Effektiv biogassproduksjon i renseanlegg ved hjelp av pålitelige klokompressorer

GK Woerden, Netherlands Fra avløpsrenseanlegg til energifabrikk – Valei en Veluwes visjon har blitt en realitet. Det ultramoderne avløpsrenseanlegget RWZI Amersfoort i Nederland er ett av åtte Valei en Veluwe-avløpsrenseanlegg som bruker energien som frigjøres under avløpsrensingen til å generere elektrisitet fra biogass. I tillegg produserer de kunstgjødsel av fosfatet som finnes i avløpsvannet. En del av biogassen produseres i et sirkulasjonssystem og returneres til renseanlegget for å øke effektiviteten i gjæringsprosessen. I denne prosessen brukes Mink klokompressorer fra Busch. Disse oljefrie kompressorene er ATEX-sertifiserte og garanterer en sikker og konstant sirkulasjon av biogass.
Fig. 1: RWZI Amersfoort er ett av totalt åtte Vallei en Veluwe avløpsrenseanlegg som også produserer elektrisitet og kunstgjødsel som
Fig. 1: RWZI Amersfoort er ett av totalt åtte Vallei en Veluwe avløpsrenseanlegg som også produserer elektrisitet og kunstgjødsel som "energifabrikker". ©RWZI Amersfoort

RWZI Amersfoorts konvensjonelle avløpsrenseanlegg (figur 1), som har eksistert siden 1973, ble totalrenovert i 2009. I 2014 ble avløpsrenseanlegget omgjort til en "energifabrikk", med en befolkningsekvivalent på 300 000. Produksjonen av biogass genererer 1200 kW elektrisitet per time fordelt på tre kraftvarmeanlegg. Denne elektrisiteten gjør at avløpsrenseanlegget er helt selvforsynt, i tillegg til å forsyne nok strøm for rundt 600 husholdninger via det offentlige nettet.

Råmaterialer, som fosfat eller nitrogen, gjenvinnes også under gjæringsprosessen og mens avløpsslammet dreneres. Fosfat hentes fra filtratene til siktebåndspressen eller sentrifugen. Dette brukes til å produsere gjødsel som fremstilles og pakkes i form av granulat. Med denne prosessen produserer og selger anlegget rundt 900 tonn kunstgjødsel av høy kvalitet hvert år.

Tre avløpsrenseanlegg er i drift på RWZI Amersfoort. De organiske karbonforbindelsene fjernes fra råslammet, som er fortykket på grunn av dehydrering i forkant, ved hjelp av mikrobiologiske nedbrytningsprosesser. Dette gir digestergass, en gassblanding der den mest essensielle komponenten er metan, som brukes som biogass for drift av kraftvarmeanlegg. For å oppnå størst mulig utbytte av biogassen, pumpes en del av avløpsslammet ut av renseanlegget via en ringlinje, varmes opp, og mates tilbake igjen. Dette øker temperaturen i renseanlegget, som ideelt sett skal ligge på mellom 36 og 37 grader Celsius. Deler av den biogassen som dannes sirkuleres (figur 2) for å sørge for en jevn temperaturfordeling. 



Fig. 2: Funksjonsdiagram av et renseanlegg på RWZI Amersfoort. Mink kompressorer brukes til å transportere deler av biogassen som produseres i syklusen. Source: ©Busch Dienste GmbH

Biogass fra den øvre delen av renseanlegget overføres av Mink kompressorer via lanser til bunnen av renseanlegget, og blir så ført inn i avløpsslammet. Når gassboblene stiger i avløpsslammet, blandes det med sirkulerende slam for å oppnå en homogen temperaturfordeling. Oppvarming av biogassen inne i Mink kompressorene fører så til en ytterligere temperaturøkning av avløpsslammet. Denne prosessen gir mellom 450 og 500 kubikkmeter biogass per time i de tre renseanleggene.


Fig. 3: Komprimering, og dermed transport, av biogass ved hjelp av fire Mink kompressorer fra Busch. Source: ©Busch Dienste GmbH


Frem til 2015 ble oljesmurte roterende lamellkompressorer brukt til å sirkulere biogass i renseanleggene hos RWZI Amersfoort. Disse kompressorene forårsaket en stor ulempe for teknisk leder, Fons Houtveen, fordi fuktigheten som ble transportert sammen med biogassen samlet seg i oljekretsen til de roterende lamellkompressorene. Dette reduserte smøre- og tetningsegenskapene til oljen i kompressorene, og forhindret sikker drift ved konstant overtrykk. Den eneste måten å redusere dette problemet på var å fylle på eller erstatte to liter olje per kompressor hver dag. Fons Houtveen var på utkikk etter en teknisk løsning og fikk høre om et annet avløpsrenseanlegg som hadde lykkes med å bytte til oljefrie Mink kompressorer fra Busch (figur 3), og som var veldig fornøyde med løsningen. Fons Houtveen kontaktet derfor Busch. Buschs spesialister på området tok en nærmere titt på bruksområdet og anbefalte fire Mink kompressorer i to forskjellige størrelser, med ATEX-sertifisert design (kategori 3/2 IIA T2 (i/o)) for sirkulasjon av biogass. De har vært i bruk siden august 2017.

Biogassen sirkulerer i hvert renseanlegg i 20 minutter. Alle fire Mink kompressorene er i drift under denne prosessen. De to kompressorene med den høyeste volumstrømmen transporterer biogassen nær bakken til midten av renseanlegget, hvor fyllingsnivået til avløpsslammet kan være opptil 20 meter. To Mink kompressorer med lavere volumstrømmer transporterer biogassen inn i lansene nær kanten av renseanlegget, hvor fyllingsnivået er lavere på grunn av den kjegleformede bunnen. Etter 20 minutter slår det automatiske styringssystemet på de fire Mink kompressorene for det neste renseanlegget via ventiler.
Det maksimale trykket på biogassen som føres inn avløpsslammet er et overtrykk på 2 bar. 

Komprimeringen med Mink-kompressorene er væskefri, noe som betyr at biogassen ikke kommer i kontakt med noen form for driftsvæske. Den relativt høye temperaturen inne i kompressorene forhindrer at fuktigheten i biogassen blir kondensert ut under kompresjonsprosessen. Fons Houtveen er overrasket over den nesten vedlikeholdsfrie driften av de tørre kompressorene. I starten pleide han å sjekke tilstanden og kvaliteten på oljen i girene til hver av Mink-kompressorene hver dag. Men dette sluttet han med etter bare en måned da han innså at det ikke fantes noen visuelle endringer i oljen og at oljekvaliteten forble den samme. Vedlikeholdsarbeid utføres bare én gang i året av en servicetekniker fra Busch, som et forebyggende tiltak.

Da byttes giroljen i Mink-kompressorene. Påfyllingsmengden er en liter i hver Mink-kompressor – noe som tilsvarer halvparten av den mengden som var nødvendig per dag tidligere. 

Siden de ble satt i drift i 2017, har Mink-kompressorene fungert uten noen form for feil eller svikt. Fons Houtveen roser derfor påliteligheten, som sikrer kontinuerlig sirkulasjon av biogass døgnet rundt, og dermed bidrar til effektiv biogassproduksjon. I tillegg bidrar Mink-kompressorene til å redusere vedlikeholdsarbeidet og vedlikeholdskostnadene betydelig. 


Kategorier
Vil du vite mer?
Kontakt oss direkte i (Busch Norge):
+47 64 98 98 50 Kontakt oss