CZ306125B6 - Intenzifikované kalové hospodářství čistírny odpadních vod - Google Patents
Intenzifikované kalové hospodářství čistírny odpadních vod Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306125B6 CZ306125B6 CZ2015-433A CZ2015433A CZ306125B6 CZ 306125 B6 CZ306125 B6 CZ 306125B6 CZ 2015433 A CZ2015433 A CZ 2015433A CZ 306125 B6 CZ306125 B6 CZ 306125B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sludge
- carbonization
- reactor
- steam
- combustion chamber
- Prior art date
Links
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 31
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 230000008719 thickening Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- CVSVTCORWBXHQV-UHFFFAOYSA-N creatine Chemical compound NC(=[NH2+])N(C)CC([O-])=O CVSVTCORWBXHQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
Intenzifikované kalové hospodářství čistírny odpadních vod zahrnuje odvodňovací zařízení (2) vstupního sedimentovaného kalu, ohřívaný tlakový reaktor (5), expandér (6), naředění expandovaného kalu před vstupem do anaerobního fermentoru (8) a po jeho opuštění zahuštění fermentátu, sušení fermentátu v sušárně (16) a následnou karbonizaci v karbonizačním reaktoru (13) opatřeném spalovací komorou (12) s hořákem, přičemž bioplyn (9) je z fermentoru (8) veden do alespoň jedné kogenerační jednotky (11), jejíž spalinový výstup, stejně jako výstup plynu (23) z karbonizačního reaktoru (13) jsou zaústěny do spalovací komory (12). V tomto zařízení je na výstup zbytkových spalin (18) z karbonizačního reaktoru (13) napojen tepelný výměník (21) spaliny/pára zaústěný parním výstupem do tlakového reaktoru (5).
Description
Intenzifikované kalové hospodářství čistírny odpadních vod
Oblast techniky
Technické řešení se týká opatřeni k intenzifikaci kalového hospodářství čistírny odpadních vod zahrnující anaerobní fermentaci vstupního stabilizovaného kalu ve fermentoru, zahuštění fermentátu, jeho sušení v sušárně a následnou karbonizací v karbonizačním zařízení opatřeném spalovací komorou s hořákem, přičemž bioplyn z fermentoru je veden do alespoň jedné kogenerační jednotky.
Dosavadní stav techniky
V čistírnách odpadních vod (ČOV) následuje po mechanickém čištění na česlech biologické čištění odpadních vod. Zde je znečištění z odpadni vody odstraňováno pomocí mikroorganismů nazývaných aktivovaný kal. Aktivovaný kal je v biologickém reaktoru kultivován buď jako suspenze (tzv. aktivační systémy), nebo na pevném nosiči (tzv. biofilmové reaktory). Těchto reaktorů je celá řada typů. Aktivovaný kal dokáže z odpadní vody odstranit značné množství organického znečištění, i sloučenin dusíku a fosforu.
Směs vody a aktivovaného kalu pak teče do dosazovací nádrže, kde aktivovaný kal sedimentuje a oddělí se od vyčištěné vody. Část aktivovaného kalu je vracena zpět do biologického reaktoru a část je oddělena jako přebytečný kal a odváděna ke zpracování do kalového hospodářství, konkrétně k anaerobní fermentaci.
Stupeň anaerobní fermentace se vyskytuje hlavně u větších čistíren. Přebytečný aktivovaný kal se zde využívá jako zdroj živin pro anaerobní bakterie, které produkují bioplyn. Bioplyn využije čistírna k ohřevu vlastních vyhnívacích nádrží - fermentoru nebo k produkci energie. FermentáL tedy zbylý vyhnilý kal, neboli anaerobně stabilizovaný kal, se zpracovává a využívá jako hnoj i vo, je skládkován nebo spalován.
Velké procento čistíren odpadních vod produkuje kaly s vysokým zatížením těžkými kovy i dalšími polutanty, které se mohou v případě aplikace například na zemědělskou půdu dostávat do povrchových i podzemních vod.
