokumentálását a K + F Program egyes ütemeinek leírása tartalmazza. 3

4 2012/4. ütem 1. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely: Sterilizált húspép ATEV Fehérjefeldolgozó Zrt. Solti Gyára Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: folyékony Laborvizsgálat, előminősítés eredményei Szárazanyag tartalom: 24,4 % Szerves szárazanyag tartalom: 82,9 % Elméleti gázkihozatal: 537 l/kg szerves szárazanyag 444 l/kg szárazanyag 108 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 69,7 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: negatív minden ph tartományban A laboreredmények alapján az anyag alkalmas biogáz üzemben történő felhasználásra. 4

5 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A sterilizált húspép meleg állapotban, tartálykocsiban érkezik a biogáz üzembe, ahol az alapanyag fogadó tartályba kerül előtárolásra. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása szivattyú segítségével a keverőtartályon keresztül történik. A próba során kb. 200 m 3 mennyiség került fermentálásra. A kutatási adatok alapján az anyag biogáz potenciálja meghaladja a laborvizsgálat során mért értéket, 1 m 3 húspépből kb m 3 biogáz keletkezik. Az anyag felhasználása nem váltott ki negatív jellegű hatást a fermentorban. Külön kiemelendő, hogy a húspép jelentős pozitív hatást gyakorol a biogáz elegy metántartalmára, azt a 60 % irányába tolta. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A sterilizált húspép kiválóan alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra. 5

6 2012/4. ütem 2. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Származási hely, beszállító: Összetétel, leírás: Letermett laskagomba-táptalaj Kecskemét - Katonatelep Gombaszövedékkel átszőtt búzaszalma szubsztrátum Fotó: Fizikai állag, halmazállapot: Szálméret: Szilárd, szálas mm Laborvizsgálat, előminősítés eredményei Szárazanyag tartalom: 23,3 % Szerves szárazanyag tartalom: 71,3 % Elméleti gázkihozatal: 559 l/kg szerves szárazanyag 391 l/kg szárazanyag 91 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 52,7 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: negatív minden tartományban A laboreredmény alapján az anyag alkalmas biogáz üzemben történő felhasználásra. 6

7 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A gomba táptalaj a beszállítást követően napi kb. 2 3 tonnás adagokban került fermentálásra. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása a fogadó bunkeren keresztül, toló padozat, szállítócsigák közreműködésével valósult meg. A szubsztrát idegen anyagot nem tartalmaz. Az anyag műanyag zsákokban érkezik az üzembe, ezért a technológiába juttatás előtt azt el kell távolítani. A próba során kb. 35 tonna menynyiség került fermentálásra 15 napon keresztül. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja megközelíti a laborvizsgálat során mért értéket, 1 tonna letermett gombatáptalajból kb. 100 m 3 biogáz keletkezett 55 % metán tartalom mellett. Az anyag felhasználása nem váltott ki negatív irányú hatást a fermentorban és jelentősebb úszóréteg képződést sem okozott. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A letermett gomba táptalaj jól alkalmas biogáz üzemi felhasználásra. 7

8 2012/4. ütem 3. sz. kutatott alapanyag Vizsgált anyag: Konzervgyári iszap Származási hely: Fizikai állag, halmazállapot: Konzervgyár, Nagykőrös folyékony Laborvizsgálat, előminősítés eredményei Szárazanyag tartalom: 15,5 % Szerves szárazanyag tartalom: 97,5 % Elméleti gázkihozatal: 551 l/kg szerves szárazanyag 537 l/kg szárazanyag 83 l/kg teljes anyag Elméleti metánpotenciál: 58,7 % Gátlóanyag teszt: Értékelés: negatív minden tartományban A laboreredmény alapján az anyag alkalmas biogáz üzemben történő felhasználásra. 8

9 Üzemi, kísérleti próba leírása, eredményei A konzervgyári szennyvíziszap tartálykocsiban érkezik a biogáz üzembe, ahol az alapanyag fogadó tartályba kerül előtárolásra. Az anyagnak a fermentorba történő bejuttatása szivattyú segítségével a keverőtartályon keresztül történik. A próba során kb. 200 m 3 mennyiség került fermentálásra. Az üzemi adatok alapján az anyag biogáz potenciálja megközelíti a laborvizsgálat során mért értéket, 1 tonna konzervgyári szennyvíziszapból kb m 3 biogáz keletkezik. Az anyag felhasználása nem váltott ki negatív irányú hatást a fermentorban. A fermentációs értékek a laboratóriumi vizsgálatok alapján végig megfelelően alakultak, a biológiai folyamatok lefutása optimálisnak bizonyult. Az anyag kutatási értékelése, ítélete: A konzervgyári szennyvíziszap jól alkalmas biogáz erőműben történő felhasználásra. 9

10 Összefoglalás A kutatási fejlesztési program 2012/4-es ütemében a fent bemutatott három anyag került kipróbálásra. A tapasztalatok alapján egyértelműen kijelenthető, hogy a letermett gombatáptalaj kiválóan használható biogáz üzemi alapanyagként, de a folyékony anyagok is problémamentesnek bizonyultak. Egyik kipróbált anyag esetében sem volt tapasztalható negatív irányú hatás a biológiai folyamatokra. A költséget nem generáló konzervgyári szennyvíziszap ráadásul viszonylag magas biogáz potenciállal is rendelkezik, használata mellett csökkenthető az egyéb, esetleg vásárolt anyagok mennyisége. A programban feldolgozott és most leírt anyagok mellett további számos anyag feltérképezése, illetve néhány laboratóriumi vizsgálat történt meg az ütem időszakában. Ezen anyagok a program következő ciklusaiban kerülhetnek a kutatási fázisba. Az anyag ítélete biogáz technológiai feldolgozhatóság szempontjából. nem alkalmas kevésbé alkalmas alkalmas jól alkalmas kiválóan alkalmas Sterilizált húspép Letermett gombatalaj Konzervgyári iszap X X X A K + F Program 2012/4. ütem lezárult. Kelt: Kecskemét, január