H2S removal and ozone solutions for the biogas industry

Det är svavel som är problemet

I varje steg i biogasproduktionsprocessen är svavelföreningar och joner vanligtvis närvarande. Dessa föreningar är ofta ansvariga för en mängd olika saker som påverkar den totala prestandan. Exempelvis så ökar stora mängder svaveljoner i råmaterialet aktiviteten hos svavelreducerande bakterier (SRB) i rötkammaren, vilket hämmar aktiviteten hos metanproducerande mikroorganismer som arkea.

Resultatet är att produktionen av metan minskar, medan produktionen av föreningar med reducerade svavelföreningar, som H2S, gynnas. När höga koncentrationer av H2S frigörs från rötkammaren kan processen orsaka lukt- och korrosionsproblem. Luktproblem i biogasanläggningar är vanligt förekommande, eftersom H2S har en av de lägsta kända lukttrösklarna. Människans näsa är därför mycket känslig även för mycket små koncentrationer av svavelväte.

Förbehandling av råvaran

Före den anaeroba nedbrytningen sker ofta en förbehandling. Syftet är att minska arbetsbelastningen för de hydrolytiska fermentativa bakterierna genom att göra substratet lättare att bryta ner biologiskt. Det innebär bland annat att öka ytan, bryta ner komplexa ämnen och minska kristalliniteten i polymerer som cellulosa etc.

De vanligaste typerna av förbehandling som tillämpas idag sammanfattas i tabellerna nedan.

Anaerob nedbrytning

Efter förbehandlingssteget kommer råmaterialet in i kokaren för biokemisk omvandling. I denna enhet reagerar flera typer av mikroorganismer med råvaran i olika steg. Alla steg är anaeroba, dvs. i frånvaro av syre. Dessa sammanfattas i tabellen nedan.

Metanproduktionen genom anaerob nedbrytning kan utföras med enstegs- eller tvåstegsprocess. I det första fallet utförs alla reaktionsstegen ovan i samma reaktor. Substratet omvandlas till metan med en koncentration på 50-55 % i biogasen, beroende på typen av substrat. I en tvåstegsprocess genomförs endast reaktionsstegen fram tills acetogenesen som utförs i den första kokaren.

Den följande metanproduktionen utförs i ett andra steg, kallat metanuppgraderingssteg. Genom att dela upp processen i två steg är det möjligt att öka metankoncentrationen i biogasen upp till 70 %. Därför blir systemet effektivare och kostnaderna för följande biogasrening minskar.

Korrosion och lukt i efterbehandling av biogas

I biogasen efter metanuppgraderingen är ofta höga koncentrationer av vätesulfid närvarande, vilket skapar problem för följande processsteg. Korrosion är en av de frågor som ska övervägas, eftersom mycket höga H2S-nivåer kan korrodera rör och processinstrument, vilket resulterar i kostnader upp till flera tusen euro per år. Lukt är också ett av de största problemen i samband med metanuppgradering av avgas. Detta beror på den höga känsligheten hos den mänskliga näsan för vätesulfid, eftersom luktreceptorerna utlöses för koncentrationer i området delar per miljard (ppb)

Således kan även ett litet läckage i processledningarna eller en öppning i ett processteg skapa ett luktproblem för ett stort område, eftersom den avgivna gasen behöver spädas ut upp till 200 000 gånger innan lukten maskeras.

Behandla råvaran med ozon för att få mer biogas

Ozon är känt för sina mycket oxidativa egenskaper och har visat sig kunna bryta ned delar av det komplexa organiska materialet som används som råvara för en anaerob kokare. Till exempel, när ozon appliceras på ett råmaterial av slam är effekterna flera. När ozon doseras på rätt sätt kan substratomvandlingen till biogas öka kraftigt, vilket visas i figuren nedan. I många fall, såsom biogasproduktion från slammassa, visar resultaten en stark positiv effekt av ozonbehandlingen. Detta resultat 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 och bildar radikaler som fortsätter att oxidera organiskt material. Denna reaktionsmekanism leder till en högre biologisk nedbrytbarhet av råvaran, vilket ökar biogasproduktion. Ökningen av biogasproduktionen är proportionell mot mängden ozon som injiceras i systemet. Ju mer ozon som används, desto större är den biologiska nedbrytbarheten och metanutbytet. Som visas i studien nedan av Bougrier et. al. vid ”Laboratoire de Biogechnologie de l’Environnement” förbättrar förbehandlingen med ozon produktionen av biogas, med ett optimum vid cirka 0,15 g O3 per g totalt fast material. Biogasproduktionen ökar då med cirka 150 % jämfört med det obehandlade råmaterialet.

Effektivisera processen för H2S-reduktion genom ozonbehandling i rötkammaren

När biogasproduktionen sker i två steg kan man minska koncentrationen av H2S innan metanuppgraderingen genom att injicera ozon i rötkammaren. Då minskas mängden H2S redan före metanproduktionen, vilket gör systemet effektivare och sänker kostnaderna för den slutliga biogasreningen.

Eftersom rötningen är anaerob måste ozoninjektionen kontrolleras noggrant för att inte äventyra processförhållandena. Ozonet injiceras vanligtvis i luftfickan ovanför biobädden i rötkammaren. Alternativt kan ozonet injiceras i en mellanliggande tank mellan rötkammaren och metanuppgraderingen.

Fördelar med luktkontroll med ozonbaserade lösningar

Mellifiq har en lång historia av att utveckla innovativa och avancerade lösningar för luktutsläpp. Vi har inte bara förbättrat kostnadseffektiviteten i luftbehandlingen med bibehållen högsta industristandard, våra systemlösningar levererar också samma goda resultat under systemets hela livslängd.

I grafen nedan kan du se en jämförelse av driftkostnader för en genomsnittlig traditionell lösning och våra lösningar. Driftkostnaden för den traditionella lösningen är mer än fyra gånger högre än för våra kombinationslösningar, även vid suboptimala konfigurationer. Ändå är effektiviteten hos våra lösningar på nivåer över 95 %, vilket traditionella lösningar inte kan nå.

Du kommer inte bara att öka effektiviteten av luktborttagning i din anläggning, utan du kommer också att sänka dina driftskostnader. Detta är åtgärder som kommer att spara upp till 100 000 euro per år, varje år. Det är hållbar ekonomi. Varje år.

Siffrorna nedan visar också en annan unik egenskap; flexibiliteten i vår lösning. Eftersom ingen biogasprocess är den andra lik är det viktigt att vårt system anpassas till varje anläggnings behov och våra kunders krav. Därför utformar vi noggrant varje lösning och skräddarsyr den efter dina specifika behov för att maximera ditt resultat och dina fördelar, samtidigt som kostnaderna hålls ner, vilket visas i nedanstående fall.

Förutom de stora kostnadsbesparingarna säkerställer vår lösning hög effektivitet och robust prestanda under hela dess livstid, vilket ger effektiv luktborttagning under mycket lång tid.

Mellifiqs lösningar är inte bara hållbara, robusta och har lågt underhållsbehov, energibehovet är också litet, vilket minimerar din verksamhets miljöpåverkan.

Mellifiqs lösningar för luktkontroll består av flera steg, inklusive Ozonetech RENA Pro ozonlösning och Nodora avancerade luftfiltersystem.

Läs mer om Luktkontroll.

Möjliggör återanvändning av avloppsvatten

Efter produktionen av biogas innehåller avloppsvattnet fortfarande mycket kväveföreningar som utgör en viktig resurs. De kan återanvändas som gödsel i jordbruket och skapa intäkter. Innan de kan återanvändas effektivt behövs ytterligare behandling för att avlägsna lukt och obehagliga färger.

Våra behandlingslösningar ökar både lönsamheten och hållbarheten genom att lösa båda problemen samtidigt. Genom att injicera ozon i avloppsvattnet minimeras lukten redan före utsläppet. Dessutom minskar mängden COD kraftigt, vilket ger en färgförändring som gör att avfallet kan återanvändas som gödningsmedel.

