[Forside] [Indhold] [Forrige] [Næste]

5. Teknik til behandling af organisk dagrenovation i biogasanlæg

5.1 Biologisk nedbrydning af organiske dagrenovation

Kildesorteret organisk dagrenovation kan nedbrydes anaerobt eller aerobt ved henholdsvis bioforgasning og kompostering. Forskellen mellem kompostering og bioforgasning er primært, at slutproduktet ved kompostering er varme og kompost, hvor varmeproduktionen er vanskelig at anvende til energianvendelse, medens der ved bioforgasning dannes et gødningsprodukt og metan, hvor metanen kan anvendes til energifremstilling af el og varme. Samtidig bevares næringsstofferne bedre ved bioforgasningen, i modsætning til komposteringen, hvor en stor del af kvælstoffet tabes ved ammoniak fordampning.

Figur 5.1: Skematisk forløb af den anaerobe proces

Nedbrydningen af biomasse sker ved et samspil mellem 4 forskellige typer af bakterier. I hovedtræk sker nedbrydningen ved en hydrolyse, hvor biomassen nedbrydes til simplere opløste stoffer (sukkerstoffer, aminosyrer mm.). De simple opløste stoffer omsættes videre til eddikesyre, CO2 og H2 eller til længerekædede syrer som propionsyre og smørsyre. Eddikesyre, CO2 og H2 omsættes til metan og kuldioxid af metanogene bakterier, medens de længerekædede syre omsættes til eddikesyre af acetogene bakterier og herefter af metanogene bakterier til metan og kuldioxid. Den producerede biogas består af 55-70% CH4 og 30-45% CO2.

5.2 Metoder til omsætning af organisk dagrenovation i biogasanlæg

Der er udviklet en lang række anlægskoncepter til anaerob udrådning af organiske dagrenovation. De metoder, der anvendes til udrådning af organisk dagrenovation, kan opdeles i 2 hovedgrupper: Separat bioforgasning og bioforgasning sammen med flydende affald:

Tabel 5.2: Behandlingsmåder for kildesorteret organisk dagrenovation

I udlandet er der i stor udstrækning valgt løsninger, hvor der anvendes en separat bioforgasning ved en "tør" proces (Valorga, Kompogas, Dranco). Dette hænger sammen med, at de fleste af de udenlandske anlæg, der udrådner organisk dagrenovation, er etableret i forbindelse med større byer, hvor der ikke har været mulighed for integrerede løsninger (samudrådning med andre affaldsprodukter), og hvor der ikke har været afsætning af flydende gødning i omegnen. Ved den tørre udrådningsproces produceres der imidlertid stadig en betydelig mængde flydende gødningsprodukt, som i de fleste tilfælde renses som spildevand. Den miljømæssige gevinst ved denne type anlæg er derfor begrænset. Det kan dog ikke heraf udledes, at selve udrådningen ved separat bioforgasning giver en miljømæssig ringere gevinst. Det kan blot konkluderes, at manglende engagement fra landbruget omkring et sådant anlæg vanskeliggør en optimal udnyttelse af gødningsstofferne.

I Danmark er der etableret 2 hovedtyper anlæg, dels integrerede løsninger, hvor den organiske dagrenovation behandles i biogasfællesanlæg og dels en separat løsning, hvor affaldet behandles uden anvendelse af husdyrgødning, som det har været tilfældet på Nordsjællands Biogasanlæg.

Behandlingen af kildesorteret organisk dagrenovation i biogasanlæg kan opdeles i følgende 3 hovedprocesser:

5.3 Forbehandling (neddeling og sortering)

Kildesorteret organisk dagrenovation har en meget inhomogen sammensætning og kan indeholde større eller mindre mængder fremmedstoffer (plastposer anvendt til indsamling, fejlsorteringer af plast, glas, metal mm.). Derfor er det oftest nødvendigt at foretage en eller anden form for neddeling og opblanding inden eller under processen, ligesom der skal foretages en separering før eller efter processen.

Kravene til forbehandlingen varierer afhængigt af det indsamlede materiale samt af anlæggets opbygning.

Neddeling
Neddelingen kan afhængigt af den valgte indsamlingsordning og det anvendte udrådningskoncept have forskellige formål. Ofte sker der både en grovneddeling og en finneddeling af affaldet.

Grovneddelingen har til formål dels at åbne plastposerne inden en efterfølgende frasortering af fremmedstoffer, dels at neddele større emner.

Der findes en række forskellige grovneddelere, og hvilken neddeler der er bedst, afhænger af det indsamlede materiale og den efterfølgende sorteringproces. I de fleste tilfælde er det ønskeligt, at det organiske materiale neddeles så fint som muligt, medens plastikposerne af hensyn til den efterfølgende frasortering bør neddeles mere skånsomt.

Der findes en lang række forskellige grovneddeler typer:

Hammermøller
En hammermølle fungerer ved, at et antal roterende slagler, med stor kraft neddeler affaldet. Ved denne type neddeling bliver det organiske materiale neddelt, medens plastikposerne kun bliver neddelt i mindre omfang. Hammermøllen sikrer således et optimalt produkt for sortering af plastposer. Ulempen ved hammermøllen er en høj anskaffelsespris og et stort effektbehov.

Der findes flere forskellige fabrikater: Doppstadt, TIM maskinfabrik m.fl. Referenceanlæg: AFAU.

Knivmøller
Neddeleren fungerer ved, at et antal tromler, påsat udskiftelige skiveknive, roterer mod hinanden. Affaldet rives og skæres i stykker. Plasten neddeles i forholdsvis ens stykker. Anskaffelsesprisen er forholdsvis stor.

Fabrikater: Kruger Waste System
Referenceanlæg: Århus komposteringsanlæg.

Skrueneddelere
Neddeleren er opbygget af et antal snegle, hvor der på enderne af disse er påsat knive. Denne opbygning bevirker, at affaldet bliver skruet frem til knivene, der skærer affaldet i mindre stykker.

Fordelen ved skrueneddeleren er et forholdsvist lavt effektbehov og en forholdsvis lav anskaffelsespris. Ulempen er, at det er vanskeligt at sikre, at plasten neddeles til en ensartet størrelse.

Fabrikater: Maskinfabrikken ACTA A/S
Referenceanlæg: Herning Kommunale Værker (Knudmosen), Noverens Komposteringsanlæg.

Skrueblandere
Skrueblanderen (mikseren) fungerer ved, at et antal roterende knive eller snegle ælter affaldet i en passende periode, indtil poserne er åbnet, og det organiske materiale er tilstrækkeligt neddelt. Når affaldet har en passende konsistens, lukkes materialet ud, og en ny portion tilsættes mikseren. Fordelen ved mikseren er, at materialet kan neddeles til den ønskede størrelse, alt efter hvor lang tid mikseren kører.

Fabrikater: Doppstadt m.fl.
Ingen referencer i Danmark.

Pulpere
Pulperen er opbygget omkring en cylinder, hvori der sidder en centralt placeret rotor. Den centrale rotor bringer opløsningen i beholderen i kraftig rotation. Ved rotoren opstår store hastighedsforskelle mellem rotorens yderkanter (knive) og den omkringliggende opløsning. Herved rives og skæres partikler i opløsningen over. Pulperen anvendes hovedsageligt i papirindustrien til opløsninger med en tørstofprocent på 3-4, men ved at benytte specielt store rotorer i forhold til beholdervolumen er det muligt at benytte princippet for organiske dagrenovation fortyndet til 15% tørstof.

Pulperen anvendes både til neddeling og separering. Emner med en lille vægtfylde, såsom plast, vil flyde ovenpå i en roterende bevægelse. Der findes udstyr, som automatisk opfanger sådanne emner i pulperen. Tunge emner som sten og metalstykker slynges ud mod siderne og kan opsamles fra bunden.

Referenceanlæg: Nordsjællands Biogasanlæg

Fordele og ulemper ved forskellige typer neddelingsudstyr er angivet i nedenstående tabel.

Tabel 5.3: Vurdering af fordele/ulemper ved neddelingsudstyr
+++Lavt effektbehov. Velegnet til selektiv neddeling af plast, lav pris, lave driftsomkostninger.
+Højt effektbehov. Ikke velegnet til selektiv neddeling af plast, høj pris, høje driftsomkostninger.

Finneddeling
Finneddeling af affaldet efter grovneddelingen i forbindelse med behandling af affaldet i biogasanlæg er ofte nødvendig for at kunne håndtere materialet i varmevekslere, pumper m.m. Finneddelingen finder oftest sted efter, at affaldet er blevet separeret for plast og opblandet i flydende medie, men i enkelte tilfælde finder finneddelingen sted i tør tilstand (Kristiansstad, Grindsted). Finneddelingen kan udføres med forskellige typer maceratorer.

