Optimalizace provozu zemědělských bioplynových stanic s využitím alternativních substrátů a inovativních metod pro zpracování fermentačního zbytku

Ing. Pavel Míchal

Doctoral thesis

Optimizing the operation of agricultural biogas plants using alternative substrates and innovative for processing of fermentation residue.

Anotácia:

Zpracování odpadů a produkce obnovitelné energie má v posledních letech stále větší význam. Jedním z projevů tohoto trendu je například narůstající počet bioplynových stanic. Tyto provozy zpracovávají jak různé biologicky rozložitelné odpady, tak i zemědělské materiály, zbytky z rostlinné výroby a cíleně pěstované plodiny jako materiál k produkci bioplynu pomocí anaerobní technologie. Diverzifikaci surovinové základny bioplynové stanice je také možné dosáhnout pěstováním různých alternativních plodin, které sníží závislost na cíleně pěstovaných plodinách. Současně s produkcí bioplynu vyvstávají i velké problémy s fermentačním zbytkem, který vzniká kontinuálně během roku a na jehož skladování i aplikaci jsou kladeny značné legislativní nároky. Snížení objemu kapalného fermentačního zbytku a zakoncentrování v něm obsažených živin může být docíleno využitím dvoustupňového systému nitrifikace-tepelné zahušťování. Nitrifikace v tomto případě vede k transformaci amoniakálního dusíku do dusičnanové podoby a následné tepelné zahuštění má za cíl zakoncentrovat obsažené živiny za současného vzniku procesní vody. V úvodu literární rešerše jsou popsány jednotlivé procesy a faktory, které mají významný vliv na anaerobní digesci. Taktéž jsou i popsány vybrané alternativní plodiny. Významnou část literárního přehledu tvoří možnosti úpravy kapalného fermentačního zbytku (fugátu) s důrazem na problematiku nitrifikace a tepelného zahušťování. Součástí literárního přehledu je též problematika legislativy. Disertační práce dále obsahuje seznam publikované literatury se zaměřením na problematiku alternativních plodin a zpracování kapalného fermentačního zbytku společně se sumární diskusí.

Abstract:

The importance of waste treatment and renewable energy production has grown in recent years. To manifest this trend we can mention for example an increasing number of biogas plants. These plants utilize various types of biodegradable waste and agricultural materials, residues from crop production and energetic crops as a material for biogas production via anaerobic technology. The diversification of material base of the biogas plant can be also achieved by growing alternative crops which can reduce the dependence on the energetic crops. In the process of biogas production, fermentation residue is created as a problematic by-product. It is produced throughout the whole year and its storage and application is heavily affected by the legislation. Reducing the volume of the liquid fermentation residue and concentrating the nutrients contained in this residue can be achieved by the utilization of a two-stage system consisted of nitrification and thermal thickening. In this case, nitrification leads to the transformation of ammonia nitrogen into a nitrate form and subsequent thermal thickening leads to concentration of the amount of nutrients contained in this residue with the simultaneous production of process water.The literature review describes various processes and factors that lead to the biogas formation. Some alternative crops are described as well. An important part of the literature review is focused on the treatment of the liquid fermentation residue (fugate) with an emphasis on the problems connected to nitrification and thermal thickening. There is also chapter on the legislation. The doctoral thesis also contains a list of published literature focusing on the issue of alternative crops and the processing of the liquid fermentation residue together with a summary discussion.

Kľúčové slová

tepelné zahušťování, biomasa, anaerobní digesce, bioplyn, nitrifikace

Keywords

anaerobic digestion, biomass, biogas, nitrification, thermal thickening

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 8. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: prof. Ing. Pavel Tlustoš, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme / odbor:
Agricultural Specialization / Exploitation and Conservation of Natural Resources