B2007:02 Skumning vid svenska ... - Avfall Sverige

Skumning vid svenska samrötningsanläggningar
RAPPORT B2007:02
ISSN 1103-4092

Förord
Många svenska biogasanläggningar som tar emot olika slags avfallssubstrat har någon gång haft problem
med skumning. Vid större skumningar innebär det ibland driftstopp som blir mycket kostsamma
för anläggningarna. Syftet med denna rapport var att ta reda på om det fanns några direkta samband
mellan skumning och mottagna substrat hos de olika anläggningarna samt identifiera om det finns
några direkta åtgärder som de kan vidta för att undvika skumning. Denna rapport har författats av
Isak Albertsson och är en del i ett 10 p arbete vid Institutionen för Mikrobiologi på SLU och utfördes
under handledning av Docent Anna Schnürer.
Malmö september 2007
Dag Lewis-Jonsson Weine Wiqvist
Ordf. Avfall Sveriges Utvecklingssatsning
Biologisk behandling
VD Avfall Sverige
1

Sammanfattning
Denna rapport baseras på en enkätundersökning angående skumningsincidenter vid svenska biogasanläggningar
med samrötning av organiskt avfall. Sammanställningen visar att majoriteten av anläggningarna
vid något tillfälle upplevt skumningsproblem. För enskilda anläggningar tycks problemen
minska över tiden, troligtvis p.g.a. att erfarenhet och kunskap om processen hos driftspersonal ökar
med tiden. Bättre analysrutiner och tekniska förbättringar anses också vara viktigt för att få kontroll
över problemen. Generellt tycks skumnings frekvensen öka vid ojämn eller hög belastning och med
fettrika substrat så som slakteriavfall eller fettavskiljningsslam.
Innehållsförteckning
Inledning.........................................................................................................................................................3
Underlag .........................................................................................................................................................3
Sammanställning av enkätsvar......................................................................................................................3
Troliga orsaker till skumning ................................................................................................................... 3
Skumningsfrekvens .................................................................................................................................. 4
Substratet ...................................................................................................................................................5
Rötningstemperaturen ............................................................................................................................. 6
Var sker skumning? .................................................................................................................................. 6
Anläggningarnas åtgärder .........................................................................................................................7
Diskussion kring enkätsvaren och några viktiga processparametrar .........................................................8
Biogasprocessen i korta drag ................................................................................................................... 8
Parametrar av betydelse för skumning.................................................................................................... 9
Slutsatser ...................................................................................................................................................... 12
Saker att undersöka närmare:.................................................................................................................12
Referenser:.................................................................................................................................................... 13
2

