Maximalizace obsahu živin ve fugátu tepelným zahušťováním

Michaela Machová

Master's thesis

Maximization the Content of Nutrients in Fugate Using Heat Thickening

Abstract:

Zpracování odpadních produktů z bioplynových stanic (dále též BPS) je stále diskutovanější téma. V rámci dalšího využití odpadních složek se naskýtá otázka, jak je nejlépe upravit, aby další nakládání s nimi bylo co nejekonomičtější a nejekologičtější. V dnešní době je zkoumáno několik různých metod, které by mohly být pro tento účel výhodné. V rámci této diplomové práce byla zkoumána jedna z nich. Konkrétně se výzkum zabýval fugátem, tedy tekutou částí odpadu po anaerobní digesci. Literární část je zaměřená na popis a fungování bioplynových stanic a na proces anaerobní digesce. Práce se úzce zaměřuje na odpadní produkty, které vznikají v BPS. Jedná se o digestát, separát a zejména fugát a možnosti jejich využití v ČR. Experimentální část se zabývala testováním metody předúpravy fugátu. Testována byla metoda tepelného zahušťování, která patří do skupiny metod fyzikálně-chemické povahy. Pokus probíhal v laboratoři v prostorách ČZU. V rámci pokusu byly sledovány vybrané indikátory jako je hodnota pH, koncentrace dusíkatých látek, elektrická vodivost či CHSK (chemická spotřeba kyslíku). Měření byla prováděna u surového fugátu, zahuštěného fugátu i u destilátu vznikajícího kondenzací odpařené vody. V závěru jsou porovnávány koncentrace N-amon v produktech zahušťování při rozdílné hodnotě pH a vyhodnocena je distribuce N-amon mezi tyto produkty. Z výzkumu vyplynulo, že hodnota pH má významný vliv na koncentraci amoniakálního dusíku v zahuštěném fugátu, respektive na podíl dusíku, který v zahuštěném fugátu zůstává. Zásadité prostředí fugátu je nutné upravit na kyselé tak, aby došlo ke zvýšení koncentrace živin v zahuštěném fugátu a nedocházelo k únikům amonného dusíku do destilátu. Technologie tepelného zahušťování se jeví jako velmi výhodná z ekonomického hlediska, jelikož BPS vyrábí teplo, které může pro tento proces efektivně využít. Jako zajímavá se jeví i z environmentálního hlediska, protože zachová živiny v zahuštěném vzorku, sníží únik amonného dusíku do ovzduší a díky radikálnímu snížení objemu fugátu sníží zhutnění půdy při přejezdech těžkou technikou.

Abstract:

There has been a lot of discussion on how to dispose with the biogas station waste. Many questions have arisen regarding how to recycle this waste in the most economical and ecological way. Recently, there have beenstudied several methods which may prove suitable and this diploma thesis focuses on one of them which is liquid part of digestate-fugate, a product of anaerobic digestation. The first part of the thesis describes both the biogas plants in operation and anaerobic digestation and scrutinizes the plant waste which is know as digestate, separate, and mainly liquid part of digestate, fugate. The thesis introduces means of treatment of these substances and suggests improving their further usage in the Czech Republic. The second part deals with testing of two methods used in pre-adjustment of fugate. The first method applies physical and chemical techniques such as vacuum evaporation. The second method is of biological base and is known as nitrification. The research has been conducted in ČZU laboratories. Such indicators as pH, content of nitrogens substances, electrical conductivity or chemical oxygen demand were monitored during the experiment. These parametres were observed while raw fugate, fugate after nitrification and fugate for vacuum evaporations were used. At the end of the experiment the results were compared with each other and any changes in concentration of these substances were monitored, in particular changes of the amount of total amonia nitrogen (TAN) or pH and their effects on other attributes. The research has shown that nitrogenous nutricients (i.e. TAN) remains in great extent in the fugate for vacuum evaporations. Also the theory that pH affects significantly preservation of the nutrients has been proved. To achieve this a transformation from alkaline to acid is required. The method of vacuum evaporation may prove to be both economical and environmentally friendly because of the preservation of the nutricients with almost no leak of volatile organic compounds, for example amonnia. In addition to that, another advantage is that the number of agricultural machinery used in farming may be lowered substantially.

Keywords

fugát z BPS, tepelné zahušťování, ztráty dusíku, recyklace živin, pH

Keywords

pH, vacuum evaporations, nitrogen loss, nutriet recycling, Fugate from biogas station

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Pavel Švehla, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Care of Biosphere / Waste Use and Management