Hvis opvarmning af affaldet kan ske uden varmevekslere, f.eks. med varmespiraler i rådnetanken, vil finneddelingen kunne undgås.

Separering
Formålet med at separere det grovneddelte affald er at fjerne den største mængde plast og fejlsorteringer inden biogasprocessen. Hvis der ikke har været anvendt plastposer i køkkenet ved indsamlingen, er det muligt at undgå sortering af affaldet før biogasprocessen. På anlæg, hvor den indendørs opsamling i husstanden sker i papirposer, kan en frasortering af plast inden biogasprocessen således undlades. På biogasanlægget i Grindsted og på det svenske biogasanlæg i Kristiansstad sker der således ingen forsortering af plast. På flere anlæg sker der ud over plastfjernelse en frasortering af metaldele i magnetseparator.

I de fleste tilfælde er det nødvendigt at udføre en separering både før og efter biogasprocessen, fordi forsorteringen ikke er tilstrækkelig effektiv til at fjerne alle fremmedlegemer.

Følgende separatortyper er de mest anvendte til forsortering af dagrenovation:

Rullesigte
Sigten fungerer ved, at der på et antal aksler er monteret en række excentriske skiver. Det finere materiale bliver frasigtet, mens de større materialedele bevæger sig op over skivernes længderetning og bliver kastet ud ved enden af sigten. Princippet bliver anvendt i Studsgård og på Noverens anlæg i Audebo. Fordelen ved princippet er lav anskaffelsespris og enkel teknologi.

Forhandler: Maskinfabrikken ACTA

Tromlesigte
Sigten fungerer ved, at neddelt affald tilføres en roterende tromle. Tromlen er opbygget som en sold, således at den organiske fraktion, som er tungere og mere findelt end resten, falder gennem huller i tromlen. Den lettere del, som hovedsageligt består af plastik, vil blive transporteret til enden af tromlen, hvorfra det føres videre til en container. Tromlesorteringen har ved forsøg givet en meget ren organisk fraktion og en forholdsvis lille frasortering. Sorteringen i tromle kan kombineres med en vindsigtning, der forbedrer resultatet.

Princippet anvendes på flere udenlandske anlæg og har været anvendt på forsøgsanlægget i Hillerød og i Sinding.

Fabrikat: TIM maskinfabrik, Doppstadt m.fl.

Vindsigtning
Sigten fungerer ved, at den organiske dagrenovation gennemblæses med luft, og at det lette materiale såsom plastik bliver blæst væk i et kanalsystem. Der foreligger indtil dato ikke, så vidt vides, resultater med anvendelse af vindsigter til sortering af neddelt organisk dagrenovation.

Pulper
Pulperen fungerer både som neddeler og plastfjerner. Plasten fjernes fra overfladen af det pulpede affald med rivesystemer eller lignende. Pulpesystemet har været anvendt på biogasanlægget i Helsingør.

For tromlesigter og rullesigter gælder, at sigteeffektiviteten er meget afhængig af sigtehulsstørrelsen. Jo mindre sigtehulsstørrelse, des renere organisk fraktion og større sigterest. Ved separeringen er man således nødt til at finde en passende balance mellem renheden af den organiske fraktion og sigterestens størrelse.

Der er erfaring med anvendelse af både tromlesortering og rullesigtesortering. I forbindelse med Sinding Biogasanlæg blev der i en længere periode (1994-1995) anvendt en tromlesortering til kildesorteret affald fra Århus. I denne periode blev der frasepareret 10-14 vægtpct. I samme periode blev der på det samme affald udført forsøg med ACTA-rullesigte i forbindelse med komposteringsanlægget i Århus. Ved dette forsøg blev der frasorteret 12-18 vægtpct. Det tyder således på, at en tromlesortering giver en lidt mindre sigterest, men der er ikke udført tilstrækkeligt med forsøg til at underbygge dette, ligesom renheden af den organiske fraktion efter sorteringen i de to tilfælde ikke er vurderet.

Herning Kommunale Værker etablerede i 1996 et permanent forsorteringsanlæg, hvor der anvendes en rullesigte. Anlægget har indtil videre hovedsageligt været anvendt til affald fra Helsingør. Sigteresten ved dette forsorteringsanlæg har været på ca. 30% og er således væsentligt højere, end tidligere forsøg har vist. En væsentlig grund til den store sigterest kan være, at der i indsamlingskriterierne medtages bleer i den organiske fraktion.

