Tepelné zahušťování jako cesta k efektivnějšímu využití živin obsažených ve fugátu

Vladimír Major

Master's thesis

Thermal thickeninng as the way to more effective use nutrients contained in fugate

Anotácia:

Cílem práce bylo vyhodnotit možnosti využití tepelného zahušťování pro zpracování fugátu produkovaného v rámci bioplynových stanic. Byl hodnocen zejména vliv pH na zastoupení dusíku po v zahuštěném fugátu i v kondenzátu po ukončení procesu odpařování. Vzorky fugátu pocházely z pěti bioplynových stanic a školního fermentoru. V těchto zařízeních se zpracovává převážně zemědělský odpad, dvě stanice zpracovávají komunální odpad a školní fermentor zpracovává konopnou siláž. Z každé stanice byl odebrán jeden vzorek surového fugátu, ze kterého byly odebrány další vzorky, u kterých byla provedena úprava pH na hodnoty pH 6, 5 až 4 a v rámci další úpravy bylo provedeno zahuštění tepelným odpařováním. U zahuštěných vzorků, kondenzátu a primárního vzorku bylo změřeno pH a konduktivita. Dále byly sledovány koncentrace amoniakálního dusíku (N-amon). Surové vzorky byly upraveny na hodnoty pH 6, 5 a 4 a následně byly tepelně zahuštěny. Přestože u těchto vzorků bylo pH upraveno na výše zmíněné hodnoty, bylo zjištěno, že po zahuštění pH produktů tepelného zahušťování opět roste, přičemž výraznější vzestup je patrný u kondenzačního zbytku. Při porovnávání konduktivity bylo zjištěno, že čím nižší byla hodnota pH ve vzorku surového fugátu před odpařováním, tím vyšší byla konduktivita zahuštěného fugátu, naopak u kondenzačního zbytku s klesajícím pH ve vzorku před odpařováním klesala i konduktivita kondenzačního zbytku. V rámci sledování koncentrace N-amon v surovém fugátu a jeho přechodu do zahuštěného fugátu a kondenzátu je ze zjištěných hodnot patrné, že obsah amonného dusíku v zahuštěném fugátu souvisí s počáteční hodnotou pH. U většiny vzorků zůstával s klesajícím pH v větší podíl N-amon v zahuštěném fugátu. Amoniakální dusík obsažený v zahuštěném fugátu představoval od 34,6 do 91,1 % z původního množství N-amon obsaženého v surovém fugátu. Naopak v kondenzátu se podíl N-amon snižoval s klesajícím pH a to od 11,8 % do 0,5 %. Vzhledem k tomu, že většina dusíku zůstává v zahuštěném fugátu, se tato metoda jeví jako přínosná z pohledu racionálního využití dusíku při další aplikaci do půdy. Přesto je nutné pokračovat v dalším výzkumu a optimalizovat funkci systému.

Abstract:

The aim of this thesis was to evaluate the possibility of using thermal thickening for the processing of fugat produced within biogas stations. The effect of pH on the representation of nitrogen in the thickened fugate and in the condensate was primarily assessed. Fugat samples came from five biogas digesters and from school fermentor were used. These stations treat mainly agricultural wastes, two are processing municipal waste and the school digester is processing hemp silage. For each station, single one sample of the crude supernatant liquid was taken from which additional samples were taken on which a pH adjustment to pH 6, 5 and 4, and other modifications within the concentration was carried out before the thermal evaporation. The value of pH and the conductivity was measured in thickened samples of the fugate and the the condensate. The concentration of total ammonium nitrogen (TAN) was also investigated. Although pH was improved to 6, 5- and 4 in these samples, it was found that the pH increased in the product of thermal thickening. When comparing the conductivity, it was found out that the lower the pH of the sample was prior to evaporation, the higher conductivity of the concentrated fugate was observed, whereas in the distilled liquor with decreasing pH, the conductivity decreased. In the context of monitoring the concentration of TAN in the crude supernatant liquid and its transition into the concentrated supernatant liquid and condensate from the determined values it can be seen that the content of TAN in the supernatant liquid is related to the initial pH. For most samples, it can be seen that with decreasing pH of the sample remained higher proportion of TAN in the thickened fugate. TAN reached values from 34.6 to 91.1% of the original raw condensate. Conversely, the proportion of TAN in distilled liquor decreases with decreasing pH ranging from 11.8% to 0.5%. Given that most of the nitrogen remains in the condensed fugate, this method appears to be beneficial in terms of rational use of nitrogen. Further research would be necessary in this issue.

Kľúčové slová

fugát, tepelné zahušťování, dusík, bioplynová stanice, fermentační zbytek

Keywords

thermal densification, nitrogen, biogas station, fermentation residuum, supernatant liquid

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 27. 4. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Ing. Pavel Švehla, Ph.D.
• Oponent: Zuzana Vašutová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / odbor:
Care of Biosphere / Sustainable Biosphere Development