Produkcja biogazu ze ścieków jest wydajnym i zrównoważonym procesem, który staje się coraz ważniejszy w oczyszczaniu ścieków przemysłowych. Szczególnie w przemyśle spożywczym, mleczarniach, przemyśle cukrowniczym i przy przetwarzaniu osadów flotacyjnych, produkcja biogazu oferuje doskonałą możliwość wykorzystania organicznych materiałów odpadowych i jednoczesnego wytwarzania energii w postaci metanu.
Spis treści
Tło techniczne: Biogaz ze ścieków
Przefermentowanie fermentacja beztlenowaścieków i osadów ściekowych jest głównym procesem produkcji biogazu. Ścieki z przetwórstwa spożywczego są szczególnie bogate w substancje organiczne, takie jak tłuszcze, białka i węglowodany, które są idealnymi substratami dla mikroorganizmów beztlenowych. W warunkach beztlenowych (tj. bez tlenu) mikroorganizmy rozkładają te substancje organiczne i wytwarzają głównie metan ( CH₄ ) i dwutlenek węgla (CO₂). Frakcja metanowa produkowanego biogazu może być wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.
Biogaz produkowany jest w czterech etapach:
Hydroliza: Związki wielkocząsteczkowe, takie jak węglowodany, tłuszcze i białka, są rozkładane przez mikroorganizmy na mniejsze cząsteczki, takie jak cukry, kwasy tłuszczowe i aminokwasy.
Acidogeneza: W tej fazie substancje powstałe w wyniku hydrolizy są dalej rozkładane przez mikroorganizmy na lotne kwasy tłuszczowe, alkohole, wodór i dwutlenek węgla.
Acetogeneza: Lotne kwasy tłuszczowe i alkohole są przekształcane w kwas octowy, dwutlenek węgla i wodór.
Metanogeneza: W tej końcowej fazie metan jest wytwarzany przez bakterie metanowe z kwasu octowego, dwutlenku węgla i wodoru. Największa część biogazu składa się z metanu (ok. 50-75%) i dwutlenku węgla (ok. 25-50%).
Ścieki z przemysłu spożywczego
Przemysł spożywczy produkuje duże ilości organicznie zanieczyszczonych ścieków, w szczególności z przetwarzania tłuszczów, białek i węglowodanów. Typowymi źródłami ścieków są
Mleczarnie: Ścieki z przetwórstwa mleka, takie jak serwatka, zawierają wysokie stężenie laktozy (cukru mlecznego) i tłuszczu, które można przekształcić w biogaz podczas fermentacji beztlenowej.
Przemysł cukrowniczy: Przemysł cukrowniczy, w szczególności przetwarzanie buraków cukrowych, wytwarza ścieki o wysokiej zawartości substancji organicznych. Zawierają one węglowodany (pozostałości cukru) i materię roślinną, które są idealnymi substratami do produkcji biogazu.
Przemysł przetwórstwa mięsnego: Przetwórstwo mięsne i ubojnie wytwarzają ścieki o wysokiej zawartości tłuszczu i białka, które mogą być również wykorzystywane jako surowiec do produkcji biogazu.
Przemysł napojów i browarniczy: Przemysł napojów, zwłaszcza browary, produkuje ścieki zanieczyszczone organicznie, które zawierają duże ilości kwasów organicznych i węglowodanów.
Zdjęcie: Biogazownia ALMA BHU GMR dla przemysłu cukrowniczego
Szlam flotacyjny
Osady flotacyjne są typowym produktem ubocznym fizykochemicznego wstępnego oczyszczania ścieków przemysłowych, zwłaszcza w przetwórstwie spożywczym. Są one wytwarzane przez procesu flotacjiw którym tłuszcze, oleje i cząstki zawierające ciała stałe są usuwane ze ścieków. Te osady flotacyjne są silnie obciążone materiałem organicznym i oferują wysoki potencjał do produkcji biogazu.
Ponieważ osady flotacyjne często zawierają wysokie stężenie tłuszczów i olejów, są one szczególnie odpowiednie do produkcji metanu, ponieważ tłuszcze mają bardzo wysoką gęstość energetyczną i wytwarzają więcej biogazu na jednostkę masy podczas fermentacji niż inne substancje organiczne.
