Efficiënte productie van biogas in slibgistingtank dankzij betrouwbare klauwencompressoren

GK Woerden, Netherlands Van de zuiveringsinstallatie naar de energiefabriek: dat is de realiteit geworden visie van het waterschap Vallei en Veluwe. De uiterst moderne rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI) Amersfoort is één van de intussen acht zuiveringsinstallaties van Vallei en Veluwe die de uit de afvalwaterzuivering vrijkomende energie gebruiken om door middel van biogas stroom te winnen en met het ontstane fosfaat, kunstmest te produceren. Ter verhoging van de effectiviteit van het fermentatieproces in de slibgistingtanks wordt een deel van het ontstane biogas in een kringloopsysteem naar de slibgistingtanks teruggevoerd. Voor dit proces wordt gebruik gemaakt van Mink klauwencompressoren van Busch. Deze olievrije verdichters zijn volgens ATEX gecertificeerd en garanderen de veilige en continue circulatie van het biogas.
Afb. 1: De RWZI Amersfoort is één van de in totaal acht zuiveringsinstallaties van Vallei en Veluwe die als
Afb. 1: De RWZI Amersfoort is één van de in totaal acht zuiveringsinstallaties van Vallei en Veluwe die als "energiefabriek" ook stroom produceren en kunstmest maken. Source: RWZI Amersfoort

De sinds 1973 bestaande conventionele zuiveringsinstallatie van RWZI Amersfoort (afb. 1) is in 2009 grondig vernieuwd. In 2014 is de installatie met een overeenkomstig inwonerequivalent van 300.000 tot "energiefabriek" omgebouwd. Door de winning van biogas wordt in drie blokverwarmingscentrales per uur 1200 kW stroom geproduceerd. Met deze stroom is de zuiveringsinstallatie volledig zelfstandig en kan daarnaast voldoende stroom aan het openbare net leveren om de behoefte van ongeveer 600 huishoudens te dekken.

Bovendien worden grondstoffen zoals fosfaat en stikstof tijdens het fermenteringsproces en de ontwatering van het slib teruggewonnen. Ook uit de filtraten van de zeefbandpers en de centrifuge wordt fosfaat gewonnen. Daarmee wordt rechtstreeks in de zuiveringsinstallatie hoogwaardige mest gemaakt en als granulaat verpakt. Door deze procedure wordt er per jaar zo'n 900 ton aan hoogwaardige kunstmest geproduceerd en verkocht.

In de RWZI Amersfoort zijn drie slibgistingtanks in bedrijf. Daarin worden de organische koolstofverbindingen uit het ingedikte ruwe slib verwijderd door middel van microbiologische afbraakprocessen. Daardoor ontstaat gistingsgas, een gasmengsel waarvan het voornaamste bestanddeel methaan is en dat als biogas voor het aandrijven van blokverwarmingscentrales wordt gebruikt. Om een zo hoog mogelijke opbrengst aan biogas te verkrijgen, wordt een deel van het zuiveringsslib uit de slibgistingtank via een ringleiding weggepompt, verwarmd en weer teruggevoerd. Daardoor stijgt de temperatuur in de slibgistingtank die in het ideale geval zo'n 36 tot 37 graden Celsius bedraagt. Om de temperatuur gelijkmatig te verdelen, wordt een deel van het ontstane biogas tijdens de kringloop ingebracht (afb. 2). 


Afb. 2: Werkingsschema van een slibgistingtank in de RWZI Amersfoort. De Mink-compressoren dienen voor het inbrengen van een deel van het gemaakte biogas in de kringloop. Source: Busch Dienste GmbH

Daarbij wordt biogas uit het bovenste deel van de slibgistingtank door de Mink-compressoren via lansen naar de bodem van de slibgistingtank geleid en aan het zuiveringsslib toegevoegd. Door het opstijgen van de gasbellen in het zuiveringsslib wordt dit met het rioolslib vermengd waardoor een homogene temperatuurverdeling ontstaat. De opwarming van het biogas binnen de Mink-compressoren zorgt voor een verdere temperatuurstijging van het zuiveringsslib. Door deze procedure wordt in de drie slibgistingtanks per uur tussen de 450 en 500 kubieke meter biogas geproduceerd.

