Biokaasureaktorien kuormituksen vaikutus biokaasuntuotantoon ja mädätelaatuun

Abstract

Insinöörityö tehtiin Helsingin seudun ympäristöpalveluille Ämmässuon ekoteollisuuskeskukselle. Työn tavoitteena oli selvittää biokaasureaktoreiden kuormituksen vaikutus biokaasuntuottoon, sen laatuun ja mädätteen laatuun. Lisäksi tavoitteena oli määrittää laitokselle optimaalisin syötemäärä. Työssä tutkittiin myös ulkolämpötilan vaihteluiden vaikutusta biokaasuntuottoon sekä kartoitettiin laskennallisesti biojätteen välivaraston, eli bunkkerin ihanteellista täyttöastetta ja maksimisyöttöä viikonlopun aikana. Tarve selvitystyölle nousi tulevasta biojätteen käsittelyn prosessimuutoksesta, jonka seurauksena suurempi osuus biojätteestä ohjataan biokaasuntuotantoon kompostin sijasta. Tarkoituksena oli kartoittaa, miten ekoteollisuuskeskuksessa toteutettava prosessimuutos ja sen seurauksena kasvavat syötemäärät tulevat vaikuttamaan biokaasuntuottoon ja mädätteen laatuun reaktorien testikuormitusten avulla.

Työssä analysoitiin graafisesti syötemäärien vaikutusta biokaasuntuotannon kannalta keskeisiin parametreihin reaktorien testikuormitusten ajalta lokakuun 2023 ja marraskuun 2024 välillä. Tarkasteltaviin parametrejä olivat biokaasuntuotto, suhteellinen kaasuntuotto, suhteellinen metaanintuotto sekä metaanin prosentuaalinen osuus biokaasussa. Tämän lisäksi mädätteen laatua arvioitiin kiintoainepitoisuuden, pH-arvon, propionihapon ja VOA/TIC-suhteen perusteella.

Tulosten perusteella suhteellisen kaasuntuoton ja suhteellisen metaanintuoton laskevan syötemäärien ja laitoksen ulkolämpötilan noustessa. Samanaikaisesti metaaninprosentuaalisen osuuden havaittiin kasvavan lämpötilan noustessa ja vastaavasti laskevan lämpötilan laskiessa. Laitoksen optimaaliseksi syötemääräksi määritettiin 60 tonnia vuorokaudessa reaktoria kohden. Laskennallisesti bunkkerin optimaalinen täyttöaste oli 74,3 %. Laitoksen maksimisyöttö kahden päivän viikonlopulle osoittautui olevan 6,6 tonnia tunnissa, ja kolmen päivän viikonlopulle syöttömäärä oli 4,7 tonnia tunnissa. Mädäteanalyysin perusteella todettiin, että syötemäärien noususta huolimatta prosessiolosuhteet säilyivät suotuisina tarkasteltujen parametrien osalta eivätkä ylittäneet niille asetettuja raja-arvoja.