Kaly představují v podstatě jediný odpad z čištění odpadních vod. Úkolem tzv. kalového hospodářství v čistírnách odpadních vod s anaerobním stupněm je maximalizovat výnos energie v podobě bioplynu a minimalizovat množství stabilizovaného kalu. Oboje je striktně podřízeno ekonomickým zájmům, přičemž produkce bioplynu představuje pro čistírnu příjem a množství stabilizovaného kalu naopak náklady, spojený s jeho likvidací.
Jsou známy a v praxi využívány různé metody intenzifikace kalového hospodářství v podobě desintegrace kalů. Používají se mechanické, fyzikální, chemické nebo biologické procesy, vždy s cílem dosáhnout maximální desintegrace buněčných stěn a tím jejich lyzace (zpřístupnění obsahu anaerobním bakteriím). S tím je současně spojeno jednodušší a efektivnější odvodnění stabilizovaného kalu.
S nasazením některé z technologických metod desintegrace kalů je spojeno zvýšení objemu produkovaného bioplynu. Ten je zpravidla využíván jako palivo pro motory kogeneračních jednotek, vyrábějících elektrickou a teplenou energii. Většina čistíren odpadních vod má ale problém s uplatněním teplené energie, zejména mimo topnou sezónu, což snižuje energetickou efektivitu kombinované výroby.
- 1 CZ 306125 B6
Lyzace kalu spočívající v ohřevu kalu v tlakové nádobě s následným rychlým uvolněním taku a snížením teploty je známa z publikace „Možnosti zvýšení výroby bioplynu na stávajících zařízeních“ (http://www.mpo-efekt.cz/dokument/30.pdf). Topná pára pro ohřev kalu se vyvíjí v lokální parní kotelně spalující bioplyn z fermentoru nebo zemní plyn. Tento systém sice zajišťuje inten5 zifikaci anaerobního procesu ve fermentoru, avšak snižuje množství bioplynu přiváděného do kogenerační jednotky, resp. vede ke spotřebě hodnotného zemního plynu.
Způsob zpracování fermentátu prostřednictvím karbonizace při využití citelného tepla spalin z kogenerační jednotky spolu s teplem vznikajícím spalováním dřevoplynu produkovaného retortní 10 pecí je znám např. z CZ 24 565 (U). Přitom zbytkové teplo ve směsi spalin z obou zdrojů, poté co vyvolalo karbonizací v karbonizační jednotce, zůstává zčásti, alespoň po většinu roku, nevyužito, což snižuje energetickou účinnost celého zařízení.
Žádný způsob desintegrace není samostatně schopen zcela vyřešit problém kalového hospodář15 ství, kterým je likvidace kalů, nesoucí za všech okolností finanční náklady.
Technické řešení si klade za úkol navrhnout uspořádání kalového hospodářství čistírny odpadních vod, které přinese lepší využití produkovaného tepla a tím snížení provozních nákladů.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol řeší intenzifikované kalové hospodářství čistírny odpadních vod zahrnující odvodňovací zařízení vstupního sedimentovaného kalu, ohřívaný tlakový reaktor, expandér, naředění 25 expandovaného kalu před vstupem do anaerobního fermentoru a po jeho opuštění zahuštění fermentátu, sušení fermentátu v sušárně a následnou karbonizací v karbonizačním reaktoru opatře' ' ném spalovací komorou s hořákem, přičemž bioplyn je z fermentoru veden do alespoň jedné ť ' kogenerační jednotky, jejíž spalinový výstup, stejně jako výstup plynu z karbonizačního reaktoru T ; ’ jsou zaústěny do spalovací komory. Podstata kalového hospodářství spočívá v tom, že na výstup W zbytkových spalin z karbonizačního reaktoru je napojen tepelný výměník spaliny/pára zaústěný parním výstupem do tlakového reaktoru.
Spaliny za spalovací komorou mohou být rozděleny na dva proudy, přičemž jeden proud ústí do karbonizačního reaktoru a následně do sušárny, zatím co druhý proud ústí do tepelného výměníku 35 spaliny/pára.