Inledning
I svenska anläggningar för samrötning av organiskt avfall har det vid flera tillfällen inträffat skumning
i både rötkammare och mottagningstankar. Några av dessa skumningsincidenter har varit möjliga att
förklara, till andra har ingen rimlig förklaring hittats. Vid skumning läcker ofta tankinnehåll ut i gasledningar
eller omgivningen, något som kan orsaka olägenhet för driftspersonal på anläggningen och
för grannar. Driftstörningar vid skumningsincidenter innebär ibland att processen måste startas om
på nytt, något som i värsta fall kan ta flera månader och då är förknippade med stora kostnader för
anläggningsägarna.
Syftet med denna enkätundersökning var att sammanställa svenska anläggningars erfarenheter av
skumning. Genom en sammanställning är det möjligt att få en överblick över hur vanliga och omfattande
problemen är och söka efter fysikaliska och kemiska orsakssamband.
Förhoppningen är att kunskapen i framtiden kan användas för att förebygga skumning vid biogasanläggningar.
Presentationen av sammanställningen är indelad i två delar. I den första delen redovisas enkätsvaren
översiktligt. I den andra delen diskuteras enkätsvaren mer utförligt och korreleras också med några
centrala processparametrar. För att underlätta för förståelsen kring processparametrar och skumning
finns i den andra delen också en kortfattad beskrivning av biogasprocessens olika mikrobiologiska
steg.
Undersökningen initierades av Avfall Sverige och utfördes av Isak Albertsson. Arbetet är en del i ett
10 p arbete vid Institutionen för Mikrobiologi på SLU och utfördes under handledning av Docent Anna
Schnürer.
Underlag
Underlaget för undersökningen är de 16 anläggningar som står angivna som samrötningsanläggningar
i rapporten Biogas – Nuläge och framtida potential (1). Samtliga 16 anläggningar fick frågeformuläret
men sammanställningen bygger på 14 besvarade enkäter. För att klargöra eller fördjupa enkätsvar
utvidgades också undersökningen till telefonkontakt med personal på några anläggningar
Sammanställning av enkätsvar
Troliga orsaker till skumning
Enligt enkätsvaren är det framförallt ojämn eller hög belastning som ligger bakom skumningsincidenter.
Ett exempel som angavs är tekniska problem med omrörning i mottagningstankar. Omrörningen
fungerade dåligt vid låga nivåer i bufferttanken, något som gav kraftiga oförutsedda stötvisa höjningar
av VS (Volatile Solids) på ingående substrat då omrörningen väl började fungera igen. Substrat med
högt fettinnehåll såsom slakteriavfall, processvatten från mejeri och fettavskiljningsslam uppges också
3

som trolig orsak av flera anläggningar. Slakteriavfall anges också av en anläggning vara problematiskt
p.g.a. att nedbrytningen redan är igång när det pumpas in i anläggningen.
När det gäller skumning i mottagningstankar finns det indikationer på att skumningen kan hänga ihop
med hög utomhustemperatur. En anläggning uppgav skumningar i just mottagningstanken enbart
under juli de senaste två åren. En annan anläggning hade problem under sammanställningen av denna
enkät, under en period när temperaturen var ovanligt hög för årstiden. Båda dessa anläggningar upplevde
problem när andelen fett i substrattanken var hög.
Figur 1. Orsaker till skumning som uppgavs av svenska biogasanläggningar med samrötning. Siffrorna
utanför diagrammet anger antalet anläggningar som angett en viss orsak. Diagrammet gäller skumning
både i mottagningstankar och i rötkammare.
Skumningsfrekvens
Eftersom undersökningsunderlaget var relativt litet är det svårt att få fram en entydig bild av skumningsproblematiken
på anläggningarna. Det är emellertid klart att flertalet av anläggningarna någon
gång råkat ut för skumning (Fig. 2). Av de fjorton anläggningarna som svarat på enkäten har tio anläggningar
till och från haft driftproblem som bl.a. resulterat i skumning och driftavbrott under perioder
uppemot 3-4 månader. Två anläggningar uppger att de inte har haft skumningar. Gemensamt för
båda dessa är att de i huvudsak rötar livsmedelsavfall (80 % respektive 100 %), och att de inte rötar
slakteriavfall. Ytterligare två anläggningar är under uppstart och har heller inte haft skumningsproblem.
Generellt tycks skumningsproblemen bli sällsyntare ju längre anläggningen har varit i drift. En trolig
förklaring till detta är att de anställdas erfarenhet och kännedom om de anläggningsspecifika driftsparametrarna
(lämplig belastning, alkalinitet, kvävekoncentrationer m.m.) växer med tiden, något som
4

