Zpracování zahuštěných kalů z průmyslových odpadních vod
Loading...
Date
Authors
Peťovský, Patrik
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Cílem diplomové práce je představit problematiku zpracování průmyslových kalů a identifikovat a v laboratorních podmínkách realizovat vhodnou technologii pro zpracování konkrétního průmyslového kalu, kterým je již částečně zahuštěný fermentační zbytek z provozu bioplynových stanic (BPS). Na základě vypracované rešerše dostupných technologií pro zpracování odpadních kalů byla jako vhodná technologie vybrána míchaná odparka. Výhodou je možnost za sníženého tlaku využít nízko potenciální teplo z kogeneračních jednotek BPS, které je často mařeno. Míchadlo v odparce zajišťuje homogenizaci při zvyšujícím se zahuštění. Využití technologie přináší redukci objemu fermentačních zbytků. Hlavní část práce se zabývá návrhem a výrobou míchané odparky. Experimentální zařízení bylo zkonstruováno v prostorách LENP (Laboratoře energeticky náročných procesů) na FSI VUT v Brně. Během provozu byla ověřena funkčnost zařízení a použitelnost na více typech odpadních kalů. Výsledky experimentů jsou zaměřeny především na vlastnosti a chování fugátu neboli kapalné frakce fermentačních zbytků. Fugát byl zahuštěn ze surového stavu 5,4 %hm_sušna hodnotu 20,9 %hm_suš, kdy se již stává značně viskózním a špatně tekoucím materiálem. V průmyslovém podniku, kde bývá mařeno odpadní teplo, může být míchaná odparka vhodným zařízením pro zpracování kalů, respektive redukci jejich objemu. To vede k nižším nákladům na skladování, přepravu a aplikaci na pole jako hnojiva. Pomocí vhodné konstrukce odparky a míchadla lze princip odpařování využít pro méně i více zahuštěné odpadní kaly. Výsledný zahuštěný produkt pak může být přiveden na dokončovací operace a destilát na dočištění.
The aim of the thesis is to present the problem of industrial sludge treatment and to identify and implement in laboratory conditions a suitable technology for the treatment of a specific industrial sludge, which is already partially thickened fermentation residues from the operation of biogas plants (BPS). Based on the research developed on available technologies for the treatment of waste sludge, the mixed evaporator was selected as a suitable technology. The advantage is the possibility of using the low potential heat from BPS CHP units under reduced pressure, which is often thwarted. The agitator in the evaporator ensures homogenization while increasing densification. The use of the technology results in a reduction in the volume of fermentation residues. The main part of the thesis deals with the design and implementation of a stirred evaporator for production. Experimental The plant was constructed on the premises of the LENP (Laboratory of Energy-Intensive Processes) at the Brno University of Technology. During operation, the functionality of the device and its applicability to several types of waste sludge were verified. The experimental results are mainly focused on the properties and behaviour of the fugate, or liquid fraction, of the fermentation residues. The fugate was concentrated from a raw state of 5.4 % dryness to a value of 20.9 % dryness, at which point it becomes a highly viscous and poorly flowing material. In an industrial plant where waste heat is wasted, a stirred evaporator may be a suitable device for sludge treatment or volume reduction. This leads to lower costs for storage, transport, and application as fertilizer to fields. With a suitable evaporator and agitator design, the evaporation principle can be used for less and more concentrated waste sludge. The resulting thickened product can then be fed to the finishing operations, allowing the distillate to be finished.
The aim of the thesis is to present the problem of industrial sludge treatment and to identify and implement in laboratory conditions a suitable technology for the treatment of a specific industrial sludge, which is already partially thickened fermentation residues from the operation of biogas plants (BPS). Based on the research developed on available technologies for the treatment of waste sludge, the mixed evaporator was selected as a suitable technology. The advantage is the possibility of using the low potential heat from BPS CHP units under reduced pressure, which is often thwarted. The agitator in the evaporator ensures homogenization while increasing densification. The use of the technology results in a reduction in the volume of fermentation residues. The main part of the thesis deals with the design and implementation of a stirred evaporator for production. Experimental The plant was constructed on the premises of the LENP (Laboratory of Energy-Intensive Processes) at the Brno University of Technology. During operation, the functionality of the device and its applicability to several types of waste sludge were verified. The experimental results are mainly focused on the properties and behaviour of the fugate, or liquid fraction, of the fermentation residues. The fugate was concentrated from a raw state of 5.4 % dryness to a value of 20.9 % dryness, at which point it becomes a highly viscous and poorly flowing material. In an industrial plant where waste heat is wasted, a stirred evaporator may be a suitable device for sludge treatment or volume reduction. This leads to lower costs for storage, transport, and application as fertilizer to fields. With a suitable evaporator and agitator design, the evaporation principle can be used for less and more concentrated waste sludge. The resulting thickened product can then be fed to the finishing operations, allowing the distillate to be finished.
Description
Citation
PEŤOVSKÝ, P. Zpracování zahuštěných kalů z průmyslových odpadních vod [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (předseda)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (místopředseda)
prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Skryja, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Lošák, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-13
Defence
Student představil práci na téma Zpracování zahuštěných kalů z průmyslových odpadních vod. V úvodu byly popsány cíle práce, různé technologie pro zpracování kalů, jejich výhody a nevýhody. Dále bylo popsáno zařízení, které bylo řešeno v diplomové práci - míchaná odparka. Následně byl prezentován návrh zařízení včetně technologického schématu. Je ukázána zkouška experimentální odparky. V závěrečné části jsou shrnuty výsledky redukce hmotnosti při odpařování a experimentální ověření. Diplomant uvedl možná vylepšení odparky.
Otázky oponenta byly zodpovězeny uspokojivě
Komise položila následující doplňující otázky, které byly zodpovězeny uspokojivě:
Jak je uložený hřídel míchadla a jaké jsou otáčky?
Jaký byl postup při návrhu míchadla?
Jaká látka byla použita pro zabránění pěnění?
Jak často se spínalo čerpadlo pro odvod destilátu a kolik destilátu odvedlo?
Doplňující otázka ke kolísání teploty.
Z jakého důvodu klesá vodivost a nemění se pH?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení