Prawidłowe funkcjonowanie biogazowni jest kluczem do uzyskania korzystnego wyniku ekonomicznego całej inwestycji. Niestety w praktyce spotyka się wiele przypadków prostych błędów popełnianych przez operatorów/inwestorów mających wpływ na ponoszone straty.  

Najczęstsze błędy techniczne w biogazowniach: diagnoza i naprawa

W pierwszej kolejności nie należy zapominać, że do prawidłowego działania tych instalacji jest odpowiednia obsługa technologiczna i kontrola podstawowych parametrów środowiskowych i procesowych. Instalacje biogazowe, przy wykorzystaniu procesu fermentacji metanowej, umożliwiają kontrolowaną produkcję biogazu, będącego mieszaniną: metanu (45-74%), dwutlenku węgla (25-54%) oraz śladowych ilości innych gazów (amoniaku, siarkowodoru, azotu, wodoru i tlenu). Produkcja opisywanego gazu jest procesem złożonym, w którym bierze udział wiele różnych mikroorganizmów.  Fermentacja metanowa składa się z czterech, kolejno następujących po sobie etapów: hydrolizy, kwasogenezy, octanogenezy i metanogenezy. W pierwszym z nich złożone związki organiczne (węglowodany, białka i tłuszcze) rozkładane są do związków prostych (cukrów prostych, aminokwasów i kwasów tłuszczowych). Następnie produkty te przekształcane są do kwasów organicznych, alkoholi i gazów (dwutlenku węgla i wodoru). W etapie octanogenezy zachodzi przetworzenie produktów wcześniejszego etapu do octanów. Ostatnim etapem fermentacji jest metanogeneza, gdzie przy udziale bakterii metanogennych produkowany jest metan. Nie należy jednak zapominać, że wszystkie omówione powyżej etapy zachodzą prawidłowo, gdy zapewnione zostaną odpowiednie warunki i parametry procesu. Niestety coraz częściej spotyka się zmniejszenie produkcji biogazu, lub niekiedy nawet jej zatrzymanie ze względu na brak odpowiedniego nadzoru technologicznego i kontroli podstawowych parametrów pracy instalacji takich jak: 

  • temperatura, 
  • pH 
  • zawartość mikro- i makroelementów 

Szczególną uwagę warto zwrócić na zachowanie odpowiedniego pH. Mikroorganizmy biorące udział w poszczególnych etapach fermentacji metanowej rozwijają się prawidłowo w odpowiednim dla nich pH. Z przeprowadzonych do tej pory badań naukowych wynika, że dla bakterii hydrolitycznych i kwasogennych parametr ten powinien mieścić się w przedziale 5,5-6,5 (ale mogą również funkcjonować w pH bardziej zasadowym), natomiast dla bakterii metanogennych w przedziale 6,8-7,8. Przyjmuję się, że ten ostatni zakres jest optymalny dla funkcjonowania wszystkich bakterii fermentacji metanowej. Bardzo istotna jest zatem codzienna kontrola pH w zbiornikach fermentacyjnych. Działanie to pozwala zapobiec zakwaszeniu spowodowanego np. przez przeciążenie zbiornika materią organiczną i zatrzymania produkcji biogazu, co może mieć miejsce przy zbyt szybkiej chęci uzyskania maksymalnej produkcji biogazu.  

Kolejnym przykładem „wpadki” na biogazowni może być dostarczenie do zbiornika inhibitorów tj. substancji które już przy niewielkim stężeniu mogą powodować zahamowanie procesu fermentacji. Mogą one zostać dostarczone do zbiornika fermentacyjnego wraz z podłożem (np. antybiotyki pochodzące od zwierząt gospodarskich, środki dezynfekujące, środki ochrony roślin, rozpuszczalniki i metale ciężkie. W tabeli przedstawiono najważniejsze inhibitory procesu fermentacji metanowej i ich dopuszczalne stężenia. 

Dość powszechnie, do procesu przedostają się zanieczyszczenia mineralne. Ich ilość zależy od rodzaju wykorzystywanego substratu. W przypadku substratów typowo rolniczych, takich jak kiszonka z kukurydzy lub GPS najczęściej występującym zanieczyszczeniem jest piasek, kamienie lub folia, które mogą dostać się do surowca już na etapie jego przygotowywania. Przy stosowaniu obornika bydlęcego największe zagrożenie stanowią różnego rodzaju sznurki nie biodegradowalne. Są to materiały wykorzystywane podczas przygotowywania balotów słomy, które nie zostają odpowiednio usunięte przed wprowadzeniem do zbiornika fermentacyjnego. Zanieczyszczenia te mogą owijać się wokół wirników mieszadeł powodując uszkodzenie elementów uszczelniających a w konsekwencji awarię całego urządzenia.  

Efektem awarii mieszadeł jest rozwarstwianie się mieszaniny fermentacyjnej. W takim przypadku masa zawierającą bakterie metanogenne zbiera się w dolnej części zbiornika ze względu na wyższą gęstość (powstawanie warstwy sedymentu w dolnej części komory). Natomiast biomasa płynna gromadzi się w jego górnej warstwie. Może przyczyniać się to do spowolnienia procesu rozkładu (w wyniku zmniejszenia objętości czynnej zbiornika fermentacyjnego) oraz do tworzenia się warstw ograniczających przepuszczenie gazów (kożucha). Zdarzają się instalacje, w których o po ok. jednym roku eksploatacji warstwa sedymentu osiąga miejscowo wysokość ok. 1 m.  

W związku z tym bardzo istotna jest właściwa eksploatacja i konserwacja urządzeń mieszających.  

Powstanie kożucha w fermentorze

Kożuch, najprościej mówiąc, jest zbitą warstwą biomasy dryfującej na powierzchni pulpy fermentacyjnej. Przyczyny jego powstawania mogą być różne. Jedną z podstawowych jest po prostu działanie zjawisk fizycznych. Powstawanie i unoszenie się pęcherzyków biogazu powoduje unoszenie się cząsteczek biomasy (łączenie w wyniku adhezji). Jest to zjawisko flotacji, które doskonale można zaobserwować  w zbiornikach wyposażonych w pneumatyczny system mieszania cieczy. Inną przyczyną może być nieodpowiednio dobrany system dozowania substratów. Podawanie surowców w systemie „suchym” tj. wprowadzanie substratu w górnej części zbiornika za pomocą podajników ślimakowych, bez wcześniejszego ich rozwodnienia może powodować odkładanie się kolejnych warstw na powierzchni cieczy fermentacyjnej. Może dochodzić do tego również w momencie awarii lub zastosowania niewydajnego systemu mieszania. Powstawanie kożucha jest dość często spotykanym problemem w biogazowniach. Dlatego inwestorzy powinni zwrócić uwagę na niego już na etapie projektowania i zadbać o odpowiednie elementy pozwalające ograniczyć jego powstawania. Natomiast w warunkach eksploatacyjnych można zapobiec powstawaniu kożucha poprzez wykorzystanie specjalistycznego nadzoru technologicznego. Stosując zabiegi zachowawcze właściciel biogazowni może uchronić się przed powstaniem uciążliwego problemu. Natomiast doprowadzenie do powstania, a następnie jego usunięcie jest bardzo kosztochłonne i może wynieść ponad 300 tys. zł. 

Podobne wpisy