gör det möjligt att motverka problem. Detta har också bekräftas av telefonsamtal med driftpersonal på
anläggningarna. Vidare nämns också utökade provtagningar och analyser, tekniska förbättringar (t.ex.
fler givare eller utökad mottagningskapacitet) som viktiga orsaker till att skumningstendenserna
minskar med tiden. Skumningsincidencer som inträffat på anläggningar som varit i drift länge anses
vara orsakade/kopplade till införande av nytt substrat eller oregelmässigheter i belastningen,
exempelvis problem med omrörning.
Figur 2. Skummningsfrekvens på svenska biogasanläggningar med samrötning mellan år 1996-2007.
Siffrorna utanför diagrammet anger antalet anläggningar som angett en viss frekvens.
Substratet
Nedanstående figur redovisar anläggningarnas ungefärliga substratsammansättning i dagsläget (enligt
enkätsvaren). Dessa substratsammansättningar motsvarar i stort sett också de som var aktuella då
skumning skedde. I flera av enkätsvaren var hushållsavfall, restaurangavfall och ospecificerad livsmedelsindustri
hoplagda. För enkelhets skull redovisas dessa därför som en substratkategori. Anläggning
nr. 1-4 är de som angett inga problem med skumning eller är under uppstart. Anläggning 5, 6 och 7
angav 1-2 incidenter, anläggning 8,9 och 10 angav 3- 4 skumningar. 11 och 12 är anläggningar som
angav att skumning skett sällan eller ett fåtal gånger. Nummer 13 och 14 har haft 5 eller fler incidenter
enligt enkätsvaren.
5

Figur 3. Substratsammansättning hos de biogasanläggningar som deltog i studien
Rötningstemperaturen
Med det aktuella underlaget är det svårt att avgöra om rötningstemperaturen har någon avgörande
betydelse för skumningsfrekvensen. Sju av åtta mesofila processer har haft problem, men bara tre av
sex termofila processer. Värt att nämna är dock att en av de termofila anläggningarna som inte har
haft problem är under uppstart och de övriga två i huvudsak rötar livsmedelsavfall. Gemensamt för de
tre termofila processer som haft skumningsproblem är att de alla har slakteriavfall i substratet i någon
utsträckning (8,9 och 13 i Fig.3). Fem av sju mesofila processer som upplevt skumningsproblem rötar
slakteriavfall och en anläggning uppger att problemen kommer i samband med mottagning av fettavskiljarslam.
Det tycks därför som om substratets karaktär snarare än rötningstemperaturen blir avgörande
för skumningsfrekvensen.
Var sker skumning?
Var skumningsproblemen uppstår varierar mellan anläggningarna (Fig. 4). I fyra av enkätsvaren uppges
problem för både rötkammare (RK) och bufferttankar (BT). Fyra anläggningar har bara haft
skumningsproblem i RK men inte i BT. Två anläggningar uppger sig bara ha haft problem i mottagningstankarna,
en av dessa bara i juli då det har varit varmt. En anläggning har också haft skumning i
rötrestlagret i samband med en skumning i rötkammaren.
6

Figur 4. Skumning i svenska biogasaläggningar med samrötning. Siffrorna utanför diagrammet anger
antalet anläggningar som angett detta svar.
Anläggningarnas åtgärder
Nedan redovisas åtgärder som anläggningarna gjort enligt enkätsvaren eller sådant som framkommit
vid telefonsamtal med driftpersonalen. De ska alltså inte tolkas rakt av som råd utan reflekterar snarare
anläggningarnas teorier och försök.
Rötkammare
Den vanligaste åtgärden vid den här typen av driftstörningar i rötkammare är att minska eller stoppa
inmatningen av avfall. På detta sätt får processen tid att stabilisera sig. Inmatningen startas vanligtvis
gradvis efter ett sådant stopp. Andra åtgärder som angetts är spädning av materialet i RK (med vatten)
och/eller tillsatser av kalium/kalciumkarbonat för att öka buffringskapaciteten. Vid några tillfällen har
flera anläggningar varit tvungna att tömma RK, för att starta upp processen med ny ymp då gasproduktionen
inte kommit igång efter skumningsproblem. En anläggning angav att de tillsatte gödsel för
att dämpa skumningen, enligt driftpersonal fungerade detta bra och de tror att gödseln bidrar till att
öka alkaliniteten i RK. Samma anläggning använder också gödsel för att jämna ut belastningen och
anser att gödsel har en generellt stabiliserande verkan på processen. En anläggning anger att orsaken
till att de inte har haft problem med skumning i RK är att de tar täta och tillförlitliga analyser av substratblandningen
i bufferten, dessa analyser ger ett bra underlag för bedömning av lämplig matningsfrekvens
och upprätthållandet av en jämn belastning.
7