Tot 2015 werden voor de circulatie van biogas in de slibgistingtank oliegesmeerde draaischuifcompressoren gebruikt. Deze hadden voor Fons Houtveen, verantwoordelijk voor de techniek, als groot nadeel dat het met het biogas meegenomen vocht in de oliekringloop van de draaischuifcompressoren terechtkwam. Daardoor verslechterden de smeer- en afdichteigenschappen van de olie in de compressoren en was een goede werking met een constante overdruk niet meer mogelijk. Dit probleem kon uitsluitend worden beperkt door dagelijks twee liter olie per compressor bij te vullen of te vervangen. Fons Houtveen zocht naar een technische oplossing en hoorde van een andere zuiveringsinstallatie die reeds met succes op olievrije Mink-compressoren (afb. 3) van Busch was overgestapt en die daar uiterst tevreden over was. Fons Houtveen nam daarop contact op met de firma Busch BV. De toepassingsspecialisten van Busch bekeken de toepassing nauwkeurig en adviseerden voor de circulatie van biogas vier Mink-compressoren in twee verschillende maten in een ATEX-gecertificeerde uitvoering (ATEX T4 categorie 2). Deze zijn sinds augustus 2017 in bedrijf.


Afb. 3: Verdichting en daarmee transport van het biogas door vier Mink-compressoren van Busch. Source: Busch Dienste GmbH

Elke 20 minuten wordt het biogas in een slibgistingtank tijdens de kringloop ingebracht. Daarbij worden alle vier de Mink-compressoren gebruikt. De twee compressoren met het grotere debiet brengen het biogas in de buurt van de bodem naar het midden van de slibgistingtank, waar de vulhoogte van het zuiveringsslib tot 20 meter kan bedragen. Twee Mink-compressoren met een kleiner debiet brengen het biogas via de lansen naar de rand van de slibgistingtank, waar de vulhoogte, als gevolg van de conische bodem, lager is. Na 20 minuten schakelt de automatische besturing de vier Mink-compressoren door middel van kleppen over naar de volgende slibgistingtank. De maximale druk waarmee het biogas in het zuiveringsslib wordt ingebracht, bedraagt 2 bar. 

Door de absoluut bedrijfsmiddelvrije verdichting bij Mink-compressoren komt het biogas niet in aanraking met enig bedrijfsmiddel. De naar verhouding hoge temperatuur binnen de compressoren voorkomt weer dat het vocht in het biogas tijdens het verdichtingsproces condenseert. Fons Houtveen was verrast door de vrijwel onderhoudsvrije werking van deze droge compressoren. In het begin controleerde hij nog dagelijks de staat van de olie en de hoeveelheid daarvan in de transmissie van elke Mink-compressor. Na een maand hield hij hier echter mee op, omdat hij geen optische verandering aan de olie kon vaststellen en de hoeveelheid olie onveranderd bleef. Onderhoudswerkzaamheden worden slechts eenmaal per jaar door een onderhoudsmonteur van Busch preventief uitgevoerd.
Daarbij wordt de transmissie-olie in de Mink-compressoren vervangen. Per Mink-compressor bedraagt de vulhoeveelheid een liter, de helft van de hoeveelheid die in het verleden dagelijks nodig was. 

Sinds de inbedrijfstelling in 2017 werken de Mink-compressoren zonder enige storing of uitval. Fons Houtveen prijst daarom hun betrouwbaarheid, waarmee ze 24 uur per dag voor een continu biogascirculatie zorgen en daarmee bijdragen aan een effectieve productie van biogas. Daarnaast konden de onderhoudsinspanningen en de onderhoudskosten aanzienlijk worden teruggebracht. 


Categorieën
Wilt u meer weten?
We geven u graag meer informatie. Contact Busch Nederland:
+31 (0)348 46 23 00 Neem contact met ons op