Oosterhof Holman Milieutechniek

Voor een optimale regeling van het biologische afbraakproces in een vergistinginstallatie is kennis van de belangrijkste chemische en fysische parameters absoluut noodzakelijk.

Temperatuur

De temperatuur speelt daarbij een centrale rol. Met vergistinginstallaties wordt meestal mesofiel bij een optimale temperatuur van ca. 35-41 °C of thermofiel bij een optimale temperatuur van 57 °C bedrijf gevoerd. Met name de methaanvormende bacteriën zijn uiterst gevoelig voor temperatuurschommelingen. Het vergistingsproces moet daarom zoveel mogelijk plaatsvinden met een afwijking van niet meer dan ± 1 °C.

DS/ODS-gehalte

Het drogestofgehalte (DS) of organische drogestofgehalte (ODS) dient om de belasting van de vergistingsruimte in de vergister in te schatten en zo de vastestofstromen op elkaar af te stemmen. In natte vergisters wordt meestal met een DS-gehalte van 8-10 %, in speciale vergisters ook tot max. 20 % gewerkt. Het ODS-gehalte is een belangrijke variabele voor de bedrijfsvoering met de installatie, omdat een te hoge tankbelading (bijv. > 3 kg ODS/(m3·d)) tot overbelasting van de vergister kan leiden. In dat geval moet de substraattoevoer direct worden verlaagd.

Redoxpotentiaal

Het redoxpotentiaal van een vergister is een maatstaf voor de oxideerbaarheid of reductiecapaciteit van de inhouds-stoffen. De biogasproductie is alleen effectief in een anaeroob milieu, d.w.z. het redoxpotentiaal moet kleiner zijn dan -330 mV. In het algemeen kan het gebruik van oxidatiebevorderende substraten, d.w.z. substraten die zuurstof-, sulfaat- of nitraatgroepen bevatten, leiden tot een aanzienlijke verandering van het redoxpotentiaal, en dus tot een verschuiving van de pH-waarde. Deze trend, die een nadelig effect heeft op het vergistingsproces, en die bijvoorbeeld wordt veroorzaakt door vervanging van het substraat, wordt door een continue redoxmeting tijdig, d.w.z. nog voor de verschuiving van de pH-waarde, geregistreerd.

pH-waarde

Net als bij de temperatuur gelden er ook voor de pH-waarde verschillende optimale waarden. Tijdens de hydrolyse- en verzuringsfase zijn de condities het best tussen pH 4,5 en 6,3. De optimale pH-waarde voor methaanvorming ligt binnen een smal bereik tussen pH 7,0 en 7,7. Een plotselinge verstoring in het proces wordt door een continue pH-meting vroegtijdig aangegeven. Om een vergistinginstallatie bedrijfszeker te regelen, is het echter niet genoeg alleen de huidige pH-waarde te kennen. Dat geldt met name voor installaties met vergisters die een grote buffercapaciteit hebben, omdat een onbedoeld sterke verrijking met organische zuren niet per se een daling van de pH-waarde tot gevolg heeft.

Zuurcapaciteit

De zuurcapaciteit is een maatstaf voor de buffercapaciteit van de vergister. Hoe groter de zuurcapaciteit, hoe minder de pH-waarde kan dalen of stijgen. De zuurcapaciteit wordt in mmol/l of mg/l CaCO3 gemeten.

CZV-gehalte

Met het chemisch zuurstofverbruik wordt aangegeven hoeveel zuurstof er voor oxidatie van de oxideerbare componenten in het vergistingssubstraat nodig is. Alle oxideerbare organische verbindingen worden chemisch volledig geoxideerd tot CO2 en H2O. De CZV-waarde lijkt een betrouwbare indicator voor het energiepotentiaal van een vergistingssubstraat.

Organische zuren/vetzuren

In de eerste en tweede fase van het vergistingsproces ontstaan laagmoleculaire vetzuren, met name azijn-, propion- en boterzuur. Bij een intact vergistingsproces liggen de waarden voor deze als azijnzuurequivalenten gedetecteerde verbindingen tussen 500 en 3.000 mg/l. In dat geval heerst er een biologisch evenwicht in de vergister, d.w.z. de zuurproductie door hydrolyse en de zuurafbraak door methanisering heffen elkaar op. Als de zuurconcentratie tot een waarde boven 10.000 mg/l stijgt, daalt de pH-waarde meestal tot onder 7. Een daling van de pH-waarde tot pH 6,4 reduceert bij azijnzuurconcentraties van 1.000 mg/l de methaanconcentratie al met 50 %. Azijnzuurconcentraties lager dan 1.000 mg/l moeten worden bepaald volgens de titrimetrische VOS/TAC-methode.

Ammonium

Met name bij de fermentatieve afbraak van eiwitrijke substraten, bijv. door het gebruik van grassilage of kippenmest, kunnen hoge concentraties ammoniumionen ontstaan. Ammonium is, afhankelijk van de pH-waarde, in evenwicht met ammoniak dat voor bacteriën toxisch is. Bij een stijgende pH-waarde verschuift dit evenwicht richting ammoniak. Een regelmatige controle van het ammoniumgehalte in de vergister garandeert een probleemloze bedrijfsvoering met een vergistinginstallatie.