Tel: (021) 75791355 Email: sekr-ptseik@bppt.go.id

Pengoperasian Biogas Plant ... (6/9)

Pengoperasian Biogas Plant ... (6/9)

Oleh: Ir. Rohmadi Ridlo M Eng

 

 

4 Kontrol Proses dalam Start-up dan Operasi Standar

4.1 Operasi Standard

Dalam penjelasan singkat berikut diberikan parameter proses harus disurvei sehingga proses biologi dapat dikaji. Sebuah perbedaan ditarik antara dua skenario biogas plant yang berbeda, karena pengeluaran yang terlibat tergantung pada jenis plant dan modus operasi. Sejauh akuisisi data diperhatikan, itu pada awalnya tidak relevan apakah ini dilakukan secara online atau manual. Yang penting adalah bahwa data diolah terlebih dahulu untuk analisis yang tepat.

Skenario 1: plant normal, berbasis bubur, rendah tingkat pembebanan organik (kurang dari 2 kg VS/m3 d), ada zat penghambat, konsentrasi asam dalam operasi normal kurang dari 2 g/l.

Skenario 2: plant dengan organic loading rate tinggi, komposisi dan kualitas substrat yang bervariasi, kemungkinan adanya zat penghambat (misalnya amonium atas 3 g/l), konsentrasi asam dalam operasi normal di atas 2 g/l, dan jika ada perubahan pada cara loadingnya.

 

Tabel 1.6: Program untuk memantau proses biologis (operasi normal)

Item yang diperlukan untuk proses evaluasi

Unit

Plant skenario 1

Plant skenario 2

Kuantitas input

M3

harian

harian

komposisi input

kg DM/m3; kg VS/m3

bulanan

mingguan

Temperatur

°C

harian

harian

Produk antara (asam organik)

g/l

bulanan

mingguan

Kuantitas output

m3

 

 

Komposisi residu fermentasi

kg DM/m3; kg VS/m3

bulanan

mingguan

Jumlah gas yang dihasilkan

M3

harian

harian

Komposisi biogas

Vol. % CH4, CO2, H2S, O2 opsional

harian

harian

Nilai pH

 

bulanan

mingguan

Pengukuran tambahan

konsentrasi amonium,

Total nitrogen

g/l

g/kg

bulanan

mingguan

Unsur mikro

g/l

seperti yang diperlukan

seperti yang diperlukan

produksi gas spesifik

l/kg VS

bulanan

mingguan

Organic loading rate

kg VS/m3 d

bulanan

mingguan

Waktu tinggal

d

bulanan

mingguan

Laju produksi gas spesifik

m3/m3 d

bulanan

mingguan

 

Biogas plant dapat mengalami gangguan, misalnya dengan mengubah parameter proses. Kondisi proses dinamis selalu melibatkan risiko proses di luar rentang kestabilan. Akibatnya, perubahan cara operasi, perubahan substrat, peningkatan jumlah masukan dll harus selalu disertai dengan seringnya pengukuran. Jika diketahui bahwa proses terkena zat yang berpotensi menghambat (misalnya amonia) karena sifat dari kondisi operasi, masuk akal untuk mengamati zat tersebut. Hal ini memungkinkan penyebab gangguan untuk diidentifikasi lebih cepat.

Jika neraca proses mengarah ke penurunan kinerja degradasi, langkah berikut seharusnya adalah menganalisa penyebabnya. Penyebab gangguan dan kekacauan, dan bagaimana untuk memperbaikinya, dibahas dalam Bagian 1.4.1. Data harus diperoleh atau pra-proses secara elektronik, karena ini membuat tren jangka panjang dan korelasi lebih mudah untuk mengidentifikasi.

Pada kebanyakan plant, proses evaluasi berdasarkan pengalaman operator pabrik. Evaluasi dapat dilakukan dengan lebih presisi dan lebih objektif dengan bantuan monitor proses. Proses monitor mengevaluasi data atas dasar model matematika. Terutama ketika perubahan dinamis terjadi dalam proses, seperti perubahan substrat atau perubahan volume feed, tidak mungkin untuk mengevaluasi proses yang tidak tetap tanpa model. Hal yang sama berlaku untuk perilaku proses peramalan untuk menghitung volume feed masa depan.

