Zpracované otázky - CHEMIJE

U nevyhřívaných nádrží klesá teplota na 10 až 20 °C a požadovaná výpočtová doba zdržení je v tomto případě cca 3 měsíce. V současné době se již nevyhřívané vyhnívací nádrže nenavrhují, mimo jiné i pro obtížněji dosažitelné zvýšené nároky na jejich hygienické vlastnosti. Naopak zájem o využití termofilní teploty se z tohoto důvodu zvyšuje. K nevyhřívaným vyhnívacím nádržím lze přiřadit štěrbinové nádrže, resp. jejich vyhnívací prostor, vyhřívaný pouze nad ním proudící odpadní vodou. Obsah vyhnívacího prostoru těchto nádrží je promícháván pouze uvolňovaným bioplynem.

Při nadměrném zatěžování vyhnívací nádrže dochází k narušení rovnováhy mezi oběma rozkladnými fázemi, což se projeví hromaděním těkavých mastných kyselin, poklesem pH a snížením, příp. i zastavením produkce bioplynu. K tomuto jevu může dojít i z jiných důvodů, např. při prudkém poklesu teploty, v přítomnosti toxických látek aj.

73. Anaerobní stabilizace kalu – bioplyn (produkce a využití)

Rozkladem organické hmoty metanizací vzniká bioplyn složený především z metanu a oxidu uhličitého. Obecně lze odvodit produkci bioplynu a jeho složek při metanizaci libovolné organické látky, ovšem za předpokladu, že látka je zcela rozložitelná na CH4 a CO2.

CaHbOd + x H2O = y CH4 + z CO2

Z bilanční rovnosti jednotlivých prvků rovnice se vypočítají koeficienty rovnice:

x=a - b/4 - d/2 y = a/2 + b/8 - d/4 z=a/2 + b/8 - d/4

Rozkladem hlavních složek organické hmoty kalu městské ČOV metanizací je produkováno následující množství bioplynu.

Pro kal z městských ČOV lze počítat na jednotku rozložené organické hmoty s produkcí, která závisí na kvalitě kalu, především na obsahu lipidů (tuků), které jsou největším zdrojem bioplynu.

V semikontinuálním procesu je produkce bioplynu vztahována nejen k rozložené, ale i k přivedené organické hmotě, jejíž stupeň rozkladu závisí na provozních podmínkách. Při průměrné produkci 1000 dm3 bioplynu na 1 kg rozložené organické hmoty se získá dosažení stupně technického vyhnití následující produkce bioplynu v závislosti na obsahu organické hmoty v surovém kalu.

Obsah CH4 v bioplynu vznikajícího metanizací kalu z městských ČOV v semikontinuálním procesu bývá 65 až 70 %, kolem 1 až 2 % bývá obsah N2 a zbytek tvoří CO2. Zdrojem dusíku je denitrifikace a zejména vzduch, čerpaný s kalem do reaktoru. Někdy se v bioplynu vyskytují menší množství vodíku (desetiny procenta).

Hlavní složka bioplynu, metan, je hořlavý plyn o výhřevnosti 39 815 kJ.m-3 (objem vztažen k tlaku 101,3 kPa a teplotě 0 °C). Výhřevnost bioplynu je určena obsahem CH4, který musí být alespoň 50 %, jinak plyn nehoří. Bioplyn, pokud je využíván, se jímá v plynojemech - většinou samostatných, dříve i nasazených na vyhnívacích nádržích. Na ČOV s vyhřívanými vyhnívacími nádržemi se bioplyn spaluje v kotlích pro získání tepelné energie. Jiným jeho využitím je spalování v plynových motorech pro pohon točivých strojů (dmychadel), příp. alternátorů pro výrobu elektrické energie (s využitím odpadního tepla). Stlačený bioplyn může sloužit pro pohon motorových vozidel. Tepelná energie se spotřebuje především jako technologické teplo k provozu metanizačních nádrží, přebytky k vyhřívání budov, přípravu teplé vody aj.