A biogasinstallatie is een technische installatie voor de anaerobe behandeling van organisch afval en afvalwater waarin biogas wordt geproduceerd in afwezigheid van zuurstof. Dit biogas, dat voornamelijk bestaat uit methaan (CH₄) en koolstofdioxide (CO₂), wordt vervolgens gebruikt om energie op te wekken. Het anaerobe proces maakt het mogelijk om organische stoffen uit afvalwater te gebruiken, zoals slib uit de voedselindustrie, zuivelfabrieken en de suikerindustrie. Het gebruik van biogasinstallaties biedt bedrijven niet alleen een duurzame oplossing voor afvalverwerking, maar ook een kans om hun zelfvoorzienendheid op energiegebied te vergroten en de bedrijfskosten te verlagen.
Inhoudsopgave
Hoe een biogasinstallatie werkt
De werking van een biogasinstallatie is gebaseerd op de anaerobe afbraak van organische stoffen door micro-organismen. Het proces vindt plaats in een gesloten anaerobe reactor waarin verschillende groepen bacteriën het organische afval geleidelijk afbreken in afwezigheid van zuurstof. De afbraak verloopt in verschillende fasen:
Hydrolyse: Hierbij worden complexe organische stoffen zoals koolhydraten, eiwitten en vetten afgebroken in kleinere moleculen.
Acidogenese: In deze stap produceren micro-organismen vluchtige vetzuren, alcoholen en gassen zoals waterstof en kooldioxide uit de afgebroken stoffen.
Acetogenese: De vluchtige vetzuren worden verder omgezet in azijnzuur, waterstof en koolstofdioxide.
Methanogenese: Ten slotte zetten methanogenen het azijnzuur en de gassen om in methaan en koolstofdioxide, dat wordt gebruikt als biogas.
De efficiëntie van het biogasproces hangt af van de samenstelling van het substraat, de temperatuur en de verblijftijd in de vergister.
Gebruik van biogasinstallaties bij de behandeling van afvalwater
Biogasinstallaties worden vaak gebruikt bij de behandeling van industrieel afvalwater, vooral voor afvalwater met een hoge organische belasting. Dit omvat afvalwater van de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, zuivelfabrieken, suikerindustrie en slachthuizen, die grote hoeveelheden organisch materiaal bevatten dat ideaal is voor de productie van biogas.
Voedingsindustrie: Afvalwater van voedselverwerking, zoals zoete wei of afval van vleesverwerking, bevat grote hoeveelheden vetten, eiwitten en koolhydraten, die door anaerobe vergisting kunnen worden omgezet in biogas.
Zuivelfabrieken: Zuivelfabrieken produceren afvalwater met een hoog vet- en eiwitgehalte, dat efficiënt kan worden behandeld door een biogasinstallatie.
Suikerindustrie: Afvalwater van de suikerproductie bevat grote hoeveelheden organische koolhydraten, die ideaal zijn voor de productie van biogas.
Anaerobe processen in de praktijk
Anaerobe processen zijn vooral gebruikelijk bij de behandeling van sterk organisch verontreinigd afvalwater en organisch afval in verschillende industrieën. De belangrijkste toepassingen zijn
1. anaerobe behandeling van afvalwater
Anaerobe reactoren worden vaak gebruikt in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, zuivelfabrieken, papierfabrieken en biogasinstallaties. biogasinstallaties om organische stoffen in afvalwater af te breken en tegelijkertijd energie op te wekken in de vorm van biogas. Typische reactoren voor anaerobe processen zijn
UASB-reactoren (Upflow Anaerobic Sludge Blanket):
De UASB-reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) is een anaerobe reactortechnologie die wordt gekenmerkt door efficiënte afvalwaterbehandeling en biogasproductie. Het afvalwater stroomt in tegenstroom van de bodem naar de bovenkant van de reactor, waar het in contact komt met een sliblaag bestaande uit gegranuleerde anaerobe micro-organismen. Deze micro-organismen breken de organische stoffen in het afvalwater af onder anaerobe omstandigheden en produceren biogas, dat voornamelijk bestaat uit methaan en kooldioxide.
