2014-12-05
1
Erfarenheter från projektet ” Utvärdering av biogasanläggningar på gårdsnivå”
Utvärdering av viskositet och omrörningsmetoder vid gårdsbiogasanläggningar
2014-11-24
JTI – Institutet för jordbruks- och miljöteknik
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
0 5 10 15 20 25 30
Disposition
• Bakgrund och lite teori
• Slammets egenskaper
• Elbehov
• Slutsatser/diskussion
Bakgrund och teori
Varför omrörning?
• bottensediment
• svämtäcke
• substratet skall fördelas i hela volymen
• temperaturen är lika i hela volymen
• jämn biogaskvalitet erhålls
Vad påverkar elbehovet?
• Rötkammarinnehållets reologiska egenskaper (viskositet)
• Partiklar (storlek och densitet)
• Fibrer och dess storlek
• Rötkammarens utformning
• Typ av omrörare och bafflar
• Placering av omrörare
• Driftsstrategi
Rötkammareinnehållets
egenskaper
2014-12-05
2 Partiklar
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
SF NF N NF NSFR N N N N N S NSF SF S S N N S N NF S S NF S NR SR
Andel av våtvikt (%)
< 1mm 2>x>1 mm 4>x> 2mm
> 4mm
Densitet
970 980 990 1000 1010 1020 1030 1040
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00
Densitet (kg/m3)
TS-halt
Viskositet
𝜇 = 𝐾 𝑑𝑢 𝑑𝑦
𝑛−1
y = 2,5699x-0,609 R² = 0,9534
y = 0,1088x-0,533 R² = 0,8851 0
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
0 5 10 15 20 25 30
Viskositet (Pa.s)
Skjuvhastighet (1/s)
Viskositet
-0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
1,50 2,50 3,50 4,50 5,50 6,50 7,50 8,50
Flödesbeteende och flödeskonsistens
TS-halt
Flödeskonsistensen (K)
Flödesbeteendet (n)
𝜇 = 𝐾 𝑑𝑢 𝑑𝑦
𝑛−1
Energiförbrukning för omrörning
- litteratur och uppmätta värden
Literatur och andra referensvärden
Gård TS-halt Rötkammar-
volym (m3aktiv)
Elbehov Wh/h och m3
Referens
Hagavik Ca 7 % 450 7,5 Brown m.fl. (2010)
Stomen -- 90 5,6 Gustavsson och Ellegård
(2004) Sötåsen (nötflyt- och
kycklinggödsel)
Ca 8 % 260 8 Edström m.fl. (2013)
Sötåsen (nötflytgödsel och djupströbädd)
Ca 8 % 260 11 Edström m.fl. (2013)
Sötåsen (Nötflytgödsel och Hästgödsel)
Ca 8 % 260 13 Olsson m.fl. (2014)
BMP04 (Tyskland) -- 2x 1 100 2,2 FNR 2005
BMP16 (Tyskland) -- 692+905 4,7 FNR 2005
BMP42 (Tyskland) -- 622+1 106 1,0 FNR 2005
BMP44 (Tyskland) -- 622+847 3,5 FNR 2005
BMP45 (Tyskland) -- 804 6,5 FNR 2005
BMP46 (Tyskland) -- 2x 789 5,6 FNR 2005
Pilot Tyskland 11 % 190 6,5 Fischer 2014
Pilot Tyskland 7 % 190 4,9 Fischer 2014
JTI mobila pilot 5-7 % 5 15 ----
2014-12-05
3 Viskositet, partiklar och elbehov
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Elbehov (Wh/h och m3 aktiv rötkammarvolym)
Skenbar viskositet (mPa.s)
Mer än 1 % av våtvikt Mindre än 1 % av våtvikt Bestämning av partiklar ej genomförd Partiklar större än 4 mm utgör:
Storlek och elbehov
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Elbehov (Wh/h och akriv rötkammarvolym)
Aktiv rötkammarvolym (m3)
0-50 mPa.s 50-100 mPa.s
>100 mPa.s Skenbar viskositet
Indelning av omrörartyper Typ av omrörare, driftsstrategi och upplevda problem
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Normaliserat elbehov (Wh/h och m3 aktiv rötkammarvolym)
Skenbar viskositet (mPa.s)
Dränkbar propelleromrörare
Sidomonterad propelleromrörare Toppmonterad propelleromrörare Pumpomrörare Kombinationer Rapporterat feldimensionering av omröarssystem eller andra problem
Rör om hårt
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
0 20 40 60 80 100 120 140
Wh/h&m3
Skenbar biskositet (mPa.s)
Nöt Svin Bland
Slutsatser
• Många anläggningar med högt elbehov för omrörning
• Designen av omröraren är avgörande för vilka material som går att röta
• Handhavande viktigt
2014-12-05
4
www.jti.se
Henrik Olsson (Projektledare) JTI - Institutet för jordbruks- och miljöteknik Box 7033, SE-750 07 Uppsala Tel: +46(0)10-516 69 36 E-mail: Henrik.Olsson@jti.se Internet: www.jti.se
Varvtal och grad av omrörning
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Elbehov (W/m3)
Varvtal rpm
Axeleffekt Eleffekt
