Produktion av energi med mindre energi

Ända sedan spillvattenbehandlingsanläggingen i den schweiziska kantonen Vaud driftsattes 1974 har den genererat ström från biogasanläggningen. I maj 2020 ersattes de två äldre oljesmorda kolvkompressorerna som användes till att blanda slammet i digestorn av en av MINK klokompressor från Busch Vacuum Solutions. Detta möjliggjorde en sänkning av den erforderliga effekten för processen med upp till 40 procent. För chefen för anläggningen innebär det att han behöver mindre energi till att producera energi.

Echallens bearbetningsanläggning drivs av kommunen i Echallens som ligger alldeles i närheten av Vauds huvudstad Lausanne och behandlar spillvatten från orterna Echallens, Montilliez och Villars-le-Terroir. Denna utformades till att försörja en population motsvarande 10 000 – en kapacitetsgräns som i mesta mån uttömts. Kantonens planer för regionen Echallens Haut-Talent inkluderar konsolideringen av spillvattenbehandling till år 2025 i ett försök att göra dessa uppgifter mer ekonomiskt effektiva i framtiden. Planerna är också inriktade på behandling av mikroförorenare. I framtiden är planen att Echallens behandlingsanläggning ska ersätta alla lokala avfallsbehandlingsanläggningar för att sedan behandla spillvattnet från sammanlagt nio av distriktets kommuner. För att uppnå detta står Echallens inför en utökning till en population motsvarande 26 000.

Redan år 2019 byggdes en kogenereringsenhet (fig. 1) på behandlingsanläggningens område som genererar en årlig volym på 150 000 kilowattimmar effekt från biogasanläggningen. Det varma vattnet som tas in från kogenereringsenheten används främst för att täcka anläggningens egna behov, exempelvis för att värma upp slammet i digestorn eller att värma upp lokaler inomhus. För att processen med att återvinna biogas (fig. 2) från digestorn även ska bli mer ekonomiskt effektiv fattades beslutet att optimera cirkulationen av biogas i digestorn, som har en kapacitet på 350 kubikmetrar. En del av den biogas som genereras i digestorn återförs till slammet. För att göra detta sugs biogas ut ur den övre delen av digestorn och komprimeras med en kompressor för att sedan återföras till slammet längst ner i digestorn. Biogas strömmar genom slammet och samlas sedan upp igen längst upp i digestorn, där det matas genom en ledning och in i en gastank som en tillfällig reservoar. Från gastanken går biogasen sedan direkt in i kogenereringsenheten. Processen körs för närvarande under 20 timmar per dag och stängs av endast under några timmar på natten.

Processen för cirkulering av biogas har följande fördelar: 1. Det koncentrerade slammet värms upp till 38° Celsius i digestorn. Genom att slammet översvämmas med biogas säkerställs en jämn distrubuering av värmen. 2. Att blanda slammet gör också att man kan undvika att avlagringar bildas och stelnar på digestorns botten. 3. Den stigande gasen som bubblar upp genom slammet förbättrar de mikrobiologiska degraderingsprocesserna i slammet som i slutändan ger en högre gasmängd. 4. Cirkulering av biogas genom slammet innebär också att den inte behöver blandas mekaniskt.

Två kolvkompressorer installerades 1974 för blandning av biogasen i slammet, där den ena var utformad som en sekundär enhet för att låta processen fortsätta om i händelse av ett haveri i den första kompressorn. I praktiken visade det sig att kapaciteten för den ena kompressorn inte var tillräcklig så att båda kompressorerna körde hela tiden och utan redundans. Båda kompressorerna var utrustade med en motor med en märkström på 6,7 kilowatt.

Denna kompressor är ATEX-certifierad (II 2G IIB3 T3 (i)/II 3G IIB3 T4(o)), vilket innebär att det inte krävs några flamspärrar. Vidare är den utrustad med en drivenhet med variabelt varvtal så att volymflödet kan anpassas exakt efter kraven i digestorn.

MINK klokompressorer komprimerar biogas utan att förbruka någon olja alls. Detta möjliggörs av kompressorernas kontaktfria driftprincip, vilket innebär att de invändiga roterande delarna inte kommer i kontakt med varken varandra eller höljet. Detta eliminerar behovet av oljebyten till skillnad från hos de tidigare oljesmorda kolvkompressorerna som krävde två byten per år. När de 4,5 litrarna olja från varje kompressor kom i kontakt med biogasen var man tvungen att kassera den förbrukade oljan korrekt. MINK klokompressorer har en intern växellåda. Den innehåller 0,85 liter växellådsolja. Busch rekommenderar oljebyte efter högst 20 000 drifttimmar och en årlig visuell inspektion för att kontrollera skicket och oljemängden som en förebyggande åtgärd.

Operatören har också observerat en annan fördel under de första månaderna i drift: