Metanemission fra lagring af bioforgasset organisk dagrenovationBilag 3: Målinger af opbevaringstemperaturer og fyldningsgrad i udvalgte lagertanke og gyllebeholdereKarsten Sørensen og Sven G. Sommer Afdeling for jordbrugsteknik, Forskningscenter Bygholm, Postboks 536, 8700 Horsens, Tlf. 76296063, Fax. 76296100, E-mail Sveng.sommer@agrsci.dk Indledning Metan produktion i lagret gylle afhænger bl.a. af populationen af mikroorganismer, indholdet af energirige og let omsættelige kulstofforbindelser, det kemiske miljø og temperaturen. Undersøgelser har til vores overraskelse vist at lagre med nyligt afgasset gylle udsender mere metan end ubehandlet kvæggylle (Sommer et al. 2000). Det var ventet at udsendelsen af metan var lav fra afgasset gylle som følge af, at gyllen efter afgasning har et lavt indhold af let omsættelige kulstof- forbindelser. Det viste sig at emissionen var høj, fordi afgasset gylle frisk fra reaktoren har en relativ høj temperatur, hvilket medfører en høj emission. Det er kendt at metan produktionen stiger meget ved stigende temperatur indtil temperaturer på ca. 55oC. I erkendelse af at afgasset gylle producerer betydelige mængder biogas har de fleste biogasanlæg etableret en efterbehandlings beholder med låg, hvori de opsamler biogas svarende til op til ca. 20% af den mængde, der opsamles i reaktoren. Danmarks Jordbrugsforskning beregnede i 2001 potentialet for at begrænse emissionen af drivhusgasser fra husdyrgødning og organisk affald ved sam-afgasning af gødning og organisk affald i biogasanlæg (Sommer et al. 2001). I beregningerne blev det forudsat, at der blev opsamlet biogas fra den afgassede gylle indtil temperaturen på gyllen var reduceret til et niveau svarende til temperaturen i lagre med ubehandlet gylle. Der findes imidlertid ikke målinger af temperaturer i gyllebeholdere indeholdende ”færdigbehandlet” afgasset gylle og ubehandlet gylle. Derfor var det ved modelberegningerne nødvendigt at antage at den opbevarede gylle havde samme temperatur som lufttemperatur (månedsgennemsnit) - en relativ grov antagelse. Det har derfor været vigtigt at der i dette projekt blev gennemført målinger af temperaturen i gyllebeholdere indeholdende afgasset gylle. Som reference har vi målt temperaturgradienterne i en kvæggyllebeholder samt en svinegyllebeholder. Målingerne Efter måleudstyret var monteret blev temperaturfølerne justeret i laboratoriet ved måling af vandtemperatur i termostateret vandbad med kendt temperatur. Halvvejs inde i måleperioden blev temperaturfølerne kontrolleret igen og det blev vist at de målte vandtemperaturen med et udsving på 0,5%. Der blev målt temperaturgradienter i gyllebeholdere, der modtager afgasset gylle fra Linkogas bogasanlæg, fra Filskov biogasanlæg og fra Århus kommunale værker (Tabel 1). Endvidere er der gennemført målinger i en kvæggyllebeholder på Rugballegård og i en svinegyllebeholder på en ejendom nær Horsens. Ved den første måling registreredes gyllebeholdernes dybde, diameter, overfladelag samt niveauet af gyllen. Ved de efterfølgende målinger registreredes niveauet af gyllen samt overfladelaget før temperaturmålinger. Målingerne blev påbegyndt i marts måned og afsluttet i september. Indledningsvis blev gylletemperaturen målt to gange om måneden i hver gyllebeholder, fra sommeren og frem ændredes målehyppigheden til 1 måling hver 3 uge. Biogasanlæg Reaktoren drives også termofilt på Filskov biogasanlæg, hvor gyllen i et efterbehandlingslager har en hydraulisk opholdstid på 30 dage. I efterbehandlingslageret opsamles 25% af det samlede gasudbytte på anlægget. Det er valgt at udelade en varmeveksler på anlægget fordi der gyllen, der ledes til efterbehandling skal være varm og gyllen fra efterbehandlingen er kold. Århus biogasanlæg har 4 reaktorer hvor to drives termofilt og to mesofilt, i fremtiden vil alle reaktorer drives termofilt. Den afgassede biomasse hygiejniseres og ledes gennem varmeveksler til lagre med betonlåg på anlægget. Det er planen at der skal opsamles gas fra lagrene. Gyllelagre og måling Tabel 1.
*I fremtiden forventes alle fire reaktorer at blive drevet termofilt. Temperaturen af behandlet gylle lagret i mellemlagret blev målt på Filskov. Det var kun muligt at måle vertikalt, fordi beholderen var overdækket og lugen i overdækningen så lille at horisontale og skrå målinger ikke var mulige. Endvidere beholderen blev omrørt konstant så der ikke opstod temperaturgradienter. Der blev også målt temperatur på en decentral gyllebeholder. Lagrene på Århus kommunale lagre var meget dybe (8-12 m) og udformet som en cylinder på en kegle. Lagrene er dækket af betonlåg. Gyllen blev omrørt kontinuert så der var ikke temperaturgradienter, desuden var. Der blev gennemført måling blev der målt 1 m og 7 m fra beholderens kant i de store gyllebeholdere (5000 m3, dybde 12 m). Der blev målt temperaturgradienter i gyllebeholderen hos en svineproducent på Horsens egnen og i kvæg-gyllebeholderen på Rugballegård (Økologisk forsøgsstation tilknyttet Forskningscenter Bygholm). Resultater Målingerne af temperaturen af gylle fra efterbehandlingstanken på Linkogas og i mellemlageret på Filskov biogasanlæg udtrykker temperaturen i gyllen der køres på slutlager. Det ses at gyllens temperatur varier mellem 30 og 40oC og mellem 25 og 40oC på henholdsvis Linkogas og Filskov. Temperaturen er efter varmeveksling (Linkogas) er således lige så høj som efter 30 dages lagring i et efterbehandlingslager (Filskov). Tabel 2.
* udformet som en cylinder på en keglestub
Figur 1. Der er ikke stor variation i temperaturen i forskellige lag af gyllen, hverken vertikalt eller skråt ind i lageret. Temperaturen i flydelaget er den måling der afviger mest fra de øvrige målingerne, dvs. temperaturerne i lag under flydelag/overfladelag Resultatet kan formentlig tilskrives naturlig omrøring og omrøring som følge af tilløb og tømning samt aktiv omrøring ved tømning. Det burde således være muligt at få en repræsentativ måling af gyllens temperatur ved at måle få steder i beholderen under flydelaget (> 0,5 m fra overfladen). På Århus biogasanlæg blev den vertikale temperatur målt 1 m fra kant og 7 m fra kant (Tabel 3), disse målinger viser som ventet at der ikke er temperaturgradienter i omrørt gylle. Tabel 3:
Det ses at gylletemperaturen varierer med lufttemperaturen i lagre med gylle fra Linkogas, Filskov, svineproduktion og kvægproduktion. Gylletemperaturen er i disse beholdere lavere end lufttemperaturen. Ligeledes er temperaturen i gylle fra Filskov om sommeren lavere end temperaturen fra Linkogas. Forskellen skyldes givetvis, at der i sommerperioden er fyldt gylle på beholderen med Linkogasgylle, hvilket bl.a. ses af at indholdet stiger omkring dag 175 i de to Linkogasbeholdere; mens indholdet af gylle i Filskov beholderen er lavt fra dag 140 og til målingernes ophør. I modelberegningerne (Sommer et al. 2001) blev det antaget at temperaturen i lagre med afgasset gylle, der var efterbehandlet, havde en temperatur på niveau med lagret gylle fra svine og kvægproduktion. Målingerne her har verificeret denne antagelse. I modelberegningerne blev det ligeledes vurderet at gylletemperaturen var på niveau med den gennemsnitlige lufttemperatur pr. måned. Måneds middel lufttemperaturen vil være lavere en vores måling af luft temperaturen midt på dagen, den benyttede månedsmiddeltemperaturen er derfor formentlig en god tilnærmelse til gylletemperaturen. Gyllens temperaturen er mellem 25 og 40oC i beholder 1 og 3 på Århus kommunale værker. I de få målinger der findes fra beholder 2 på Århus kommunale værker er temperaturen på niveau med lufttemperaturen. Forskellene skyldes tilførsel og tømning af beholderne. Disse beholdere er overdækkede og metan produceret i gyllen vil blive opsamlet, det er således en fordel at gyllen er varm. Det må imidlertid anbefales, at beholderne fyldes sekventielt og først tømmes når temperaturen er faldet til omgivelsernes temperatur. Konklusion Litteratur Sommer S.G., Petersen, S.O. and Søgaard H.T. 2000. Emission of greenhouse gases from stored cattle slurry and slurry fermented at a biogas plant. J. Environ. Qual. 29, 744-751. 38 Kalibreringsrapport. Dato: 22-08-2002 Rapport: 22-08-2002 A Kontaktperson: Svend Sommer Emne: 6 temperaturfølere (termoelementtråd type T) tilsluttet datalogger Grant 1203 serienr. 1203-00381 temperaturfølerene er monteret på en stang og bruges til bestemmelse af temperaturprofiler i gyllebeholdere. Kalibrerings-Procedure: Termoelementerne nedsænkes i et Heto kalibreringsbad sammen med en referenceføler tilkoblet referenceinstrument* Resultat: Termoelementer tilsluttet Grant 1203:
23-05-2002 Cert. Nr. 200-T-10343. Rumtemperatur: 26 0C. Kalibreringsrapport. Dato: Rapport: 26-08-2002 26-08-2002 A Kontaktperson: Svend Sommer Emne: 6 temperaturfølere (termoelementtråd type T) tilsluttet datalogger Grant 1250 serienr. 125500235 temperaturfølerne er monteret på en stang og bruges til bestemmelse af temperaturprofiler i gyllebeholdere. Kalibrerings-Procedure: Termoelementerne nedsænkes i et Heto kalibreringsbad sammen med en referenceføler tilkoblet referenceinstrument*
*Referenceinstrument: ASL Serienr. 1228 014 076 sporbar til DTI termometrilab. 23-05-2002 Cert. Nr. 200-T-10343. Rumtemperatur: 23 0C. Linkogas - Udløb fra efterbehandlingsbeholder
Filskov - Beholder 2
Linkogas - Blåkærsvej
Linkogas - Lyngkærvej
Filskov-Kolstrupvej
Søvind svineproducent
Rugballegård kvæggylle
Århus-Beholder 1
Århus-Beholder 2
Århus-Beholder 3
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
