Biokaasulaitos

Biosammon biokaasulaitos

Biokaasun tuotanto perustuu biomateriaalin mädättämiseen bakteerien avulla. Biokaasulaitosta kutsutaan kansanomaisesti mädättämöksi. KSAO Anjalan toimipisteessä Biosammon biokaasureaktorissa tapahtuvaa toimintaprosessia kutsutaan märkä prosessiksi. Tämä prosessi soveltuu hyvin jätevesi- ja lehmänlanta lietteiden käsittelyyn. kyseinen menettely on erittäin luotettava biokaasun tuotannossa.

Biokaasulaitoksen toimintakaavio

 

Mesofiilinen mädätys on lietteiden käsittelyprosessi, jonka vaihtoehtona toimii termofiilinen mädätys. Molemmissa prosesseissa toimivat eri bakteeriryhmät. Mesofiilisessa mädätyksessä jäteveden tai lehmänlantalietteiden lämpötila on 33-35°C. Mädätyksen jälkeen liete on vielä kompostoitava, jotta varmistutaan lietteen hygienisoitumisesta. Tämän menettelyn jälkikäsittelynä voivat toimia esim. kompostointi tai terminen kuivaaminen. Biosampon biokaasureaktorin Lopputuotos toimitetaan KSAO, Luonnonvara Anjala-koulun pelloille lannoitteiksi. Toinen yleisesti käytetty tapa biokaasun tuotannossa on termofiilinen mädätys. Termofiilinen mädätys poistaa taudinaiheuttajia paremmin kuin edellä mainittu mesofiilinen mädätys.

Yleisesti Biokaasun tuotannossa toimivat eri mädättäjäbakteerit menestyvät vain tarkasti rajatulla lämpötila-alueella;

  1. Psykrofiilinen (10-20°C) joka on luonnossa jatkuvasti tapahtuva prosessi.
  2. Mesofiilinen    (20-45°C)
  3. Termofiilinen  (50-67°C)

Mesofiilinen ja termofiilinen prosessi ovat yleisesti käytössä biokaasun tehokkaassa tuottamisessa.

Bakteerien lämpötilalla on vaikutusta suoraan biokaasu tuotannon prosessin toiminta nopeuteen kaasuntuotannossa.

Optimilämpötila termofiiliselle prosessille on 55°C. Optimi lämpötilassa pysyminen vaatii hyvää prosessisuunnittelua ja -säätöä. Termofiilinen prosessi on 2-4 kertaa nopeampi kuin mesofiilinen prosessi. Biomateriaalin hajoamisen vaatima retentioaika eli viipymä on vain 15-20 päivää. Termofiilisen prosessin vaatima reaktoritilavuus on huomattavasti pienempi mesofiiliseen prosessiin verrattuna. Vaikka termofiiliset bakteerit ovat harvinaisempia luonnossa, kuin mesofiiliset bakteerit, saadaan jatkuvatoimisessa termofiilisessa prosessissa ympärillä varmistettua tehokas mikrobitoiminta heti reaktorin alkupäässä.

Termofiilisen prosessin etuna on myös se, että suurin osa haitallisista bakteereista (eli patogeeneista) eivät siedä näin korkeaa lämpötilaa, jolloin kontaminoitumisen vaara on näin ollen myös pienempi. Syöte tai mädätejäännös täytyy hygienisoida, jos mädätysjäännös halutaan lannoitekäyttöön. Termofiilisen prosessin ja hygienisoinnin vaatima lämpötila ero on pienempi, jolloin energiaa ei mene hukkaan.

 Termofiilisen mädätysprosessin edut:

  • nopeus
  • lyhyt retentio aika (eli kertyminen)
  • pienempi reaktorikoko
  • tehokkaampi biokaasun tuotto
  • korkeampi metaanikonsentraatio
  • pienempi kontaminoitumisvaara
  • yhdessä hygienisoinnin kanssa parempi energiatalous

 Biokaasureaktorin käyttökunnon seuraaminen omavalvontasuunnitelman avulla:

Tarkastan omalla vastuuvuorollani biokaasureaktorista mm. seuraavat asiat; korroosion aiheuttamat ulkoiset syöpymät, sekä mahdolliset kaasuvuodot räjähdysvaaran vuoksi. Ensin tarkastan silmämääräisesti ja nuuhkin ilmaa, selvitäkseni onko kaikki kunnossa. Ongelmista kielii rikkivedyn haju, joka muistuttaa mätiä kananmunia. Käytän myöskin apuna kaasuvuoto ilmaisinta vuotojen etsintään.

