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

avfallsverige.se

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

More magazines by this user
Similar magazines