Motivace

Na odpadní vodu lze pohlížet jako na surovinu, ze které můžeme získat např. energii, nutrienty (dusík, fosfor) a v ideálním případě i čistou vodu. Anaerobní technologie jsou vhodným prostředkem recyklace energie obsažené v organických látkách nacházejících se v odpadní vodě a v čistírenských kalech. Produktem anaerobní fermentace je bioplyn, který je zdrojem elektrické a tepelné energie.
Skupina anaerobních technologií se zabývá optimalizací procesů anaerobní fermentace a zároveň řešením problémů specifických pro anaerobní technologie, např. odstraňováním dusíkatých a sirných sloučenin vzniklých při anaerobní fermentaci.

Naše řešení

Energeticky soběstačná čistírna odpadních vod

Skupina Anaerobní technologie se dlouhodobě zabývá intenzifikací anaerobní stabilizace kalů na čistírnách odpadních vod (ČOV). Cílem je recyklace energie obsažené v těchto kalech tak, aby byla pokryta veškerá spotřeba elektrické energie na ČOV. Např. na pražské Ústřední ČOV bylo dosaženo téměř 90% energetické soběstačnosti celé čistírny zavedením námi vyvinuté metody dezintegrace kalu (lyzátovací zahušťovací centrifugy) a termofilní anaerobní stabilizace. To vše spolu s intenzivním srážením organického materiálu z přitékající odpadní vody a zdokonalením míchání anaerobních fermentorů vedlo k zdvojnásobení produkce bioplynu.

Optimalizace fermentace celulózových materiálů s použitím anaerobních hub

S hledáním alternativních zdrojů energie je spojen rychlý rozvoj bioplynových stanic, kde jsou vstupní surovinou zemědělské odpady, cíleně pěstovaná rostlinná biomasa i jiné organické odpady. Problémem bioplynových stanic je především nízká rozložitelnost rostlinných materiálů (pouze 40 až 60 %), která se odráží v nižší produkci bioplynu. Tento problém lze s úspěchem řešit využitím schopnosti anaerobních hub rozkládat rostlinné materiály bohaté na celulózu. V přírodě se tyto houby vyskytují v bachorech přežvýkavců (kráva, jelen atp.), kterým pomáhají k větší účinnosti využití energie z potravy. Pokud se podaří kultivovat tyto organismy v anaerobních fermentorech, je možné podstatně zvýšit produkci bioplynu a tedy i energie z celulózových materiálů.

Odstraňování sulfanu z bioplynu

Sulfan je zdrojem emisí S0₂, zápachu a problémů při spalování bioplynu v kogeneračních jednotkách a proto je nutné jej z bioplynu odstraňovat. Biologické metody odstraňování sulfanu z bioplynu jsou založené na oxidaci sulfanu chemolithotrofními sirnými bakteriemi na elementární síru:
H₂S + 0.5O₂ --> S⁰ + H₂O
Tento proces je možné realizovat v externím bioreaktoru po absorpci sulfanu do vodných roztoků nebo přímo v anaerobním fermentoru (tzv. mikroaerace). Oba způsoby jsou účinné, ale naše výsledky ukazují, že mikroaerace může mít na anaerobní proces pozitivní vliv i v některých dalších aspektech (např. větší stabilita reaktoru). Biologické metody odsiřování jsou vždy investičně i provozně výhodnější než chemické nebo fyzikálně chemické způsoby a perspektivy jejich využití jsou velmi široké.

Odstraňování dusíku z kapalné fáze po anaerobní fermentaci

V kapalné fázi po anaerobní fermentaci se v závislosti na charakteru vstupní suroviny často vyskytují vysoké koncentrace amoniakálního dusíku, který může inhibovat anaerobní fermentaci a v případě ČOV významně zatěžuje vodní linku. Jeden z perspektivních způsobů odstraňování amoniakálního dusíku je tzv. proces nitritace-denitritace. Oproti "klasické" nitrifikaci-denitrifikaci je takto možné ušetřit 25 % kyslíku a 40 % organického substrátu potřebného pro odstranění dusíku. Předmětem výzkumu jsou i metody snižování koncentraci amoniakálního dusíku přímo ve fermentační směsi bez poškození anaerobní kultury.

Doktorandi pracující ve skupině Anaerobní technologie

Prof.Ing Pavel Jeníček, CSc.

Prof.Ing. Michal Dohányos, CSc.

Prof.Ing. Jana Zábranská, CSc.

Ing. Dana Pokorná, CSc.

Dr.Ing. Pavla Šmejkalová

 Dr.Ing. Aleš Pícha

Ing. Jan Bartáček, Ph.D.

Helena Stará