Syöpymisen eli korroosion estäminen

Rikkivety aiheuttaa biokaasureaktorissa rakenteiden ruostumista. Rikkihappo syövyttää betonia, hopeaa kuparia, rautaa sekä reaktorin rakenteita ja tiivisteitä.
Reaktorin lämpimässä – ja kosteassa ilmassa rikkivety hapettuu reaktorin seinämissä rikkihapoksi gram-negatiivisen Thiobacillus-bakteerin vaikutuksesta. Korroosio vaikuttaa erityisesti reaktorin upoksissa oleviin sisimpiin osiin. Siellä muodostuva rikkivety hapertaa reaktorista lähteviä putkia vähitellen, kunnes ne rikkoontuvat. Korroosionopeus riippuu mädäntymisen asteesta sekä rikkivedyn estoon bioreaktorissa käytettävistä toimista.

kaasuvuotojen toteamiseen voidaan käyttää vuotokaasu-ilmaisimia tai erilaisia kaasuvuoto hälyttimiä, kuten kiinteästi asennettavia malleja sekä kannettavia vuotokaasu-ilmaisimia. Toiset ilmaisimet mittaavat kaasujen pitoisuutta ilmassa ja tarvittaessa hälyttävät, jos kaasuvuoto löytyy. Tärkeintä on kuitenkin se, että kaasuvuodosta saadaan luotettava tieto,
jolloin voidaan hyvissä ajoin ryhtyä asianmukaisiin toimenpiteisiin vuodon korjaamiseen.

Yksinkertaisimmat vuotokaasun ilmaisimet kertovat vain onko mittaus kohteessa kaasua vaiko ei. Ilmaisimen mittari kertoo tavallisesti kaasun suhteellisen pitoisuuden alemmasta syttymisrajasta. Tällöin mittaria käytettäessä tulee varmistaa, että vuotoilmaisin on kalibroitu mitattavalle kaasulle ja että mittarin äänimerkki toimii.
Vaikka biokaasu vuodot olisivat pieniä jatkuvina ne saattavat aiheuttavat maanalaisissa putkistoissa ulkoisia muutoksia.

Tällaisia muutoksia ovat mm. kasvillisuuden kuivuminen tai väri jäljet lumessa kaasun vuotokohdassa.
Suurempi kaasuvuoto voidaan todeta äänen perusteella tai ilman väreilystä vuotokohdan yläpuolella.

Havaittuani biokaasuvuodon rikkivedyn hajun tai vuotokaasun ilmaisimien avulla, ryhdyn tarvittaviin paikkaus töihin vuotokohdan korjaamiseksi.
Ilmoitan lisäksi laitteen käytöstä vastaavalle henkilölle.
Pahimmassa tapauksessa, kun suuri biokaasu vuoto havaitaan, edellä mainittujen keinojen avulla putkistossa, tehdään ilmoitus aluehälytyskeskukseen.

Nämä asiakirjat pitää tuntea

  • omavalvonta suunnitelma
  • Räjähdyssuojausasiakirja
  • Pelastus suunnitelma kemikaali ilmoitus
  • Valtioneuvoston asetus vaarallisten kemikaalien teollisen käsittelyn ja varastoinnin turvallisuusvaatimuksista

 Mitä kaasuja vapautuu bioreaktorista:

  • Happi, O2
  • Hiilidioksidi, CO2
  • Metaani, CH4  metaani on ilmakehälle erittäin haitallinen kasvihuonekaasu on yli kymmenen kertaa haitallisempi kaasu kuin hiilidioksidi. Metaani kiihdyttää ilmakehän lämpenemistä.

Muut kaasut:

  • Ammoniakki, NHsekoittuessaan ilman kanssa noin 19–25 %  se muodostaa helposti räjähtävän seoksen. Nestemäisenä ammoniakilla on kyky syövyttää metalleja.
  • Rikkivety, H2S on herkästi syttyvä, jopa räjähtävä kaasu.

Lähteet:

http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2012/20120856

https://fi.wikipedia.org/wiki/Ammoniakki

https://fi.wikipedia.org/wiki/Metaani

https://fi.wikipedia.org/wiki/Rikkivety