Opis najważniejszych badań oferowanych przez laboratorium

Badania materiałów wsadowych

Wszystkie surowce (odpady) przeznaczone do utylizacji na drodze fermentacji metanowej są w laboratorium poddawane analizom, których wyniki pozwalają przewidywać ilość i jakość biogazu jaką można z nich otrzymać. Na ich podstawie można również komponować mieszanki surowców i określić optymalne w danym etapie fermentacji obciążenie komory fermentacyjnej.

Badania wstępne materiałów wsadowych obejmują oznaczenia parametrów takich jak:
1)    Sucha masa;
2)    Sucha masa organiczna;
3)    ChZT;
4)    pH;
5)    Azot ogólny Kjeldahla;
6)    Azot amonowy;
7)    Ogólny Węgiel Organiczny;

W zależności od rodzaju i historii surowca wykonujemy dodatkowo oznaczenia:
1)    Ekstrakt eterowy (tłuszcze);
2)    Zawartość potasu;
3)    Zawartość fosforu;
4)    Zawartość sodu, manganu, magnezu, wapnia;
5)    Zawartość metali ciężkich: ołowiu, kadmu, chromu, rtęci oraz niklu i cynku;
6)    Inne substancje, np.:  siarczany, siarczyny, lotne kwasy tłuszczowe, i in.;
 
Zalecane jest dostarczenie możliwie jak największej ilości informacji o historii  substratu przeznaczonego do fermentacji, tzn. o jego pochodzeniu, warunkach przechowywania (temperatura, dostęp powietrza), o procesach i związkach chemicznych obcych, z którymi substrat mógł mieć styczność (np. dodatek związków siarki, kwasów, zasad, soli, konserwantów podczas procesu technologicznego, czy też obecność antybiotyków, pestycydów, detergentów, itp.), ewentualne wyniki analiz, które zostały wykonane w innych laboratoriach, itp. Ułatwi to dobór początkowych warunków fermentacji i może obniżyć koszt wykonania badań.
Substrat powinien być świeży, bez oznak zepsucia – tj. nie porośnięty pleśniami, niezafermentowany i zapakowany w sposób uniemożliwiający jego zanieczyszczenie. Najlepiej przesłać go pocztą kurierską, lub przywieźć osobiście.
 

Badania biogazodochodowości materiałów wsadowych

Badanie polega na umieszczeniu w bioreaktorze odpowiednio przygotowanej porcji surowca wraz z wystandaryzowanym inokulum zawierającym bakterie uczestniczące w fermentacji metanowej.  Pomiarom podlegają dobowe przyrosty objętości powstającego biogazu oraz jego skład. Wykreślana jest kinetyka powstawania biogazu czyli tzw. krzywa biogazodochodowości. Dobór początkowych warunków procesu następuje w oparciu o wykonane analizy fizyko-chemiczne surowca oraz informacje uzyskane od dostawcy substratu. W szczególnych przypadkach poszczególne wyniki podane zostają jako wartości średnie z min. trzech niezależnych i równoległych powtórzeń.
Podane zostają m.in.:
-    ilość pozyskanego biogazu i metanu [Nm³] w przeliczeniu na 1 kg: świeżej masy substratu, suchej masy substratu i suchej masy organicznej substratu;
-    skład otrzymanego biogazu: CH₄ [%], CO₂ [%], O₂ [%], H₂S [ppm], NH₃ [ppm], H₂ [ppm];
-    krzywa biogazodochodowości;
-    określany jest stopień odfermentowania (redukcji) suchej masy , suchej masy organicznej oraz ChZT;

Badanie obejmuje III etapy:
1)    ETAP - Analizy dostarczonego substratu  - ok. 4-7 dni roboczych;
2)    ETAP - Fermentacja metanowa okresowa – od 20 do 90 dni;
3)    ETAP - Analiza osadu fermentacyjnego -  ok. 4-7 dni roboczych;

Osad fermentujący na początku i na końcu fermentacji jest poddawany następującym analizom:
1)    Sucha masa;
2)    Sucha masa organiczna;
3)    ChZT;
4)    pH i potencjał redox;
5)    Azot amonowy;

W uzasadnionych przypadkach analizie podlegają dodatkowo:
1)    Azot ogólny Kjeldahla;
2)    Ogólny Węgiel Organiczny;
3)    Stężenie Lotnych Kwasy Tłuszczowe;
4)    Zasadowość;

