Metody kontroli odorów z biogazowni

Jednym z częściej podkreślanych problemów wynikających z funkcjonowania biogazowni są dla okolicznej ludności odory, co najczęściej wiąże się z wykorzystywaniem w instalacji biogazowej odpadów pochodzących m.in. z intensywnej produkcji zwierzęcej, przetwórstwa spożywczego oraz strat z procesów ich dystrybucji/konsumpcji czy odpadów komunalnych.

W wyniku degradacji odpadów organicznych przez organizmy beztlenowe produkowany jest nie tylko użyteczny metan, ale również silnie cuchnące gazy oraz inne związki, w tym siarkowodór, amoniak, lotne kwasy tłuszczowe etc. Uwalnianie któregokolwiek z tych związków, a zwłaszcza siarkowodoru, w lokalnym środowisku wiąże się z ryzykiem spowodowania znacznych uciążliwości, co w rezultacie może prowadzi do licznych skarg od mieszkańców oraz przedsiębiorstw znajdujących się w pobliżu. Należy podkreślić, że sam siarkowodór może być wykryty w powietrzu przez co najmniej połowę ludności już w tak niskim stężeniu jak 0,47 ppb (części na miliard, mikrogramów na metr sześcienny powietrza). Oznacza to, że wymagana jest większa uwaga i wysiłek w zakresie projektowania oraz zarządzania zakładami beztlenowej fermentacji, zarówno mezofilnych (niższa temperatura), jak i termofilnych (wyższa temperatura). Mając na uwadze wzrostowy trend w ilości nowo powstających zakładów oraz ich coraz częstsze lokowanie w pobliżu miast i wsi, należy zastosować rozwiązania przeciwdziałające samoczynnemu uwalnianiu się lotnych środków wonnych na każdym z etapów funkcjonowania. Miejsca i procesy będące źródłem uwalniania odorów:

• przyjmowanie surowców, które już zaczęły beztlenową degradację (gnicie) do zbiorników oraz pojemników – nie są to zbiorniki ciśnieniowe i dlatego nie są zamknięte,
• sortowanie i ładowanie komór fermentacyjnych na miejscu,
• zbieranie i przetwarzanie wytwarzanego gazu, w celu oddzielenia metanu od innych gazów,
• opróżnianie beztlenowych komór fermentacyjnych na koniec procesu fermentacji,
• obróbka fermentatu, np. odwadnianie w celu zebrania ciał stałych, utlenianie aerobowe przed rozrzuceniem na polach jako nawóz itp.,
• utrzymanie, modyfikacje zakładów i czyszczenie.

Metody kontroli odorów

Istnieje kilka sprawdzonych metod kontrolowania i przeciwdziałania uwalnianiu się wonnych gazów i związków, które mogą zostać wdrożone, aby beztlenowe komory fermentacyjne w dalszym ciągu były korzyścią dla lokalnej społeczności, a nie uciążliwą niedogodnością. Zakład powinien być tak zaprojektowany, aby wszystkie procesy związane z fermentacją beztlenową odbywały się w zamkniętych budynkach/kontenerach. Wymuszone usuwanie powietrza jest stosowane w celu ciągłego utrzymania ujemnego ciśnienia powietrza wewnątrz, a powietrze następnie odprowadzane jest do atmosfery poprzez zastosowanie jednego z poniższych rozwiązań:

1. Szeregu wieżowych płuczek wodnych wypełnionych otwartymi wkładami z tworzywa sztucznego, w których powietrze jest wyciągane ku górze przez wkłady w kierunku przeciwnym do przepływu wody zawierającej roztwór substancji chemicznych do absorbowania i neutralizacji amoniaku, siarkowodoru i innych związków zapachowych. Roztwór chemiczny wymaga procesu utylizacji w celu usunięcia rozpuszczonych soli poprzez system oczyszczania zainstalowany na terenie zakładu albo musi zostać przekazany specjalistycznej firmie gospodarowania odpadami do dalszej utylizacji poza zakładem.
2. Filtrów z aktywnym węglem do pochłaniania amoniaku, siarkowodoru itd. Wkłady w filtrach aktywnego węgla muszą być regularnie wymieniane. Pozwoli to zapobiec ich nasyceniu przez absorbowane gazy i obniżeniu wydajności działania – wkłady mogą zostać odesłane do obróbki cieplnej, po czym mogą być ponownie wykorzystane.
3. Biofiltrów powietrza – są to wieże lub inne pojemniki zawierające rozdrobnione drewno lub podobne wkłady, stale nawilżane wodą, tak aby w biofilmie mogły rozwijać się bakterie tlenowe i grzyby, które biologicznie utleniają amoniak, siarkowodór itd., do wody i rozpuszczalnych związków bezzapachowych. Powietrze jest zasysane do góry i przepuszczane przez wkłady, które nawilżane są przez strużki wody oraz rozpuszczone składniki odżywcze (w celu utrzymania biofilmu). Główną wadą biofiltrów powietrza jest to, że stają się w pełni wydajne jedynie wtedy, gdy na wkładach wytworzy się biofilm. Muszą być również przez cały czas nawilżone oraz dotlenione dzięki utrzymaniu właściwego przepływu powietrza. W zimnym klimacie biofiltry mogą wymagać izolacji/ogrzewania w zależności od temperatury przepływającego powietrza.

Beztlenowy proces rozkładu jest całkowicie odizolowany/szczelny, gdyż jest to konieczne do zebrania wytworzonego biogazu. Jednakże niezmiernie istotne jest właściwe zarządzanie procesami przyjmowania i obsługi materiału surowcowego, zwłaszcza żywności/mięsnych produktów ubocznych oraz odpadów zwierzęcych pochodzących z intensywnej produkcji bydła, trzody chlewnej, drobiu itp., w celu ochrony ludności lokalnej przed uciążliwością odorów uwalnianych w trakcie rozkładu surowców. Przetworzony fermentat z komór fermentacyjnych, zwłaszcza z mezofilnej fermentacji najczęściej wykorzystywanej do wytwarzania biogazu z odpadów bydlęcych i trzody chlewnej, rozpylany jest na polach jako nawóz. O ile fermentat nie został poddany dodatkowemu procesowi fermentacji tlenowej w celu usunięcia amoniaku, siarkowodorów itp. oraz jest właściwie dotleniony przed rozpyleniem, rozrzucony fementat będzie wydzielać znaczne ilości uciążliwych odorów do czasu, gdy zdominuje tlenową aktywność biologiczną oraz zostanie wchłonięty przez glebę. Kontrolę nad uwalnianiem odorów w czasie wtórnej fermentacji tlenowej można osiągnąć tylko przez prowadzenie procesu w zamkniętych zbiornikach, w których odpowietrzanie do atmosfery jest rozwiązane w jeden z powyżej opisanych sposobów.

Poza beztlenowymi komorami fermentacyjnymi wybudowanymi w odosobnionych miejscach z dala od miast i wsi, konieczne jest stosowanie dodatkowych rozwiązań kontrolnych. Dla aktywnej kontroli odorów konieczne jest umiejscowienie sieci dysz rozpylających wokół głównych części infrastruktury, w których dochodzi do wydzielania nieprzyjemnych zapachów. Dysze te będą rozpylać pod ciśnieniem rozcieńczony, wodny aktywny środek chemiczny neutralizujący uwalniane wonie. Im mniejszy rozmiar kropel rozpylacza, tym większa powierzchnia, na której zostanie dana substancja rozpylona, co zarazem znacząco zwiększa skuteczność preparatów chemicznych przechwytujących/neutralizujących odór. Wysokociśnieniowe (60-70 barów) systemy rozpylające są bardziej skuteczne niż niskociśnieniowe systemy rozpylające (5-15 bar). Wynika to z faktu, iż systemy wysokociśnieniowe wytwarzają mniejsze krople, na ogół 10-15 mikronów średnicy, niż systemy niskociśnieniowe, które wytwarzają kropelki zazwyczaj o średnicy aż 20-50 mikronów. Często bardziej korzystnym i zwiększającym wydajność systemów kontroli zapachów przy jednoczesnym zastosowaniu mniejszej ilości dysz, jest połączenie tych dysz zwężkami Venturiego, które zapewniają skuteczniejsze rozpylanie kropel oraz mieszanie z powietrzem. Układ dysz i zwężek Venturiego na terenie zakładu jest bardzo ważny dla zapewnienia skutecznej i efektywnej kontroli odorów. Przy projektowaniu należy wziąć pod uwagę wiele czynników, jak np. bliskość społeczności lokalnych, dominujący kierunek wiatru, potencjalną intensywność uwalnianych gazów o nieprzyjemnym zapachu z poszczególnych elementów zakładu fermentacji itp.

Środki chemiczne kontrolujące odory

Wybór środka chemicznego do kontroli odorów jest bardzo ważny, jako że na rynku istnieje wiele produktów, które zawierają tylko perfumy oraz ewentualnie niektóre środki powierzchniowo czynne. Ten typ produktu ledwo maskuje nieprzyjemne wonie, pozostawiając zapach wciąż obecny, bez neutralizacji jego źródła. Właściwy preparat chemiczny do kontroli odorów będzie silnie skoncentrowany oraz będzie zawierać szereg aktywnych składników, które wchodzą w specyficzne reakcje i neutralizują problematyczne zapachy: amoniaku, siarkowodoru itp., aby zapewnić, że są zarówno skuteczne, jak i rozsądne kosztowo. Oprócz przyjemnego zapachu i olejków eterycznych produkt do kontroli odorów powinien zawierać szereg innych związków chemicznych, w tym m.in.:

• niejonowych i kationowych środków powierzchniowo czynnych do rozpuszczenia perfum/olejków eterycznych w preparacie oraz rozpuszczenia lotnych związków organicznych uwalnianych do powietrza,
• kwasy organiczne do neutralizacji amoniaku i innych związków amoniakalnych,
• specyficzne estry długołańcuchowych kwasów tłuszczowych, które reagują i neutralizują siarczki wodoru oraz inne lotne substancje siarczków.

W zależności od materiału produkcyjnego dostarczanego do beztlenowych komór fermentacyjnych (zwłaszcza odpadów pochodzenia zwierzęcego) oraz procedur traktowania fermentatu, różne aerozole z surowca/fermentatu zawierające bakterie patogeniczne/grzyby, mogą zostać wypuszczone do powietrza i w konsekwencji stanowić realne zagrożenie dla zdrowia personelu zakładu oraz ludności zamieszkującej pobliskie tereny. W sytuacji podejrzenia, iż takie aerozole mogą powstawać na terenie zakładu fermentacji beztlenowej, ryzyko to może zostać zneutralizowane poprzez zastosowanie specjalistycznych środków kontroli odorów, zawierających synergiczne połączenie mieszanek kationowych środków biobójczych, które zabiją większość bakterii gram-dodatnich i gram-ujemnych w momencie kontaktu (dla bezpieczeństwa, dobrane kationowe biocydy powinny posiadać stosowne dopuszczenia do stosowania w przypadku ryzyka pośredniego kontaktu środków chemicznych z żywnością).

Aby zminimalizować koszty operacyjne związane ze stosowaniem systemów kontroli odorów, środek chemiczny powinien być w formie superkoncentratu, który dawałby rozcieńczyć się przynajmniej w proporcjach 1 jednostka preparatu do 500 jednostek czystej wody. Większość tego typu produktów dostępna na rynku jest rozpuszczalna zaledwie w proporcjach 1 jednostka środka do 100 lub 200 czystej wody. Użycie superskoncentrowanych preparatów niesie za sobą dalsze korzyści:

• redukcja kosztów transportu o 60 proc. lub więcej, wymagane jest mniej miejsca do magazynowania/logistyki w porównaniu do konwencjonalnych preparatów kontroli lotnych związków organicznych,
• prace bieżące oraz konserwacyjne w celu uzupełnienia zbiorników z koncentratami kontrolującymi odory zmniejszone są o co najmniej 60 proc.

Podsumowując, kombinacja rozwiązań do traktowania gazów wytworzonych w procesie oraz systemu aktywnej kontroli odorów zapewni, że ludność okolicznych miast i wsi nie będzie narażona na ciągłe odczuwanie negatywnych oraz uciążliwych odorów wydzielanych z biogazowni.

Autorzy: Mike Levey, Łukasz Michałowski, Global Advantech Resources Limited

Materiał ukazał się w „Magazynie Biomasa” 11/2016.

Zdjęcie: German Biogas Industry