Membangun evaluasi proses, hanya sistem kontrol berdasarkan model mampu menghasilkan perkiraan tren proses. Jika nilai yang diukur tidak terintegrasi ke dalam model, mereka sangat cocok untuk statis dan karena itu tidak cocok untuk kontrol dinamis.

Sebagai aturan umum dalam operasi pabrik, cara feeding hanya harus berubah - jika keadaan - sedemikian rupa bahwa efek dapat dipahami. Ini berarti bahwa hanya satu parameter harus disesuaikan pada satu waktu, dan semua parameter yang lain tetap konstan. Jika tidak, efek tidak bisa lagi ditentukan untuk penyebab, dan proses optimasi menjadi tidak mungkin.

Dalam operasi normal, mono-fermentasi harus dihindari dan pilihan harus diberikan untuk menggunakan komposisi substrat yang beragam namun sebisa mungkin tetap konstan dari waktu ke waktu. Untuk keperluan optimasi, masuk akal untuk mengubah proporsi campuran sedemikian rupa untuk memperoleh rasio optimal antara tingkat pembebanan organik dan waktu tinggal.

Proses biologis yang paling efektif dalam kondisi konstan. Pengaturan volume umpan konstan dan komposisi substrat yang konsisten dengan tingkat akurasi yang tinggi merupakan merupakan langkah penting menuju optimasi proses.

 

4.2 Proses Start-up

Proses start-up berbeda dengan operasi normal dimana sistem belum mencapai kondisi steady.

Proses yang terjadi tergantung pada perubahan konstan pada parameter proses. Agar dapat menjalankan proses dengan aman pada beban penuh pada kondisi ini, kerapatan pengukuran yang lebih besar diperlukan daripada dalam operasi normal karena prosesnya tidak stabil dan dapat runtuh lebih cepat.

Selama start-up digester harus diberi beban dalam waktu sesingkat mungkin sampai semua inlet dan outlet (liquid seal) ditutup dengan cairan. Selama operasi start-up, perhatian khusus harus diberikan pada fakta bahwa campuran gas explosive dapat terbentuk di ruang gas dari digester. Karena itu loading harus dilakukan dengan cepat. Jika bahan benih tidak mencukupi (inokulum) untuk operasi start-up, bahan itu harus diencerkan dengan air untuk mengurangi ukuran ruang gas. Agitator harus terendam ketika beroperasi selama fase start-up untuk mencegah timbulnya api.

Setelah mengisi, isi tangki harus diatur ke suhu konstan, setelah itu pemuatan substrat dapat dimulai. Ketika plant dimulai untuk pertama kalinya, fase start-up dapat dipersingkat dengan menambahkan jumlah yang cukup dari bakteri yang terlibat dalam proses degradasi sebagai bahan benih. Semakin besar jumlah bahan benih (bakteri) ditambahkan, semakin pendek fase mengolahnya. Dalam situasi yang ideal, oleh karena itu, digester yang sedang akan mulai (proses start-up) sebaiknya diisi dengan residu fermentasi dari plant lain. Tergantung pada ketersediaan, juga memungkinkan untuk menggunakan campuran residu fermentasi dari berbagai plant, ditambah slurry dan air.

Ketika air ditambahkan harus diingat bahwa sistem kapasitas buffer asli berkurang karena pengenceran meningkat. Akibatnya, jika tingkat pembebanan meningkat terlalu cepat proses dapat dengan mudah menjadi tidak stabil, sehingga secara signifikan meningkatkan risiko proses gagalnya digester.

Penggunaan slurry pada umumnya memiliki dampak positif pada proses start-up. Hal ini karena slurry umumnya mengandung sejumlah besar elemen serta banyak populasi bakteri yang berbeda. Slurry kotoran sapi, khususnya, mengandung cukup mikroorganisme metanogen untuk proses menjadi cepat stabil. Kotoran babi, di sisi lain, tidak terlalu banyak mengandung mikroorganisme metanogen, namun pada prinsipnya dapat digunakan.

