Úprava kalů z čistíren odpadních vod před jejich dalším využitím

Abstract

Průmyslová výroba buničiny je velmi energeticky náročná. Snahou je co nejvíce využít vloženou energii, vložené suroviny a minimalizovat odpad. Vedle vlastního produktu - buničiny vzniká velké množství organicky znečištěných vod, které se následně čistí na čistírnách odpadních vod. Výsledkem čistění je vyčištěná voda a směsný kal s obsahem organické sušiny cca 80%. Disertační práce se věnuje problematice sestavení vhodných směsných receptur z kalu z výroby buničiny a dostupných surovin (odpadů) z blízkého okolí Biocel Paskov a.s., aby vznikl vyvážený kofermentát. Jedná se především o trávu z údržby veřejné zeleně, travní siláž, senáž, olupky z brambor, zbytky ze zpracování zeleniny. Na semikontinuálních a kontinuálních laboratorních fermentačních jednotkách byly zkoušeny fermentační procesy připravených kofermentátů jak v mezofilní tak v termofilní oblasti. Byla sledována redukce organické hmoty v závislosti na době zdržení, produkce a kvalita bioplynu i kvalita výstupního digestátu. Byly také odzkoušeny stavy chování procesu při řízeném pH, dodržování i nedodržování technologické kázně. Výsledky jednotlivých zkoušek byly zpracovány do grafů. V závěru disertační práce je pro vybranou variantu zpracováno bilanční schéma a proveden návrh reálné fermentační stanice s členěním na stavební objekty a provozní soubory se specifikací základních strojů a zařízení včetně investičních nákladů. Ekonomický propočet a předpokládaná návratnost vložených prostředků byla zpracována ve dvou variantách, bez dotace a s předpokládanou dotací z operačního programu obnovitelných zdrojů energie.

Industrial production of cellulose is an energy intensive process. Businesses aim to utilized as much input energy, materials as possible while minimizing the waste as well. In addition to the main product – cellulose and large amounts of organically polluted water which is subsequently treated in waste water treatment plants. This PhD thesis deals with formation of suitable mixing formula for sludge from cellulose production and available materials (waste) from close neighborhood of Biocel Paskov a.s. so that well balanced cofermentation products are achieved. This mainly involves grass from lawn maintenance, grass ensilage, potato peels, and leftovers from vegetable processing. Fermentation processes (both mesophilic and thermophilic) of prepared fermentation products were conducted in semi-continuous and continuous laboratory fermentation units. Reduction of organic mass depending on residence time was closely observed as well as production and quality of biogas along with quality of output digestate. Course of process behaviour under controlled pH was tested. Results of particular tests were integrated into graphs. Conclusion of the thesis presents balance scheme drawn for selected variants, and design of real fermentation station with individual buildings, operations, basic machinery and equipment description including investment costs. Financial calculation and expected investment return was conducted in two variants – without subsidies and including subsidies from Operational Programme Renewable Sources of Energy.