Rötning av fastgödsel vid Sötåsens gårdsanläggning

Sammanfattning av slutrapport
Undersökningen visade att kyckling-/djupströgödsel kan samrötas med nötflytgödsel via våtrötning i sådana proportioner att fastgödseln bidrar med 70 % av totala gasproduktionen liksom växtnäringen i rötresten. Traditionell teknik för flytgödselhantering kan användas på den rötrest som genereras. De viktigaste resultaten var:
1.Kycklinggödsel innehöll 10 ggr mer kväve än flytgödsel och vid rötning genereras också 10 ggr mer biogas. Vid samrötning, kunde kycklinggödseln maximalt utgöra 15% av substratblandningen. När andelen ökades till ca 20 %, inträffade hämningar i rötningsprocessen och specifika gasproduktionen sjönk med 45 %.

2.När djupströbädd rötades, sönderdelades den i 2 steg med våt teknik till en slurry med partikelstorlek motsvarande flytgödselns. Djupströbädden innehöll grus, sten och metallföremål som orsakade stort slitage på den finskärande kvarnen.

3.Det finns ekonomiska motiv för gårdsanläggningar som rötar flytgödsel att tillföra energirik fastgödsel till rötkammaren.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Syftet
Syftet med projektet var att undersöka de tekniska, biologiska och ekonomiska förutsättningarna för en ökad inblandning av fastgödsel (kyckling respektive djupströ) till flytgödsel i våta vattensnåla rötningsprocesser.

Metod
Tekniska frågeställningar studerades vid Sötåsens biogasanläggning vars huvudrötkammare är 260 m3 och drivs vid 38-39 oC. I biogasanläggningen har dels kväverik kycklinggödsel och nötflytgödsel, samrötats, dels djupströgödsel (från nöt och svin) och nötflytgödsel. För att kunna genomföra försöksrötning med djupströgödsel, uppfördes en anläggning vid Sötåsen för våt sönderdelning med en skärande centrifugalpump följt med en dubbelaxlig kvarn där djupströgödsel konverterades till en pumpbar slurry med rötkammarinnehåll som spädmedium.
Biologiska frågeställningar kopplat till samrötning mellan kyckling och nötflytgödsel studerades i laboratorieskala. Tre kontinuerliga rötningsprocesser har var i drift i 26 månader med rötningstemperaturer på 37 oC för 2 st och 42 oC för den 3:e. Vidare genomfördes satsvisa utrötningar dels på de ingående substraten, dels på slam ifrån rötkammarna för att bestämma effektiviteten hos de kontinuerliga rötningsprocesserna.

Resultat
De viktigaste praktiska resultaten från Sötåsens biogasanläggning var att:
• Kycklinggödseln gick bra att tillföra rötkammaren via skruvinmatning direkt in i rötkammaren. Det gick att hålla rötkammaren totalomblandad vid TS-halter på 6-9 %, dock skummade rötkammaren men kunde kontrolleras via ökad omblandning och tillsats av skumdämpare.
• Sönderdelningsgraden på djupströbädden var god. Elbehovet för konverteringen var 30-45 kWh/ton djupströbädd. Djupströgödseln innehöll en stor mängd grus och sten samt lite metallföremål som sedimenterat på botten motsvarnade 2-5 vikt% av konverterad djupströbädd och dessa föremål orsakade stort slitage på den finskärande kvarnen.
• En traktordriven propelleromrörare kunde med normal drifttid göra rötresten, som genererades under de två försöksleden, homogen och den gick därefter bra att sprida med en släpslagsspridare.

De viktigaste resultaten som uppnåddes vid laboratorieförsöket vara att:
• Kycklinggödseln innehåller ca 30 kg kväve/ton vilket också är 10 ggr mer än nötflytgödseln.
• Vid våtrötning i kontinuerliga processer går det att utvinna ca 120 m3 metan/ton kycklinggödsel med 65% ts-halt, vilket är ca 10 ggr mer än metanproduktionen per ton nötflytgödsel. Vid samrötning av dessa två gödselslag kunde kyckling-gödseln maximalt utgöra 14,5% av våtvikten på den blandning som rötades. Resten utgjordes nötflytgödsel med låg ts-halt (ca 5 %). Om nötflytgödselns ts-halt är högre finns behov av att tillsätta vatten för att inte ammoniumkvävenivå i rötkammaren överstiger ca 4,2 kg/ton slurry. Det tog ca 1 års tid att få en rötningsprocess som bara rötar nötflytgödsel att anpassa sig till att istället samröta kycklinggödsel och nötflytgödsel med detta blandningsförhållande under stabila driftförhållanden och producera 1 m3 biogas/m3 rötkammarvolym och dag.
• Den i förra punkten angivna gasproduktionen per ton gödsel sjönk med 45 % när andelen kycklinggödsel ökades till ca 20 % av våtvikten. Den minskade gasproduktionen bedöms bero av hämningar i rötningsprocessen som kan kopplas till att ammoniumkvävehalten i rötkammaren nu stigit upp till 5,5-6,0 kg NH4-N/ton slurry.

Slutsatser och råd till näringen
Den ekonomiska kalkylen visade att samrötningen mellan kycklinggödsel och nötflytgödsel var betydligt lönsammare än bara rötning av flytgödsel. Samrötning med djupströbädd var också mer lönsam men skillnaden var inte lika stor. Sammantaget är det intressant att notera att vid dessa prisnivåer krävs någon form av samrötning med ett energirikare material än flytgödsel och den här storleksordningen av gödselvolym för att investeringen i en biogasanläggning överhuvudtaget skall vara lönsam.

Samrötningen av flyt- och fastgödseln resulterade i betydande mineralisering av organiskt bundet kväve till ammonium. Mängden ammoniumkväve i rötresten blev 2-3 ggr högre än i gödselblandningen, innan rötning. Detta torde påtagligt förbättra utnyttandet av fastgödselns kväveinnehåll. Vidare har följande utmaningar identifierats:
• Förstå orsak till och ta fram strategier för att undvika hämningar av rötningsprocessen vilket kan inträffa när kväverik kycklinggödsel rötas.
• Ta fram en robust driftsäker teknik med lågt underhållsbehov och som är lätt att installera i hanteringskedjan för halmrik fastgödsel, energisnål och med rimlig investeringsnivå så att den även går att använda vid små anläggningar.
• Inför efterrötning eller annan teknik som utvinnerr kvarvarande energi i den rötade gödseln. Efterrötning med 30 – 40 dagar uppehållstid ledde till ökad biogasproduktion motsvarande 17-29 %.