I forbindelse med Noverens komposteringsanlæg er der etableret et forsorteringsanlæg efter samme princip som anlægget i Herning, hvor der rapporteres om en sigterest på over 30%, til trods for, at kun en mindre mængde af affaldet, der tilføres dette anlæg, indeholder bleer.

De foreløbige konklusioner omkring forsortering er, at det er muligt at frasortere plast med tromlesigte eller rullesigte. Det vil være muligt, at begrænse sigteresten til omkring ca. 10-15 vægtpct. På nuværende forsorteringsanlæg, hvor rullesigte princippet anvendes, er frasorteringen ca. 30 vægtpct.

5.4 Proces

Siden 1987 er der i Danmark sket en betydelig udvikling af biogasfællesanlæg til behandling af gylle og industriaffald fra slagterier, fiskeindustri eller andre levnedsmiddelvirksomheder. Der er aktuelt 19 større biogasfællesanlæg i drift. De anlægstyper, der anvendes, er beregnet til behandling af flydende og relativt homogene materialer. Processen er almindeligvis 1-trins kontinuert udrådning. Processen foregår ved mesofil (ca. 37°C) eller termofil (ca. 55°C) temperatur.

Procesmæssigt kan biogasfællesanlæggene forholdsvist enkelt ombygges til også at behandle organisk dagrenovation, ved at affaldet inden indfødning i reaktoren opblandes i flydende medier. Teknisk volder selve opblandings-, opvarmnings- og indfødningsproceduren dog stadig vanskeligheder, primært på grund af et højt indhold af plastik og andre fremmedlegemer i affaldet. Det er således vanskeligt med de typer forbehandlingsudstyr, der anvendes i Danmark, at opnå en passende renhed af det organiske materiale, der tilføres biogasanlæggene uden samtidigt at frasortere en meget stor restfraktion. For at undgå at frasortere en for stor restfraktion er det således nødvendigt, at biogasanlæggene modtager affaldet med et relativt højt plastindhold.

Nogle af de vanskeligheder, der er forbundet med behandlingen af organisk dagrenovation i biogasfællesanlæg, kan dog mindskes ved at opbygge anlæggene anderledes. Opvarmning af affaldet i varmevekslere bør således undgås, og i stedet ske ved opvarmning med varmespiraler i reaktortanken.

Parallelt med opførelsen af biogasfællesanlæggene er der i Helsingør opført et biogasanlæg specielt konstrueret til organisk dagrenovation. Teknisk og procesmæssigt adskiller anlægget i Helsingør sig grundlæggende fra biogasfællesanlæggene. Udrådningen sker i modsætning til biogasfællesanlæggene ved en flertrinsproces, hvor selve metaniseringen sker i et biofilter.

I udlandet findes der endvidere en række anlægskoncepter, hvor den organiske dagrenovation udrådnes "tørt" (Valorga, Dranco, Kompogas). Disse anlæg adskiller sig ligesom anlægget i Helsingør markant fra biogasfællesanlæggene med hensyn til teknik, biomassegrundlag og hovedformål. Formålet med anvendelse af organiske dagrenovation i biogasanlæg i Danmark, er at opnå maksimal genanvendelse af affaldet i form af gødning og energi, medens gødningsfraktionen i de udenlandske anlæg oftest betragtes som spildevand, der bliver tilført rensningsanlæg. De udenlandske anlæg har derfor mere karakter af affaldsbortskaffelsesanlæg med energiudvinding.

5.5 Efterbehandling

Formålet med efterbehandlingen i biogasfællesanlæg er oftest at fraseparere den mængde plastik og andre uønskede materialer, der ikke er blevet fjernet i en eventuel forbehandling for at sikre en gødningsfraktion uden indhold af uønskede fremmedlegemer.

Disse reststoffer kan fjernes ved forskellige separatortyper. Typisk anvendes skruepresseprincippet til eftersepareringen.

I udenlandske anlæg anvendes efterbehandlingen oftest til at adskille det udrådnede materiale i en fast og en flydende fraktion, hvor den faste del oparbejdes til et kompostprodukt ved en efterkompostering, medens den flydende fraktion, der indeholder den største mængde af gødningsstofferne, ofte betragtes som spildevand, der oprenses i rensningsanlæg.

Kvaliteten af gødningsfraktionerne i de udenlandske anlæg er forskelligt for de enkelte anlæg. Anlæggene i Schweiz har således gødningsprodukter af høj kvalitet, fordi der sker en håndsortering af affaldet inden bioforgasningen, og gødningsprodukterne udnyttes oftest til jordbrugsformål.