Objasnění výkresu
Obrázek na výkrese představuje schéma příkladného zapojení Intenzifikovaného kalového hospodářství čistírny odpadních vod.
Příklady uskutečnění vynálezu
Ve vyobrazeném zapojení sedimentovaný kal z předchozího stupně čistírny, který z 80 % obsahuje organickou hmotu, je na vstupu 1 mechanicky odvodněn v odvodňovacím zařízení 2 a předehřát v předehřívači 3 brýdovými parami 4. Předehřátý kal je čerpán do ohřívaného tlakového reaktoru 5, odkud proudí přes expandér 6 do nádrže 7, kde je ochlazen a naředěn. Při expanzi 50 jsou narušeny stěny buněčných substancí kalu a uvolňují se brýdové páry 4 odváděné k ohřevu vsázky předehřívače 3. Naředěný kal postupuje do fermentoru 8, v němž se vyvíjí bioplyn 9, 10. Jedna jeho část je vedena jako palivo do přídavné kogenerační jednotky 11, druhá část je odváděna jako palivo hořáku spalovací komory 12 karbonizačního reaktoru Y3.
-2CZ 306125 B6
Fermentát je na výstupu z fermentoru 8 znovu mechanicky odvodněn a s výhodou zahuštěn suchou biomasou v zařízeních 14, 15, načež vstupuje do sušárny 16, která je vyhřívána ohřátou chladicí vodou 17 z kogenerační jednotky Fl. V karbonizačním reaktoru 13 se kal přemění působením vysoké teploty na uhlíkatý materiál - biouhel 19 a plyn 23.
Navržené kalové hospodářství vedle zbytkové tepelné energie kogenerační jednotky 11 obsažené v ohřáté chladicí vodě 17 využívá i tepelnou energii obsaženou ve spalinách 20 kogenerační jednotky JJ_. Spaliny 20 postupují do hořáku spalovací komory 12 karbonizačního reaktoru 13 a odtud jsou po karbonizaci ve zbytkových spalinách 18 ve směsi s ostatními spalinami vedeny do tepelného výměníku 21 spaliny/pára zaústěného parním výstupem do tlakového reaktoru 5, ve kterém pára 22 ohřívá vsázku zahuštěného kalu nacházející se pod tlakem.
Podstatným zdrojem tepla vyvíjeného v hořáku spalovací komory 12 je plyn 23 z karbonizace.
V jiném provedení kalového hospodářství, naznačeném na obrázku čárkovaně, jsou spaliny za spalovací komorou 12 rozděleny na dva proudy; jeden ústí do karbonizačního reaktoru 13 a následně do sušárny 16, zatím co druhý proud ústí do tepelného výměníku 21 spaliny/pára.
V popsaném technologickém zařízení dochází k desintegraci kalů termickou tlakovou expanzí před anaerobní fermentací a ke karbonizaci odvodněných stabilizovaných kalů.
Kaly jsou v suspenzi o sušině typicky 10 až 30 % kontinuálně dávkovány do předehřívače 3, kde jsou ohřívány brýdovou parou 4 z následné expanze, a poté dávkovány tlakovým čerpadlem do nádoby tlakového reaktoru 5 s vnitřním míchacím a posuvným zařízením, obvykle v ležatém provedení. Do tlakového reaktoru 5 je současně přiváděna topná pára o teplotě 130 až 200 °C a odpovídajícím tlaku syté páry 0,3 až 1,5 MPa.
Suspenze kalů prochází tlakovým reaktorem 5, přičemž doba zdržení se řídí jeho zaplněním v rozmezí od 5 do 30 minut. Po průchodu tlakovým reaktorem 5 je suspenze kalů skokově expandována v expandéru 6. Brýdová pára 4 je odváděna do předehřívače 3, kde kondenzuje.
Při expanzi dochází k odpaření horké vody, vázané v buňkách kalů a tím jsou buňky desintegrovány (dochází k jejich lyzaci). S výhodou se v expandéru 6 udržuje podtlak, čímž se zvýší tlakový spád a desintegrace je efektivnější.