Technische specificaties:
- Stromingsrichting: van onder naar boven (upflow)
- Hydraulische verblijftijd: meestal tussen 6 en 12 uur
- Organische belastingsgraad: tot 10 kg COD/m³-d
- Temperatuurbereik: Kan worden gebruikt in zowel mesofiele (30-40°C) als thermofiele (50-60°C) gebieden
- Gasproductie: 0,25 tot 0,35 m³ biogas per kg afgebroken CZV
Afbeelding: Schematische voorstelling van onze ALMA BIO UASB-reactor
EGSB-reactoren (Expanded Granular Sludge Bed):
De EGSB-reactor (Expanded Granular Sludge Bed) is een verdere ontwikkeling van de UASB-reactor en wordt gekenmerkt door een hoger debiet en een betere menging. In de EGSB-reactor wordt het afvalwater met een hogere snelheid door de gegranuleerde sliblaag geleid, waardoor de hydraulische retentietijd afneemt en de organische belasting toeneemt. Deze verbeterde vloeistofcirculatie en expansie van het slibbed maakt de reactor efficiënter, vooral voor afvalwater met een zeer hoge organische belasting.
Technische specificaties:
- Stromingsrichting: Van onder naar boven, vergelijkbaar met de UASB-reactor, maar met een hogere stromingssnelheid.
- Hydraulische retentietijd: meestal tussen 1 en 6 uur, afhankelijk van de samenstelling van het afvalwater.
- Organische belastingsgraad: tot 30 kg COD/m³-d
- Reactorhoogte: EGSB-reactoren zijn doorgaans hoger dan UASB-reactoren, wat leidt tot een betere scheiding van slib en afvalwater.
- Gasproductie: Vergelijkbaar met de UASB-reactor, met een gasproductie van ongeveer 0,3 tot 0,35 m³ biogas per kg afgebroken CZV.
Afbeelding: Schematische voorstelling van onze ALMA BHU BIO EGSB-reactor
Gasmengreactoren:
Afbeelding: Foto's van onze anaerobe gasmengreactor ALMA BHU GMR
Voordelen van anaerobe processen
Hoge energie-efficiëntie:
- Door biogas te genereren kan anaerobe afvalwaterzuivering een groot deel van de energiebehoefte van een fabriek dekken of zelfs overtollige energie produceren.
Lager zuurstofverbruik:
- Aangezien anaerobe processen geen zuurstof nodig hebben, zijn ze vooral voordelig in gebieden waar de energie die nodig is voor beluchting in aerobe processen hoog is.
Reductie van slib:
- Vergeleken met aerobe processen produceren anaerobe systemen minder overtollig slib, waardoor de kosten voor slibverwerking en -afvoer lager zijn.
Afbraak van slecht afbreekbare organische verbindingen:
- Anaerobe micro-organismen zijn ook in staat om moeilijk afbreekbare organische stoffen te verwerken, waardoor deze processen bijzonder waardevol zijn voor bepaald industrieel afval.
Uitdagingen van anaerobe processen
Langere reactietijden:
- Anaerobe processen zijn vaak langzamer dan aerobe processen, wat kan leiden tot langere verblijftijden en grotere reactorvolumes.
Gevoeligheid voor giftige stoffen:
- Anaerobe micro-organismen zijn gevoeliger voor toxische stoffen in afvalwater, wat kan leiden tot procesverstoringen. Dit vereist zorgvuldige bewaking en controle van de voedingsconcentraties.
Conclusie
A biogasinstallatie is een ideale oplossing voor het gebruik van organisch afvalwater, vooral in de voedingsindustrie, zuivelbedrijven en suikerproductie. Naast efficiënte afvalwaterbehandeling maakt anaerobe vergisting de productie van energie in de vorm van biogas mogelijk, wat zowel de bedrijfskosten verlaagt als een belangrijke bijdrage levert aan duurzaamheid.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