Zdjęcie: Osad flotacyjny o wysokiej zawartości substancji organicznych. Osad flotacyjny może być wykorzystywany w biogazowniach(instalacja flotacyjna ALMA NeoDAF).
Proces produkcji biogazu ze ścieków
Biogaz jest zazwyczaj wytwarzany ze ścieków przemysłowych w komorach fermentacyjnych lub reaktorach beztlenowych. reaktory beztlenowe. Ścieki lub osad są gromadzone w szczelnym zbiorniku, w którym mikroorganizmy beztlenowe rozkładają substancje organiczne. Proces ten obejmuje kilka faz:
Wstępne oczyszczanie ścieków: Przed fermentacją ścieki zazwyczaj muszą zostać wstępnie oczyszczone w celu usunięcia dużych cząstek i nierozpuszczonych substancji. Często odbywa się to poprzez filtrację mechaniczną lub flotację.
Fermentacja beztlenowa: W reaktorze beztlenowym bakterie rozkładają materiał organiczny przy braku tlenu. Proces ten przebiega w kilku etapach: Po pierwsze, złożone substancje organiczne są rozkładane na mniejsze składniki przez bakterie hydrolityczne, które są następnie przekształcane w lotne kwasy tłuszczowe przez bakterie kwasotwórcze. Na koniec bakterie metanogenne przekształcają kwasy tłuszczowe w metan i dwutlenek węgla.
Wykorzystanie biogazu: Wytworzony biogaz jest zwykle wykorzystywany w elektrociepłowniach (CHP) do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła, które mogą być wykorzystywane do obsługi samej instalacji lub do pokrycia zapotrzebowania na energię zakładu produkcyjnego.
Zdjęcie: Biogazownia ALMA BHU GMR z oczyszczaniem końcowym i recyrkulacją biomasy
Zalety produkcji biogazu ze ścieków
Wytwarzanie energii: Fermentacja organicznie zanieczyszczonych ścieków nie tylko oczyszcza ścieki, ale także wytwarza biogaz, który może być wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Pomaga to obniżyć koszty energii i zwiększa efektywność energetyczną zakładu.
Redukcja odpadów: Fermentacja beztlenowa zmniejsza ilość osadów, które muszą zostać usunięte, ponieważ duża część materii organicznej jest przekształcana w biogaz. Prowadzi to do zmniejszenia kosztów utylizacji osadów ściekowych lub flotatów.
Zrównoważony rozwój: Produkcja biogazu ze ścieków przyczynia się do gospodarki o obiegu zamknięt ym, ponieważ odpady organiczne są wykorzystywane i przekształcane w energię odnawialną. Pomaga to firmom poprawić swój ślad węglowy i zmniejszyć wpływ na środowisko.
Redukcja emisji gazów cieplarnianych: Fermentacja beztlenowa pozwala kontrolować i wykorzystywać do produkcji energii metan, który w przeciwnym razie zostałby uwolniony do atmosfery podczas naturalnego rozkładu materiału organicznego. Pomaga to ograniczyć emisję gazów cieplarnianych.
Wyzwania
Złożoność substratów: Ścieki z przemysłu spożywczego często zawierają substraty bogate w tłuszcze lub białka, które wymagają specjalnych kultur bakterii i dostosowanych reaktorów, aby zapewnić efektywną produkcję biogazu.
Uzdatnianie gazu: Oprócz metanu, biogaz zawiera również siarkowodór (H₂S) i inne zanieczyszczenia, które należy usunąć przed jego wykorzystaniem. Wymaga to zastosowania dodatkowych technologii oczyszczania.
Wnioski
Produkcja biogazu ze ściekówzwłaszcza z przemysłu spożywczego, mleczarni, przemysłu cukrowniczego i osadów poflotacyjnych, jest ekologicznie i ekonomicznie opłacalną metodą przekształcania pozostałości organicznych w energię odnawialną. Dzięki zastosowaniu reaktorów beztlenowych można obniżyć koszty ścieków, a także koszty energii, jednocześnie zmniejszając ślad węglowy firmy.
Aby uzyskać więcej informacji na temat naszych produktów, prosimy skontaktować się z nami w dowolnym momencie!