Suspenze desintegrováných kalů má po expanzi teplotu přibližně 90 °C. Teplota se v nádrži 7 sníží naředěním vodou na procesní sušinu pro následnou anaerobní fermentaci.
Kaly, desintegrované termickou tlakovou expanzí, mají vyšší výtěžnost bioplynu v anaerobní fermentaci. Typicky se produkce bioplynu zvyšuje o 20 až 200 %. Pro energetické využití nárůstu bioplynu se nainstaluje další, přídavná kogenerační jednotka 11 nebo více kogeneračních jednotek. Díky tomu je k dispozici větší množství teplené energie, která se využije k výrobě technologické topné páry 22 pro krytí potřeb termické tlakové expanze. Konkrétně se pro výrobu páry použije energie zbytkových spalin 18 po karbonizaci 13 ve výměníku 21 spaliny/pára, anebo, v případě alternativního zapojení, teplená energie části spalin ze spalovací komory 12. Tepelná energie z chlazení motorů je pak využita pro sušení odvodněných zahuštěných kalů po anaerobní fermentaci před karbonizaci.
Druhým technologickým prvkem intenzifikace kalového hospodářství je karbonizace odvodněných stabilizovaných kalů. Ty jsou nejprve vysušeny a s výhodou také před sušením zahuštěny jakoukoli zbytkovou nebo odpadní biomasou s obsahem sušiny větším než 60 %.
Vysušené kaly jsou vedeny do karbonizačního reaktoru 13, řešeného jako retorta s vnitřním posunem. Karbonizační prostor je oddělen od okolního prostoru, aby se zamezilo přístupu vzduchu. Karbonizační reaktor 13 se ohřívá spalinami ze spalování plynu 23, který vzniká zahříváním kar
-3CZ 306125 B6 bonizovaných kalů na teplotu v rozmezí 400 až 600 °C. Plyn 23 z karbonizace se spaluje ve spalovací komoře 12 s hořákem, výhodně společně se stabilizačním palivem - například bioplynem 10.
Karbonizace je nízkoteplotní pyrolýza, tedy proces termického rozkladu. Produktem karbonizace jsou hořlavý plyn 23 z prchavé hořlaviny a pevný uhlíkatý materiál. Množství uhlíkatého materiálu činí 25 až 50 % původní hmotnosti vysušených kalů.
Karbonizací kalů dojde nejen ke snížení jejich množství, ale zejména k zásadní změně jejich formy. Na rozdíl od původního stabilizovaného kalu je uhlíkatý materiál využitelnou průmyslovou surovinou nebo pomocnou půdní látkou. Procesem karbonizace se tedy nemění jen množství a fyzikální vlastnosti kalů, ale zejména jejich ekonomická hodnota. Z odpadu, za jehož likvidaci se platí, se stává materiál s ekonomickou hodnotou.
Spotřeba teplené energie obou technologických prvků intenzifikace kalového hospodářství je pokryta z jejich provozních výstupů. Díky termické tlakové expanzi se zvýší výnos bioplynu a tedy i produkce tepelné energie z kogenerace. Ta není využita pro vlastní provoz anaerobní fermentace a je tedy k dispozici pro potřeby nových technologií.
Energie potřebná pro karbonizací je pak pokryta spalinami ze spalování plynu, který v procesu karbonizace vzniká. Tepelná energie pro sušení kalů před karbonizací se získá jednak ze spalin, zbývajících po vlastní karbonizací, a také z chlazení motorů nově instalované kogeneraění jednotky, případně kogeneračních jednotek.
Při náběhu ohřevu a expanze přiváděného kalu je pára 22 potřeba dříve, než je k dispozici dodatečný plyn 10 z fermentace. Ten začne vznikat až z kalů, upravených parní expanzí. Proto je nutné, aby byl výměník 21 spaliny/pára zařazen to trasy zbytkových spalin 18 za karbonizací. Pro získání dostatečného množství spalin 18 bude v první fázi spalováno více bioplynu 10. Jakmile bude dostatek bioplynu pro provoz nové kogenerační jednotky 11, vedou se do spalovací komory 12 spaliny z výfuku této jednotky 11 a stávají se součástí veškerých spalin. Množství spalovaného bioplynu 10 v hořáku spalovací komory 12 se reguluje ke stabilizaci hoření plynu z karbonizace.
