Ing. Helena Bakešová

Matematické modelování a řízení procesu mikroaerobního odstraňování H₂S z bioplynu

Problém

Při anaerobní stabilizaci na čistírnách odpadních vod je téměř veškerá rozložitelná organická hmota přeměněna na energeticky výhodný bioplyn. Vznikající bioplyn se dále využívá v kogeneračních jednotkách a z něho získaná energie může, za určitých podmínek, pokrýt veškerou spotřebu tepla a energie čistíren. V současné době se proto stále více klade důraz na kvalitu vznikajícího bioplynu, s čímž se pojí odstraňování nežádoucích vedlejších produktů anaerobní fermentace. U vod bohatých na sírany vzniká velké množství sulfanu. Jeho přítomnost má za následek technické problémy a omezení využití bioplynu. Sulfan je toxický plyn, který inhibuje anaerobní procesy, způsobuje korozi materiálů a při spalování bioplynu se oxiduje na oxid siřičitý. Jednou z možností biologického odstraňování sulfanu z bioplynu je mikroaerace. Jedná se o účinnou a levnou metodu – přiváděním malého množství kyslíku do systému je podporován růst mikroorganismů oxidujících sulfan na elementární síru. Rozdílné skupenství elementární síry umožňuje její snadné oddělení od bioplynu. Přestože je tento proces v praxi již dobře zaveden, stále existují nevyřešené problémy. Správné pochopení mikroaerace je stěžejní pro navržení strategie řízení a optimalizace tohoto procesu.

Řešení

V rámci tohoto tématu bude zkoumáno mikroaerobní odstraňování sulfanu z bioplynu. Studium bude zaměřeno na tvorbu detailního popisu procesu pomocí matematického modelování s důrazem na přenos hmoty a na vliv geometrie reaktoru. Vytvořený model bude validován laboratorními experimenty. Výstupem práce bude návrh efektivní strategie řízení procesu mikroaerace a předpokládá se přenos výsledků výzkumu do provozních podmínek.