Návrh optimálního promíchávání velkokapacitních vyhnívacích nádrží

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem optimálního způsobu míchání vyhnívacích nádrží s ohledem na rovnoměrné promíchání celého objemu, zajištění kvalitních procesních podmínek pro anaerobní fermentaci, maximální výtěžnost a kvalitu produkovaného bioplynu. Úvodní kapitoly popisují základní konstrukční parametry, obecné výpočtové vztahy a zásady pro navrhování jednotlivých typů míchadel a jsou doplněny o praktické příklady využití různých konstrukcí při míchání velkokapacitních nádrží. Dále práce seznamuje čtenáře s problematikou vzniku kalu na čistírně odpadních vod s důrazem na kalové hospodářství a procesy, které se dějí uvnitř fermentoru. Jsou představeny různé konstrukční typy nádrží pro anaerobní stabilizaci kalu a způsoby jejich provozování, které je nutné pro kvalitní fermentaci dodržovat. V dalších kapitolách jsou pak uvedeny různé způsoby míchání velkokapacitních vyhnívacích nádrží a zkušenosti z provozu vybraných čistíren. Na základě teoretické části práce je proveden návrh několika typů míchacích zařízení pro experimentální vyhnívací nádrž postavenou na Ústavu procesního inženýrství, která slouží právě k výzkumu míchadel. Dále bylo provedeno měření vybraného způsobu pneumatického míchání na experimentální nádrži a zjištěné poznatky byly vyhodnoceny.The aim of this diploma thesis is an optimal method of mixing of the digester with consideration to the uniform mixing of the whole volume, ensuring the quality process conditions for the anaerobic fermentation and the maximum yield and quality of the produced biogas. First chapters describe the basic design parameters, general calculations and the principles for design of individual types of mixers, supplemented by practical examples of mixing large capacity tanks. The work introduces the problem of sludge formation at the sewage treatment plant with an emphasis on sludge treatment and the processes which take place inside the fermenter. Various types of design of anaerobic sludge stabilization digester were introduced. Also ways of their operation, which are necessary for the quality of the fermentation, were presented. In the next chapters, various ways of mixing high-capacity digester tanks and experience from the operation of selected treatment plants were described. According to the theoretical research part of this thesis, several types of mixing equipment was designed for the experimental digestion tank built at the Institute of Process Engineering which is used for research work with mixers. Measurement of the selected pneumatic mixing method was performed on the experimental tank and the findings were evaluated.