Alternativně je možné za karbonizací proud spalin 18 rozdělit a větší část vést do výměníku 21 spaliny/pára a menší část do sušárny 16 - viz čárkovaná trasa na obrázku.
Pro ověřování nové technologie byly použity tři vzorky kalů, z toho dva vzorky stabilizovaných kalů po anaerobní fermentaci (ČOV Bratislava, ČOV České Budějovice 2) a jeden primární před anaerobní fermentaci (ČOV České Budějovice 2).
Všechny tři vzorky byly podrobeny desintegraci termickou tlakovou expanzí při sušině 25 % a parametrech uvedených v tabulce. Desintegrované vzorky kalů i referenční vzorky bez úpravy 1 až 15 byly vybalancovány na 10% sušinu. Následně byla provedena inokulace (1 ml procesní kapaliny z BPS Žabovřesky, 3 % sušiny) a bez dalších úprav byly vzorky aplikovány do standardizovaných plynotěsných lahví osazených tlakovým čidlem (Oxi Top Control AN 12 MERCK) dle adaptované metodiky Kužel a Kolář (2005).
Testy anaerobní fermentace (metanogení aktivity) probíhaly po 21 dní při 40 °C za slabého míchání. Kumulativní sumy vyprodukovaného bioplynu (medián ze 3 opakování) byly přepočteny na standardizovaný CH4 při pokojové teplotě, běžném atmosférickém tlaku, přepočteno na tunu sušiny m3 Ch4- t”1. Cílem testování nebylo zjistit absolutní množství bioplynu (metanu), ale změnu jeho výtěžnosti po termické tlakové expanzi kalů.
Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce:
-4CZ 306125 B6
| vzorek | původ | tlak | teplota | zdržení | m3 ch4 ť1 | změna | opakování |
| 1 | ČOV Bratislava | 0,6 MPa | 158°C | 10 minut | 16,2 | 249% | 3 |
| 2 | 20 minut | 17,2 | 264% | 3 | |||
| 3 | 1,5 MPa | 198°C | 10 minut | 19,8 | 305% | 3 | |
| 4 | 20 minut | 19,7 | 303% | 3 | |||
| 5 | 0 | 0 | 0 | 6,5 | 0% | 3 | |
| 6 | ČOV ČB 2 | 0,6 MPa | 158°C | 10 minut | 8,4 | 159% | 3 |
| 7 | 20 minut | 8,2 | 155% | 3 | |||
| 8 | 1,5 MPa | 198°C | 10 minut | 9,0 | 170% | 3 | |
| 9 | 20 minut | 9,2 | 174% | 3 | |||
| 10 | 0 | 0 | 0 | 5,3 | 0% | 3 | |
| 11 | ČOV ČB 1 | 0,6 MPa | 158°C | 10 minut | 20,0 | 159% | 3 |
| 12 | 20 minut | 22,6 | 179% | 3 | |||
| 13 | 1,5 MPa | 198°C | 10 minut | 22,8 | 181% | 3 | |
| 14 | 20 minut | 23,1 | 183% | 3 | |||
| 15 | 0 | 0 | 0 | 12,6 | 0% | 3 |
Z výsledků je patrné, že termická tlaková expanze, resp. efekt desintegrace, se výrazně projevil na všech testovaných vzorcích kalů. Významné rozdíly mezi kaly z ČOV Bratislava (vzorky 1 až 5) a COV České Budějovice (vzorky 6 až 15) jsou patrně způsobeny specifickým složením nebo technologickými postupy.