Bufferttank
Det har inte framkommit någon konkret åtgärd som gjorts vid skumning i BT förutom tömning. Ett
intressant spår som kommit fram är dock att problem orsakade av slakteriavfall vid en anläggning
verkade bli bättre då slakteriet ökade dosen myrsyra i avfallet som levererades till anläggningen.
Diskussion kring enkätsvaren och några viktiga
processparametrar
Biogasprocessen i korta drag
Biogasprocessens komplexitet gör det svårt att entydigt peka ut en eller ett fåtal parametrar som orsaker
till skumningsproblem. Nedan följer dock en diskussion kring några parametrar som har en nyckelroll
för funktionen av biogasprocessen och som troligtvis i viss utsträckning kan vara inblandade i
utvecklingen av skum. Som en inledning till denna diskussion följer en kortare genomgång av biogasprocessens
olika delsteg.
Hydrolysen
Anaeroba bakterier spjälkar komplexa substrat som proteiner, fetter och kolhydrater till enklare substanser
så som sockerarter, aminosyror och fettsyror etc. På många anläggningar sker det här steget
till viss del redan i bufferttankarna. Denna nedbrytning kan då leda till relativt låga pH-värden.
Fermentering och anaerob oxidation
I de nästkommande fermenteringsstegen omvandlas produkterna från hydrolyssteget och förutom
acetat och andra fettsyror bildas också olika intermediära produkter som t.ex. alkoholer och mjölksyra.
I den anaeroba oxidationen omvandlas sedan dessa intermediära produkter till acetat, CO2 och H2.
Metanbildning
I det sista steget bildas metan, huvudsakligen via två processer med olika organismer inblandade. Acetotrofa
metanogener spjälkar ättiksyra (CH3COOH) till metan (CH4) och koldioxid (CO2). Hydrogenotrofa
metanogener använder H2 för att omvandla (reducera) CO2 till CH4. Vätgaskonsumerande metanogener
samarbetar (syntrofi) med bakterier som spjälkar ättiksyra till H2 och CO2, d.v.s. dessa organismer
är beroende av varandra för sina respektive aktiviteter. Det här ömsesidiga beroendet går också
igen i anaerob nedbrytning av bl.a. långa fettsyror, flyktiga fettsyror samt fenoler och andra aromatiska
föreningar. För att nedbrytningen av dessa föreningar ska fungera är det viktigt att de hydrogenotrofa
metanogenena konsumerar vätgas.
Metanbildande organismer har en långsam tillväxttakt vilket medför att metanbildningssteget ofta är
hastighetsbegränsande i biogasprocessen. Processens känslighet för ojämn, och då särskilt hög, belastning
beror också i stor utsträckning på metanogenernas långsamma tillväxt. Vid en för hög belastning
blir omsättningen av flera intermediära produkter, t.ex. fettsyror, processens flaskhals. Detta
p.g.a. det nödvändiga samarbetet mellan organismerna och metanogenernas långsamma tillväxthastighet.
Metanogenerna hämmas lätt av ett flertal parametrar vilket gör att processen fort kan gå fel.
8