Läs mer om luktkontroll och Ozonetech RENA Pro ozonlösningar, för luktbehandling.

Läs mer om COD-behandling och Ozonetech RENA Vivo ozonlösningar, för att minska COD.

Gröna företag bör använda grön teknik

En av utmaningarna för biogasanläggningar är det strikta kravet att ta bort H2S efter det anaeroba nedbrytningssteget, innan uppgradering.

En annan ständig källa till bekymmer är lukten från biogasanläggningen. Idag kan båda lösas effektivt och på ett hållbart sätt.

Vi har utvecklat en katalysator specifikt för H2S-borttagning: RubicatTM. Den tar bort H2S även utan syre och lämnar inga spår innan uppgraderingen. Eftersom behandlingen är katalytisk har Rubicat en mycket längre livslängd jämfört med traditionell teknik som aktivt kol. Nodora CAT kan minska driftkostnaderna med 40-95 %.

Dessutom kan man hantera luktproblemen på anläggningen med våra behandlingslösningar mycket kostnadseffektivt på plats. Behandlingen sker först i befintlig ventilation för att minska lukten för att sedan passera en Nodora ADS som sista poleringssteg före utsläpp.

Ambitiösa biogasproducenter har ett alternativ till: att behandla biomassan med ozon, vilket i vissa applikationer kan maximera affärsvärdet genom att fördubbla mängden biogas.

Oavsett tillämpning blir behandlingen effektiv, grön och enkel att hantera.

Våra luktbehandlingslösningar vid biogasanläggningar

H2S-borttagning innan uppgradering

Med vår avancerade luftfilterlösning behövs ingen extra teknik för att ta hand om H2S. Inget aktivt kol, inget ozon eller annan behandlingsmetod krävs. Vårt unika, egenutvecklade Nodora CAT avancerade luftfilter är utrustat med OCM-Rubicat, en pelleterad adsorptionsförening baserad på järnhydroxid – vätesulfid och är kemiskt bunden och tar därmed bort gas mycket effektivare än andra adsorptionsmedier. Materialet regenereras kontinuerligt genom att tillsätta syre i luften. Detta uppnår höga lasthastigheter på mer än 50 % av massa baserat på kommersiella produkter.

Nodora-systemet är på egen hand tillräckligt för att behandla dina H2S-problem. Nodora-systemet är ett av de mest effektiva avancerade luftfiltersystemen på marknaden och är utformat för att hela tiden maximera användningen av det aktiva materialet, vilket kraftigt ökar effektiviteten i H2S-borttagningen samt förlänger filtermaterialets livslängd.

Luktborttagning inomhus

Lukten från källor inomhus tas bort via ventilation och kan sedan behandlas med Ozonetech RENA Pro och Nodora ADS innan luften släpps ut i miljön.

Ingen ombyggnad behövs. Minimal driftkostnad.

Vårt viktigaste råd är att analysera luften noggrant. Analyserna och pilottesterna vi utför på våra anläggningar fokuserar på flöden och koncentrationer som förberedelse inför utformningen av den optimala behandlingsmetoden.

Nodora installeras i industrier med hårda krav på luktreduktion. Alla Nodora-system är skräddarsydda för den aktuella belastningen för att uppnå maximal möjlig reduktion av H2S och lukt. En av de många fördelarna med att kombinera en av våra ozonlösningar med Nodora är att det aktiva materialet är aktivt minst fem gånger längre än en lösning utan förbehandling med vår ozonlösning.

En standardlösning med aktivt kol är både kostsam och ineffektiv jämfört med Nodora CAT. Den höga prestandan hos Nodora CAT beror på det avancerade aktiva materialet som används, materialblandningen och den övergripande designen som gör att allt filtermaterial används lika mycket. Experimenten genomfördes i Stockholm i samarbete med KTH. Verkliga biogasförhållanden testades med en H2S-koncentration på 1000 ppm.