Forståelse og afværgelse af procesproblemer i biogasanlæg

Under disse forhold vil der ofte ske en ophobning af mellemprodukter, navnlig flygtige fede syrer (VFA). For at opnå en øget forståelse af biogasprocessens reaktionsmønster blev forskellige hændelser der er mistænkt for at føre til procesproblemer testet i laboratoriereaktorer under samtidig anvendelse af en online VFA sensor. Ligeledes blev sammenhængen mellem procesparametre som gasproduktion, pH og fluktuationer i aktiviteterne af biogasprocessens vigtigste mikroorganisme grupper, under disse ændrede forhold er, undersøgt. En lang række faktorer som eksempelvis temperaturændringer, ændringer i opholdstiden og tilsætning af hæmmenede forbindelser kan virke inhiberende på biogasprocessen (se vedlagte afslutningsrapport). I nærværende projekt var fokus dog på de procesproblemer der opstår i forbindelse med tilsætning af større mængder organisk affald. Projekt 1. Biogasprocessens reaktionsmønster på tilsætning af langkædede fede syrer (LCFA). Ved tilsætning af fedtholdigt affald dannes der under nedbrydningen af dette LCFA, der selv i ganske små mængder kan virke inhiberende på biogasprocessen. I nærværende projekt blev varierende mængder af LCFA tilsat som pulser til to reaktorer med forskelligt tørstofindhold (2.9 og 5.4%). Størrelserne af fluktuationerne i VFA-koncentrationerne efter oleatepulser på 0.5 og 1.0 g oleate/1 indikerede at processtabiliteten i reaktoren med det laveste tørstofindhold var mest påvirket, hvilket formegentlig skyldes en større absorption af oleate til partikulært materiale i reaktoren med det højeste tørstofindhold. Tilsætning af 2.0 g oleate/1 resulterede i en kraftig periodisk procesforstyrrelse i begge reaktorer med signifikante nedgange i metanproduktionerne og kraftige stigninger i alle målte VFA-koncentrationer. Effekten af en efterfølgende oleatepuls på 2.0 g oleate/1 var derimod mere moderat, hvilket demonstrerer at biogasprocessens toleranceniveau overfor oleate var blevet forøget under forsøgene. Endvidere var metanproduktionen for begge reaktorer større ved afslutningen af forsgene i forhold til metanproduktionen umiddelbart inden tilsætningen af oleate, hvilket indikerede at oleatepulserne på trods af den umiddelbare hæmmende virkning på længere sigt havde en stimulerende effekt på biogasprocessen. Projekt 2. Biogasprocessens reaktionsmønster på tilsætning af protein. Ved nedbrydning af proteinholdigt affald dannes ammonium der kan virke inhiberende på den anaerobe nedbrydningsproces. I nærværende projekt blev varierende mængder af pepton (delvist nedbrudt protein) tilsat som pulser til to biogasreaktorer indeholdende forskellige koncentrationer af ammonium (1.5 og 3.0 g/1). Den første pepton-puls (10 g pepton/1) resulterede i en kraftig stigning af alle VFA, hvilket indikerede en ubalance mellem de VFA-producerende og VFA-nedbrydende mikroorganismer. Metanproduktionen steg dog ligeledes kraftigt og var på intet tidspunkt lavere end produktionen før pepton blev tilsat. Den første pepton-puls havde 'derfor ingen negativ indflydelse på biogasprocessen i sin helhed. Reaktionsmønstret, efter den anden peptonpuls (10 g pepton/1), var for begge reaktorer den samme som efter den første puls, med den forskel at metanproduktionen i reaktoren med det højeste ammoniumniveau efter tre dage faldt til et niveau der var mindre end før pepton blev tilsat. Under procesforstyrrelserne producerede reaktoren med det laveste ammoniumniveau mest metan samtidig med at koncentrationerne af samtlige registrerede VFA var højest i reaktoren med det højeste ammoniumniveau. Dette var dog mest udtalt under de 2 første pepton-pulser hvor differencen i metanproduktionen mellem de to reaktorer metan var 15-30%. En forklaring på det observerede mønster skyldes formegentlig, at mikroorganismerne i R1, på trods af deres adaptering til et højere ammoniumniveau, var under et højere dagligt 'stress-niveau', hvorfor de havde mindre kapacitet til at kunne modstå en pludselig puls af pepton/ammonium. Metanproduktionen faldt markant i begge reaktorer tre dage efter den tredje pepton-puls (15 g petton/1), hvilket formegentlig skyldes, at den relative stigning i ammoniumkoncentrationen for begge reaktorer var så høj, at en decideret ammoniuminhibering indtraf i begge reaktorer. Inhiberingen var dog kortvarig og generelt viste forsøgene at det er muligt at tilsætte store mængder protein til en biogasreaktor på trods af relativt høje ammoniumkoncentrationer (3.0 g/1)