Tungmetaller, NH3, salter och vissa organiska föroreningar, exempelvis fenoler, kan påverka denna
organismgrupp negativt (2) Även höga koncentrationer av långa fettsyror (LCFA) har visat sig ha en
hämmande verkan (3).
Parametrar av betydelse för skumning
Belastning
Ojämn eller hög belastning är det vanligaste svaret anläggningarna angett på frågan om vad som ses
som trolig orsak till driftstörningar med skumning. Som nämnt ovan så har belastningsproblem
kopplats ihop med brister i omrörning. Bristfällig omrörning i perioder har orsakat stötar med alltför
hög belastning. En annan orsak till ojämn belastning kan vara hastiga förändringar i substratreceptet,
ett exempel är att problem uppstod vid ett plötsligt avbrott av en gödselleverans (4). Ojämn belastning
rapporterades av en anläggning orsakas av för liten mottagningskapacitet Anläggningen hade innan en
utbyggnad av mottagningstankarna svårt att få till ett homogent substrat och därmed en jämn belastning.
Vilken belastning en rötkammare tål beror på hur mikrofloran mår. Om t.ex. ett hämmande ämne
ackumuleras kan processen snabbt gå fel om inte belastningen korrigeras. För att säkerställa en jämn
belastning krävs en god kunskap om substratets karaktär och funktionen av omrörningen i mottagningstanken.
Det kan därför vara viktigt att ta täta analyser på, det till rötkammaren, ingående materialet.
Substratet
En viktig slutsats som kan dras av enkätsvaren är att slakteriavfall är gemensamt för åtta av tio anläggningar
som upplevt skumningsstörningar i rötningskammare och i bufferttankar. Slakteriavfall
verkar vara problematiskt i kombination med faktorer som kan påverka belastningen indirekt, exempelvis
låg mottagningskapacitet, lång uppehållstid i bufferttank (som leder till förhydrolys) och/eller
ojämn buffertomrörning. Vid telefonintervjuer har denna bild förstärkts. Nedbrytningen av slakteriavfallet
uppges också starta redan innan det kommer till anläggningen.
Slakteriavfall är ett energirikt, och därför ett åtråvärt substrat. Emellertid har det flera egenskaper som
under vissa förutsättningar kan påverka processen negativt. Dels innehåller slakteriavfall mycket fett,
som hydrolyseras lätt. Hydrolys av fett kopplat till ett ineffektivt/hämmat metanbildningssteg kan
leda till en ackumulering av fettsyror följt av en sänkning av pH (5). Slakteriavfall innehåller också
mycket protein. Vid nedbrytning av protein i en biogasprocess frigörs ammoniak, som hämmar metanogenerna.
I undersöknings-materialet är det en anläggning som påvisat ökande ammoniumhalter i
tiden föregående två olika skumningsincidenter. I samma anläggning ökade också fettsyrekoncentrationen
under samma tid, en indikation på att metanogenernas effektivitet var sänkt.
Fettavskiljningsslam har också orsakat skumningar på flera anläggningar. Vid en anläggning skedde
skumningar i buffertankar vid flera tillfällen. Vid det senaste tillfället hade, enligt driftschefen på anläggningen,
slammet legat relativt länge i tankarna. Troligtvis hade då en förhydrolys hunnit ske i mottagningstankarna
(se avsnittet om VFA och LCFA för en mer ingående diskussion om fett).
9

Ett annat exempel på substrat som en anläggning angett som problematiskt är processvatten från mejeri.
Detta substrat har vissa likheter med slakteriavfall då det både är både fett och proteinrikt.
Alkalinitet och pH
Alkaliniteten är ett mått på buffringskapaciteten i processen. Hög buffringskapacitet är viktigt för ett
stabilt pH och därmed också en stabil process. Alkaliniteten utgörs främst av bikarbonater i jämvikt
med löst CO2 (2).I flera av enkätsvaren anges ett lägre värde på bikarbonatalkaliniteten (BA) i samband
med en skumningsincident. En anläggning angav att kvoten fettsyror (FA)/BA var lika med ett
vid skumningar, vid normal drift låg den på 0,3. En anläggning som skickade en omfattande analys av
två skumningsincidenter visar på en kraftig minskning av BA i samband med skumningen. Även pHvärdet
föll kraftigt i dagarna efter skumning. Däremot höll sig total alkaliniteten stabil under incidenterna,
något som enligt anläggningen kan bero på hög NH4 +-halt. Samma anläggning har successivt
ökande värden på både kväve ammonium och VFA (Volatile Fatty Acid) i tiden före skumningen. Information
från fem anläggningar visar ett liknande mönster som det ovannämnda exemplet med förhöjda
värden på VFA och lägre BA vid skumning jämfört med normal drift. När BA faller frigörs CO2,
något som eventuellt kan vara en bidragande orsak till att skum bildas.
Om det ovanstående mönstret tolkas mikrobiologiskt kan fallande alkalinitet vara ett symptom på att
de metanogena organismerna är hämmade på något sätt, exempelvis av höga kvävehalter. Hämningen
gör att fettsyror ackumuleras, något som minskar BA och därmed buffringskapaciteten. Detta kan
resultera i att pH faller och de metanogena organismerna blir än mer hämmade och processen ”går
fel”. Vad som är pH-optimum och gränsvärden varierar lite beroende på vilken sammansättning mikrofloran
har, men optimum för metanogener ligger vanligtvis mellan 7-7,5 och gränserna brukar sägas
vara ungefär mellan 6 och 8 (6).
Ammonium-Ammoniak
Enligt enkätsvaren är det ingen anläggning som direkt förknippat kväve med skumningsincidenterna.
Ammonium-kväve och totalkväve är dock välkända parameterar som ett flertal anläggningar anger att
de analyserar. Som nämnt ovan visade också analysvärdena vid en anläggning att både kvävehalter
och VFA ökande i tiden före skumningsincidenter.
Vid omsättning av protein frisätts i biogasprocessen kväve i formen ammoniak (NH3) och ammonium
(NH4 +) som är i jämvikt med varandra. Jämvikten förskjuts mot den ena eller andra föreningen beroende
på pH och på temperatur. Ju högre temperaturen och pH är desto mer föreligger som ammoniak.
Eftersom de metanogena bakterierna är känsligare för ammoniak än för ammonium så reagerar termofila
processer tidigare på ammoniakförgiftning än mesofila om kvävekoncentrationen stiger. Det är
svårt att ange några definitiva gränser för när organismerna blir hämmade. Koncentrationer över ca 2-
2,5g NH4 +-N/l anges i litteraturen som en gräns för mesofila processer men litteraturen visar att mikroorganismerna
gradvis kan anpassas till betydligt högre halter (6). På grund av känsligheten för ammoniak
kan en snabb ökning av eller stora variationer på proteinhalten i substratblandningen orsaka
att mikrofloran i RK hämmas. Ammoniakkoncentrationen kan beräknas ut utifrån pH, temperatur och
NH4 +-N (8).
10