Badanie przebiegu fermentacji metanowej surowców lub ich mieszanek w układach pracujących w systemie quasi-ciągłym

Celem badania – jest ustalenie najlepszych warunków fermentacji i uzyskiwanych wydajności fermentacji metanowej surowca lub zdefiniowanej mieszanki surowców. Proces zachodzący w skali laboratorium jest odzwierciedleniem procesu jaki ma miejsce w biogazowni. Oznaczane są dobowe przyrosty biogazu i analizowany jest jego skład. Ciągłej kontroli podlegają wszystkie parametry wpływające na wydajność i stabilność fermentacji.

W laboratorium firmy BIOGAZ ZENERIS Sp. z o.o. istnieje możliwość symulowania procesu jedno- i dwuetapowego:

W przypadku fermentacji jednoetapowej - określona porcja substratu jest dodawana periodycznie do bioreaktora, w którym zachodzi w sposób ciągły fermentacja metanowa. Wraz z każdą porcją dodawanego surowca odbierana jest z fermentora odpowiednia ilość osadu przefermentowanego. Badany jest wpływ wielkości obciążenia fermentora danym surowcem na wydajność produkcji biogazu oraz na stabilność procesu. Określone zostaje minimalne obciążenie fermentora, przy którym ilość i jakość pozyskiwanego biogazu oraz stabilność procesu spełnia nasze oczekiwania oraz maksymalne obciążenie, powyżej którego fermentacja ulega załamaniu.

W przypadku fermentacji dwuetapowej – proces zachodzi w układzie hydrolizer – fermentor. Do hydrolizera dodawany jest periodycznie substrat - a pobierany z niego hydrolizat, stanowi wsad do bioreaktora, w którym z kolei następuje właściwa fermentacja metanowa.  W trakcie badań wyznaczane są optymalne obciążenia hydrolizera i fermentora, które gwarantują maksymalną wydajność produkcji biogazu przy stabilnej pracy obu komór.

Przed rozpoczęciem badań surowiec lub zdefiniowana mieszanka surowców (kofermentacja) podlegają standardowym analizom, o których była mowa wyżej.  
Podczas fermentacji w próbach pobieranych z fermentorów określane są parametry takie jak:
1)    przyrosty objętości biogazu – min. 1x na dobę (gaz gromadzi się w specjalnych kolektorach);
2)    skład biogazu (CH₄, CO₂, O₂, NH₃, H₂S i opcjonalnie H₂) - 1x na dobę;
3)    s.m. i s.m.o. osadu fermentującego - 1x w tygodniu;
4)    LKT (ilościowo i opcjonalnie jakościowo) – 2x w tygodniu;
5)    Zasadowość – 1x na tydzień;
6)    Azot amonowy - 1x na tydzień;
7)    ChZT osadów – 1x na tydzień;
8)    pH i potencjał redox – 1x na dobę;

Po zakończeniu badań dostarczamy wskazówek takich jak:

1)    Optymalne warunki prowadzenia procesu (temperatura, pH, redox);
2)    Dobowe obciążenia komory fermentacyjnej zdefiniowanym substratem (w kg s.m.o./m³)  i obciążenie wyrażone w jednostkach ChZT, tj. kg O₂/(m³*d);
3)    Ilość pozyskanego biogazu i metanu [Nm3] w przeliczeniu na 1 kg: świeżej masy substratu, suchej masy substratu, suchej masy organicznej substratu oraz w przeliczeniu na 1m³ pojemności roboczej fermentora;
4)    Zostanie określony stopień odfermentowania suchej masy i suchej masy organicznej oraz ChZT;

Uwagi ogólne
Czas trwania badania zależy od przebiegu fermentacji i waha się na ogół w granicach od 2 do 8 miesięcy, od chwili dostarczenia surowców i zlecenia na przeprowadzenie badania. Istnieje możliwość skrócenia czasu badania na życzenie zlecającego, po ustaleniu szczegółów przebiegu doświadczenia. Z uwagi na ciągły charakter badań istnieje potrzeba okresowego (np. 1x na miesiąc) dostarczania do laboratorium świeżych porcji surowców. Ich ilość zależy od rodzaju surowca i jest ustalana na bieżąco.