Setelah suhu stabil tercapai, yang terbaik adalah menunggu sampai pH stabil di kisaran netral, kandungan metana dalam biogas yang dihasilkan lebih besar dari 50% dan konsentrasi asam lemak rantai pendek di bawah 2.000 mg / l. Loading kemudian dapat mulai.

Loading seharusnya meningkat berturut-turut secara bertahap, sampai beban penuh tercapai. Setelah masing-masing meningkat yang terbaik adalah menunggu sampai parameter proses yang relevan, yaitu tingkat produksi gas, kandungan metana, nilai VOA/TAC atau konsentrasi asam dan nilai pH, telah stabil, di mana titik peningkatan lebih lanjut dalam tingkat pembebanan organik dapat dimulai . Nilai VOA/TAC untuk operasi start-up sangat cocok digunakan sebagai parameter monitoring untuk menilai stabilitas proses. Dalam rangka untuk memperoleh informasi tentang stabilitas proses, asam juga harus dianalisis dari waktu ke waktu, untuk mengidentifikasi jenis asam ini.

Biasanya peningkatan tingkat pembebanan diikuti dengan kenaikan jangka pendek dalam nilai VOA/TAC. Dalam keadaan tertentu, produksi gas bahkan menurun sedikit. Kejelasan efek ini bervariasi, tergantung pada level peningkatan. Jika tingkat pembebanan tetap sama, nilai VOA/TAC harus stabil lagi dan produksi gas harus tetap pada tingkat yang sesuai dengan input. Kemudian tingkat pembebanan dapat ditingkatkan lebih lanjut. Jika produksi gas jatuh pada jangka waktu tertentu sedangkan loading tetap konstan, dan nilai VOA/TAC lebih tinggi, maka gangguan proses telah terjadi. Dalam hal ini loading seharusnya tidak lebih ditingkatkan, dan volume masukan bahkan harus dikurangi, tergantung pada bagaimana nilai VOA/TAC berkembang.

Singkatnya dapat dinyatakan bahwa faktor-faktor berikut memiliki dampak positif yang jelas pada operasi start-up:

- Gunakan kotoran sapi slurry segar atau pembibitan lumpur aktif dari biogas plant yang beroperasi dengan baik

- Program pengukuran untuk parameter biologi (lihat Tab 1.6.)

- Kontinuitas feed substrat dan kualitas substrat

- operasi pabrik bebas masalah.

Bahkan ketika beban penuh dicapai, ini tidak berarti bahwa keadaan stabil telah dicapai. Keadaan ini tercapai setelah periode sesuai dengan kira-kira tiga kali waktu tinggal.

Langkah-langkah khusus harus diambil jika konsentrasi tinggi amonia ada kemungkinan timbul. Dalam hal itu proses mungkin perlu fase adaptasi panjang menjadi stabil, bisa berlangsung beberapa bulan atau sampai satu tahun. Hal ini dapat menjadi faktor yang sangat signifikan, misalnya saat merencanakan pembiayaan plant. Dalam kasus seperti itu selalu dianjurkan untuk menggunakan residu fermentasi dari plant yang sudah menggunakan substrat yang sama. Pertimbangan harus diberikan untuk membangun target konsentrasi akhir amonium secepat mungkin sehingga bakteri dapat beradaptasi segera dengan keadaan akhir, karena jika tidak, adaptasi lain akan dibutuhkan setiap kali konsentrasi dinaikkan.

 

Gambar 1.3: Cara loading untuk start-up

Dalam plant yang dijalankan sepenuhnya pada tanaman energi dan mulai dengan slurry, kekurangan mineral mikro cenderung tidak nampak selama sekitar 6 sampai 12 bulan. Biogas plant ini khususnya, oleh karena itu, harus hati-hati diamati bahkan setelah sukses pada proses start-up.

Apapun kondisinya, maka, proses monitoring tetap diperlukan selama tahun pertama operasi.

Statistik Pengunjung

4.png4.png9.png7.png9.png
Today76
Yesterday101
This week76
This month1149
1
Online

Hubungi Kami

Gedung Energi 625 Klaster V
Kawasan PUSPIPTEK Serpong, Tangerang Selatan 15314

Tel: (021) 75791355

Fax: (021) 75791355

Web: ptseik.bppt.go.id