Vzorky kalů 1 až 4 po testech anaerobní fermentace byly smíšeny, mechanicky odvodněny a usušeny v laboratorní sušárně na výslednou sušinu 10 %. Usušený kal byl podroben karbonizací (pyrolýze) v laboratorním vsádkovém reaktoru při teplotě 520 °C.
| komponent | pyrolýzní tep | ota 520°C |
| produkty 9 | produkty % hmot. | |
| kal ČOV 100 % | 629,49 | 100 |
| pevný pyrolyzát | 303,12 | 48,15 |
| voda uvolněná do 300°C | 31,98 | 5,08 |
| voda nad 300°C | 15,63 | 2,48 |
| organická kapalná fáze | 45,01 | 7,15 |
| plyn + ztráty | -- | 37,13 |
Procesem karbonizace došlo k redukci množství pevné části o 52 %. Vizuálně jde o sypký, jemnozmný materiál. Uvolňovaný plyn má energetickou hodnotu 3,8 MJ/kg. Jeho výhřevnost je tedy poměrně malá. Ke zvýšení energetické hodnoty plynu bude vhodné před karbonizací zahustit kaly přibližně 20 až 30 % odpadní biomasy o sušině větší než 75 %.
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Intenzifikované kalové hospodářství čistírny odpadních vod zahrnující odvodňovací zařízení (2) vstupního sedimentovaného kalu, ohřívaný tlakový reaktor (5), expandér (6), naředění expandovaného kalu před vstupem do anaerobního fermentoru (8) a po jeho opuštění zahuštění fermentátu, sušení fermentátu v sušárně (16) a následnou karbonizací v karbonizačním reaktoru (13)-5CZ 306125 B6 opatřeném spalovací komorou (12) s hořákem, přičemž bioplyn (9) je z fermentoru (8) veden do alespoň jedné kogenerační jednotky (11), jejíž spalinový výstup, stejně jako výstup plynu (23) z karbonizačního reaktoru (13) jsou zaústěny do spalovací komory (12), vyznačující se tím, že na výstup zbytkových spalin (18) z karbonizačního reaktoru (13) je napojen tepelný 5 výměník (21) spaliny/pára zaústěný parním výstupem do tlakového reaktoru (5).
- 2. Kalové hospodářství podle nároku 1, vyznačující se tím, že spaliny za spalovací komorou (12) jsou rozděleny na dva proudy, přičemž jeden proud ústí do karbonizačního reaktoru (13) a následně do sušárny (16), zatím co druhý proud ústí do tepelného výměníku (21) spálilo ny/pára.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-433A CZ2015433A3 (cs) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Intenzifikované kalové hospodářství čistírny odpadních vod |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-433A CZ2015433A3 (cs) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Intenzifikované kalové hospodářství čistírny odpadních vod |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306125B6 true CZ306125B6 (cs) | 2016-08-10 |
| CZ2015433A3 CZ2015433A3 (cs) | 2016-08-10 |
Family
ID=56611705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-433A CZ2015433A3 (cs) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Intenzifikované kalové hospodářství čistírny odpadních vod |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2015433A3 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108585995A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-09-28 | 中山市和智电子科技有限公司 | 一种搅拌式堆肥反应器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ21314U1 (cs) * | 2010-08-18 | 2010-09-24 | Biomass Technology A. S. | Zarízení ke kontinuálnímu zpracování materiálu obsahujících signifikantní podíl fytomasy |
| CZ24565U1 (cs) * | 2012-05-17 | 2012-11-15 | Aivotec S.R.O. | Zařízení na výrobu dřevěného uhlí |
-
2015
- 2015-06-25 CZ CZ2015-433A patent/CZ2015433A3/cs unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ21314U1 (cs) * | 2010-08-18 | 2010-09-24 | Biomass Technology A. S. | Zarízení ke kontinuálnímu zpracování materiálu obsahujících signifikantní podíl fytomasy |
| CZ24565U1 (cs) * | 2012-05-17 | 2012-11-15 | Aivotec S.R.O. | Zařízení na výrobu dřevěného uhlí |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Zpracování a vyuzití biologicky rozlozitelných odpadu karbonizací na biouhel", 14.3.2013, BIOUHEL.CZ, http://biouhel.cz/wp-content/uploads/2013/03/KARBONIZACE-BRO.pdf * |
