معالجة عالية الكفاءة من بقايا التخمير
الصور: Maabjerg للطاقة الحيوية، ينس باخ
يعمل أكبر مصنع للغاز الحيوي في العالم حاليًا بالدوارق التي توفرها شركة GEA
النقد: محتوى فوسفات عالي والإمكانيات العالية للميثان في المواد الصلبة
تعد معالجة مخلفات التخمير، أي نزع الماء، شرطًا أساسيًا إذا ما أريد تجنب نقل كمية كبيرة من المياه لمسافات طويلة وبتكلفة عالية. تستخدم معالجة بقايا التخمير عمليات مختلفة: كالترشيح بواسطة مكابس حلزونية، وفلاتر بسير متحرك ومرشحات الوعاء، ومكابس الدرافيل أو الروافع، والترسيب بالخزانات أو بالفرازة المخروطية المائية، أو حتى الطرد المركزي بالدوارق. وتظهر كل هذه العمليات إيجابيات وسلبيات محددة.
التكاليف الاستثمارية الأكبر نسبيًا للدورق هي أكثر من أن تستوعبها التكاليف الإجمالية الأقل - مجمل تكاليف الملكية. وهناك معايير اقتصادية وإجرائية أخرى تثبت أيضًا مزايا الدورق. على وجه التحديد، درجة فصل الفوسفات والنيتروجين بالدورق أكبر بكثير بالمقارنة مع التقنيات الأخرى. وقد ثبت ذلك بصورة دائمة في الاختبارات المرجعية وعن طريق التحقيقات المستقلة.
وهذا يعني أيضًا: يمكن الحصول على أسعار مرتفعة في سوق الأسمدة للمواد الصلبة المركزة بمحتواها الثمين من الفوسفات. ومن العوامل الرئيسية الأخرى ارتفاع إمكانيات الميثان في المواد الصلبة المنفصلة. ولهذا الأمر أهمية خاصة إذا ما أريد استخدام الطين في الترميد وتوليد الطاقة.
يستخدم Maabjerg Bioenergy خمسة دوارق
كما تم الاعتراف بمزايا الفصل باستخدام الدوارق من قبل مصنع Maabjerg Bioenergy للغاز الحيوي في مدينة هولستيبرو، بالدنمارك، والذي أعيد بناؤه في عام 2012. ويعد Maabjerg Bioenergy حاليًا أكبر مصنع للغاز الحيوي في العالم. وقد تم إنشاؤه من خلال التعاون بين المزارعين والسلطات المحلية ومحطات التدفئة. فمن ناحية، يهدف المصنع إلى معالجة وتنقية السماد من الزراعة؛ ومن ناحية أخرى، فإنه يهدف إلى توفير الحرارة والطاقة لمدينتي هولستيبرو وستروير.
وقد تم تصميم مصنع الكتلة الحيوية لمعالجة حوالي 500,000 طن من الكتلة الحيوية سنويًا من الزراعة والصناعات الغذائية. ومن هذا، فإنه يولد حوالي 20 مليون متر مكعب من الغاز الحيوي، وبالتالي محتوى من الطاقة يبلغ حوالي 110,000 ميجا وات ساعة من الطاقة الكهربائية وحوالي 100,000 كيلو وات ساعة من الماء الساخن. وتنخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون هنا بمقدار 21600 طن سنويًا. وبشكل عام، ينبغي أن يكون التخفيض المكافئ لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في التشغيل الكامل حوالي 50,000 طن سنويًا في المستقبل، وذلك أيضًا بسبب خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان من الشركات الزراعية. ومن أجل نقل الكتلة الحيوية إلى المصنع بطريقة صديقة للبيئة قدر الإمكان ومنخفضة التكاليف الخاصة بالنقل، تخطط Maabjerg لنظام خطوط أنابيب مزود بتصميم شعاعي على مساحة 16 كيلو متر، مما سيربط أكبر موردي الكتلة الحيوية بالمصنع.
وبدون نظام الإمداد هذا، ستكون هناك حاجة إلى ما يصل إلى 50 رحلة للشاحنات يوميًا. وبالنسبة لنزح المياه من بقايا التخمير، قامت Maabjerg بتركيب ثلاثة دوارق من النوع UCD 535 ودورقين من النوع 466 UCF التي توفرها شركة GEA. ونظرًا لارتفاع مستوى فصل الفوسفات والنيتروجين بواسطة الدوارق، فإن إجمالي الانخفاض السنوي في فائض المغذيات يصل إلى 400 طن من النيتروجين و 450 طن من الفوسفات. وتتحقق كفاءة الفصل هذه دون استخدام البوليمرات. وبسبب احتمالية ارتفاع الميثان في الطين المفصول، فإن حرق المواد الصلبة في محرقة يولد 22,000 ميجا وات ساعة من الطاقة سنويًا. ويبقى الفوسفات والنيتروجين في الرماد، والذي بدوره يمكن إعادة تدويره.
الصور: Maabjerg للطاقة الحيوية، ينس باخ
الهندسة الحيوية
يعتبر كل من الوعاء الصحيح والهندسة الحلزونية أمران حيويان لتصميم الدورق الصحيح. وفي هذا الصدد، تستطيع GEA أن تقدم كل ما لديها من خبرة في هذا الميدان. ونتيجة للفصل، يتم نزع المياه من بقايا التخمير من مادة جافة من بين حوالي خمسة وعشرة بالمائة إلى حوالي 30 بالمائة. فمحتوى الفوسفات الموجود في بقايا التخمير السائل، على سبيل المثال، يتركز هنا من حوالي 1.5 كيلو جرام للطن الواحد إلى ما بين خمسة وسبعة كيلو جرامات لكل طن في المواد الصلبة منزوعة الماء، ومحتوى النيتروجين يتراوح بين حوالي أربعة وستة كيلو جرامات لكل طن في بقايا التخمير السائل إلى ما بين ثمانية وعشرة كيلو جرامات لكل طن من المواد الصلبة. وبذلك يصبح النقل، الذي يمكن أن يصل إلى 500 كيلو متر في بعض المناطق، أسهل بكثير، حيث يتم نقل كميات أقل من المياه، ويمكن استخدام الشاحنات بدلًا من الناقلات. وبالتالي، فإن المعالجة تقلل من تكاليف النقل بالإضافة إلى زيادة المردود بسبب ارتفاع محتوى الفوسفات والنتروجين فضلًا عن ارتفاع إمكانيات الميثان.
جديد: الفصل على مرحلتين
للمرة الأولى، تقدم GEA فصلًا على مرحلتين. وهنا، في خطوة الفصل الثانية، يمكن فصل ما يصل إلى 95 بالمائة - مقارنة بحوالي 75 بالمائة بدون استخدام المواد الكيميائية - من محتوى الفوسفات في الجزء الصلب مع إضافة جزء كيميائي صغير - لربط أصغر جسيمات الفوسفات القابلة للذوبان في الماء. ويتسم هذا البديل الاقتصادي للغاية بأهمية خاصة في البلدان والمناطق التي لديها فائض كبير جدًا في المغذيات، ومن ثم معدل مرتفع من صادرات المغذيات، على سبيل المثال في تركيا أو المكسيك.
سنوات عديدة من الخبرة
تعد GEA قادرة على الاستفادة من الخبرة في تشغيل مصانع الغاز الحيوي والتي يعود تاريخها إلى عام 1988. ومنذ ذلك الوقت، تم تشغيل أكثر من 6000 مصنع من مصانع الغاز الحيوي من جميع الأحجام في ألمانيا. ومع وجود عدد كبير من المشاريع الإنشائية، تكتشف فرنسا وهولندا والدول الإسكندنافية وإنجلترا وكذلك أوروبا الشرقية والولايات المتحدة الأمريكية المزايا العديدة لتوليد الغاز الحيوي. حيث تعالج الدوارق المتاحة من GEA مخلفات التخمير إنتاجية تتراوح من 3 إلى 100 متر مكعب في الساعة. ومع عدم استخدام المواد الكيميائية على الإطلاق، فإن الدوارق التي توفرها شركة GEA، والتي تتلاءم بشكل ممتاز مع هذا الاستخدام، قادرة على ضمان محتوى عالي الجفاف يصل إلى 30% في المواد الصلبة.