VFA och LCFA
VFA (Volatile Fatty Acid) och LCFA (Long Chain Fatty Acid) är i detta sammanhang intressant att se
närmare på eftersom flera av anläggningarna kopplar ihop skumning och fettrika substrat. VFA bildas
i fermentationssteget och om metanogenerna är hämmade/överbelastade kommer VFA successivt att
ackumuleras. Forskning har visat att t.ex. förhöjda halter av propionat är vanligt vid skumning (9).
Förmodligen är höga halter VFA dock en följd av störningen snarare än orsaken till den. Däremot så
anger en anläggning ett samband mellan skumning i rötkammaren och koncentrationen av LCFA.
Nedbrytningen av LCFA är beroende av de (hydrogenotrofa)metanogena organismerna varför en ackumulering
av dessa också indikerar på en hämning av metanogena organsimer. Forskning har visat
att LCFA kan ha en direkt hämmande effekt på biogasprocessen (10). Vidare är detta en grupp av föreningar
som har ytaktiva egenskaper och därför kan orsaka skumbildning (11, 12). Eftersom LCFA på
grund av dessa egenskaper är extra intressanta i detta sammanhang följer nedan en kortare sammanställning
av några vetenskapliga artiklar om specifikt LCFA och biogasprocessen.
När fett (triglycerider), hydrolyseras är en av produkterna LCFA. I gruppen LCFA ingår bl.a. oleat och
stearinsyra. I en artikel visas att främst oleat (oleate), men också stearinsyra (stearate) har en toxisk
effekt på de metanbildande organismer redan vid så små koncentrationer som 0,2 g/l resp. 0,5 g/l (3).
De acetoklastiska metanogenerna hämmas av oleate i större utsträckning än de hydrogenotrofa metanogenerna
(10). I en annan studie, där animaliskt och vegetabiliskt fett samrötades med substrat som
skulle likna organiskt hushållsavfall, påvisades dock inte någon ackumulering av VFA eller LCFA.
Fettbelastningen ökades gradvis till 28 % av den organiska belastningen utan att någon negativ effekt
kunde påvisas (13). Angelidaki m.fl. har också visat att hämmande koncentrationer av LCFA inte hinner
uppstå då fett hydrolyseras i en normalt fungerande biogasprocess (3). Detta eftersom fortsatt
nedbrytning sker kontinuerligt. Samma författare föreslår också att fett inte behöver bli ett problem
för processen om kulturen i RK adapteras gradvis. Problemen uppstår om spjälkningsprodukterna,
alltså fria LCFA, tillsätts direkt processen eftersom de har hämmande effekter redan vid relativt låga
koncentrationer. Om materialet har förhydrolyserats i BT och RK belastas hårt med detta skulle alltså
hämmande koncentrationer av de långa fettsyrorna kunna uppstå.
I några av enkätsvaren anges fettrika substrat, som slakteriavfall och fettavskiljningsslam, som troliga
orsaker till skumning i både BT och RK. Eftersom hydrolysen i flera fall, med stor sannolikhet, påbörjats
redan innan det förs in i rötkammaren verkar det rimligt att anta att koncentrationen av LCFA och
VFA kan vara hög i bufferttankarna. Då miljön p.g.a. av det låga pH (ca 5-6) inte är optimal för metananogenerna
kan dessa föreningar inte vidare brytas ner i mottagningstanken. Det finns alltså en möjlighet
att källan till skumningsproblematiken i rötkammarna bör sökas i mottagningstanken och de
produkter som bildas där. Som nämnt under avsnittet om substrat hade en anläggning problem med
fettavskiljningsslam som legat extra länge i mottagningstanken. En möjlig förklaring till skumningen
här är att hydrolysen gått långt och att koncentrationen av LCFA var hög. Sambanden mellan LCFA
och driftstörningar är ett område som sannolikt borde undersökas mer. Ett första steg kan vara att
kartlägga koncentrationer av dessa syror i biogasprocessens olika steg under en period då anläggningar
går normalt. Dessa värden kan sedan användas som referensmaterial för att utreda samband mellan
LCFA och skumning, när sådana inträffar.
11