| Kajan. M, Lhotský R., "Moznosti zvýsení výroby bioplynu na stávajících zarízeních", 15.11.2006, http://www.mpo-efekt.cz/dokument/30.pdf * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108585995A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-09-28 | 中山市和智电子科技有限公司 | 一种搅拌式堆肥反应器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2015433A3 (cs) | 2016-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Aragón-Briceño et al. | Mass and energy integration study of hydrothermal carbonization with anaerobic digestion of sewage sludge | |
| Zhao et al. | Characterization of hydrothermal carbonization products (hydrochars and spent liquor) and their biomethane production performance | |
| Pérez-Elvira et al. | Continuous thermal hydrolysis and anaerobic digestion of sludge. Energy integration study | |
| Villamil et al. | Anaerobic co-digestion of the process water from waste activated sludge hydrothermally treated with primary sewage sludge. A new approach for sewage sludge management | |
| Hämäläinen et al. | Hydrothermal carbonisation of mechanically dewatered digested sewage sludge—Energy and nutrient recovery in centralised biogas plant | |
| Wilk et al. | Hydrothermal carbonization of sewage sludge: Hydrochar properties and processing water treatment by distillation and wet oxidation | |
| Fakkaew et al. | Effects of hydrolysis and carbonization reactions on hydrochar production | |
| Fdz-Polanco et al. | Continuous thermal hydrolysis and energy integration in sludge anaerobic digestion plants | |
| Usman et al. | Characterization and biogas production potentials of aqueous phase produced from hydrothermal carbonization of biomass–Major components and their binary mixtures | |
| Wiśniewski et al. | The pyrolysis and gasification of digestate from agricultural biogas plant | |
| Zhang et al. | Management and valorization of digestate from food waste via hydrothermal | |
| Languer et al. | Insights into pyrolysis characteristics of Brazilian high-ash sewage sludges using thermogravimetric analysis and bench-scale experiments with GC-MS to evaluate their bioenergy potential | |
| Li et al. | Synergistic treatment of sewage sludge and food waste digestate residues for efficient energy recovery and biochar preparation by hydrothermal pretreatment, anaerobic digestion, and pyrolysis | |
| Pagés-Díaz et al. | Valorization of the liquid fraction of co-hydrothermal carbonization of mixed biomass by anaerobic digestion: Effect of the substrate to inoculum ratio and hydrochar addition | |
| JP6931667B2 (ja) | 水熱炭化プロセスにおける液相の酸化方法 | |
| Wang et al. | Combined hydrothermal treatment, pyrolysis, and anaerobic digestion for removal of antibiotic resistance genes and energy recovery from antibiotic fermentation residues | |
| Makisha et al. | Production of biogas at wastewater treatment plants and its further application | |
| Malhotra et al. | Hydrothermal carbonization of sewage sludge: Optimization of operating conditions using design of experiment approach and evaluation of resource recovery potential | |
| Ebrahimi et al. | Effect of hydrothermal treatment on deep dewatering of digested sludge: further understanding the role of lignocellulosic biomass | |
| Liu et al. | Integration of hydrothermal liquefied sludge as wastewater for anaerobic treatment and energy recovery: Aqueous phase characterization, anaerobic digestion performance and energy balance analysis | |
| Abeyratne et al. | Multi-criteria evaluation of energy recovery from urban wastewater sludges by anaerobic digestion and hydrothermal liquefaction | |
| Zhang et al. | Biorefinery-oriented full utilization of food waste and sewage sludge by integrating anaerobic digestion and combustion: Synergistic enhancement and energy evaluation | |
| Ghasemzadeh et al. | Optimizing the effect of hydrochar on anaerobic digestion of organic fraction municipal solid waste for biogas and methane production | |
| Balasundaram et al. | Advanced steam explosion as thermal hydrolysis process for high solids anaerobic digestion and enhanced methane yield: proof of concept | |
| EP3757193A1 (de) | Verfahren und anlage zur aufarbeitung von klärschlamm, gärresten und/oder gülle unter gewinnung von wasserstoff |