Slutsatser
De slutsatser som kan dras av undersökningen är säkert inte överraskande för de som är insatta i driften
av en samrötningsanläggning. Skumning och relaterade driftproblem i rötkammaren verkar i stor
utsträckning bero på hur och med vad RK belastas.
De efterföljande driftstörningarrna som ofta förekommit i RK kan bero på att koncentrationer av framför
allt LCFA och VFA nått hämmande nivåer. Att pH ofta faller kan också bidra till det ”sura läget”.
Den vanligaste lösningen är att låta RK vila, ibland i kombination med spädning och buffertkapacitetshöjande
tillsatser. Under denna period kan då fettsyror brytas ner till nivåer som inte längre är
hämmande för processen.
Att det förekommit skumning i bufferttankar indikerar ett samband mellan skumning och hydrolysprodukter.
För att undvika skumning i buffert och andra försteg är uppehållstid och temperatur intressanta
parametrar att undersöka vidare. Hög temperatur och lång uppehållstid i bufferttanken i kombination
med fettrika substrat tycks öka risken för förhydrolys och skumning i både BT och RK.
Generellt tycks skumningsproblemen vara förknippade med fettrika substrat, och verkar uppstå då
andelen av dessa blir för stor i beskickningen eller vid hastiga förändringar av substratet. Slutsatser
som kan dras är att det är viktigt att ha tillräcklig mottagningskapacitet och kontroll på belastningen
så att den blir så jämn som möjligt. Det kan också vara nödvändigt att späda i perioder, eller jämna ut
fluktuationer i leveranser med exempelvis extra kogödsel. Tidsaspekten är också viktig, organismernas
relativt långsamma tillväxt fodrar att ändringar sker långsamt, men då kan å andra sidan gränserna för
vad som är hämmande nivåer av exempelvis kväve eller fettandelen i substratet pressas uppåt betydligt.
Det har också påpekats att utbildning av personalen och utarbetade tydliga driftsinstruktioner från
anläggningsleverantören är viktiga.
Saker att undersöka närmare:
Genomtänkta analysrutiner kan ge tidiga förvarningar när något är i obalans. Lämplig provtagningspunkt
är mottagningstanken, precis före rötkammaren och i rötkammaren.
Eventuellt kan det vara intressant att göra analyser på LCFA som komplement till de analyser man gör
idag, då framför allt för att få fram ett ”normalvärde” för LCFA i processen. En annan fråga som bör
ställas är om anläggningarna har någon uppfattning om det är en särskild fraktion i slakt som är mest
problematisk, en anläggning nämnde att myrsyrning av en viss fraktion verkade förbättra problemen
de hade haft i buffertanken.
12

Referenser:
1. Nordberg, U. (2006). Biogas – Nuläge och framtida potential, Värmeforsk rapport 993
2. Gerardi, M. (2003). The Microbiology of Anaerobic digesters. John Wiley & Sons Inc., New Jersey.
3. Angelidaki, I och Ahring B. K. (1992) Effects of free long-chain fatty acids on thermophilic
anaerobic digestion. Applied Microbioly Biotechnoly 37: 808-812.
4. Pers. Kommentar, driftchef, Uppsala Biogasanläggning
5. Koster I.W. och Cramer A. (1987). Inhibition of methanogenesis from acetate in granular sludge by
long-chain fatty acids. Applied and Environmental Microbiology. 403-409.
6. Schnürer, A and Nordberg, Å (2007) Ammonia, a selective agent for methane production by
syntrophic acetate oxidation at mesophilic temperature (to be published)
7. Hashimoto, A. G. (1986). Ammonia inhibition of methanogensis from cattle waste.Agricultural
Wastes, 17, 241-261.
8. Muntlig Källa, Mikael Hansson, JTI
9. Lalman, J. A.och Bagley, D.M. (2001). Anaerobic degradation and methanogenic inhibitory effects
of oleic and stearic acid. Water Resources 35 (12), 2975–2983.
10. Chang, R. (1981) Physical Chemistry with Applications to Biological Systems. Macmillan
Publishing & Kth.
11. Hultman, B. och Levlin, E. (2003) Minskning av skumningsproblem och slammängd i
rötkammare. Mark och Vattenteknik, KTH 2003.
12. Fernandez, A., Sánches, A. and Font, X. (2005). Anaerobic co-digestion of a simulated organic
fraction of municipal solid wastes and fats of animal and vegetable origin. Biochemical
Engineering Journal 26, 22–28.
13

RappoRteR fRån avfall sveRiges UtveCKlingssatsning föR BiologisK BeHanDling 2007
B2007:01 Alternativa hygieniseringsmetoder
B2007:02 Skumning vid svenska samrötningsanläggningar

Adress
Telefon
Fax
E-post
Hemsida
Avfall Sverige Utveckling B2007:02
ISSN 1103-4092
©Avfall Sverige AB
Prostgatan 2, 211 25 Malmö
040-35 66 00
040-35 66 26
info@avfallsverige.se
www.avfallsverige.se