Search

Reducing energy costs in Europe is more challenging than before due to extreme price increases. The use of local renewable energy sources is one way to contribute to this effort. In the case of spa resorts, the use of heat from hot springs for therapeutic baths is an option. It is necessary to cool down this thermal mineral water to a temperature acceptable to the human body. However, due to the high mineral content of this water, heavy fouling can be a problem for conventional heat exchangers. The purpose of this study is to identify the suitable cooling technology in terms of required cooling capacity and waste heat recovery capability. The cooling technology was selected on the basis of a literature search. A pilot cooling unit consisting of vacuum cooler and plate heat exchanger was designed and tested in a real spa resort for six months. Both selected technologies have demonstrated the ability to cool thermal mineral water in long-term operation, as well as the possibility to utilize waste heat for domestic hot water heating. However, fouling problems occur in the plate heat exchanger. The vacuum cooler demonstrated greater operational robustness and resistance to encrustation.

Problematiku zvyšujícího se množství dusíku v odpadních vodách a zároveň rostoucí poptávku po dusíkatých hnojivech lze propojit a řešit pomocí technologie stripování. Tato práce se zabývá testováním a úpravami experimentální jednotky pro stripování amoniaku v Laboratoři energeticky náročných procesů a rovněž tvorbou simulace tohoto zařízení v programu ProMax. Jednotka pracující ve vsádkovém režimu byla po provedení několika experimentů s roztokem amoniaku přestavěna na kontinuální provoz. Výsledky měření z vsádkového a kontinuálního provozu a rovněž ze simulace byly následně porovnány a ze získaných dat vyplývá, že kontinuální provoz umožňuje v současnosti odstranění 94 % amoniaku z celkového vstupního množství, zatímco vsádkový provoz až 98 %. Nižší účinnost kontinuálně pracující jednotky je však možné dle výsledků simulace změnit při navýšení určitých parametrů provozu. Tyto poznatky mohou posloužit pro další experimenty či návrh průmyslové stripovací kolony., The issue of increasing nitrogen in wastewater and at the same time growing demand for nitrogen fertilizers can be interconnected and solved by using stripping technology. This thesis deals with testing and modifications of the experimental unit for ammonia stripping in the Laboratory of Energy Intensive Processes, as well as the creation of a simulation of this unit in software ProMax. The batch mode unit was converted to continuous operation after several experiments with ammonia solution. The outcomes of the measurements from batch and continuous operation as well as from the simulation were subsequently compared and the obtained data show that continuous operation currently allows the removal of 94% of ammonia from the total input amount, while batch operation up to 98%. However, according to the simulation results, the lower efficiency of the continuously operating unit can be changed when certain operating parameters are increased. This knowledge can be used for further experiments or design of an industrial stripping column.

V průmyslových a energetických zařízeních je využíváno provozních data k řízení provozu a jeho optimalizaci. Data poskytnuté měřením, jsou ale zatíženy chybami plynoucími z nejistoty měření (nepřesnosti měřících přístrojů). Vyrovnáním dat (data reconciliation) obdržíme přesnější hodnoty, které nám poskytnou možnost lepší optimalizace a dosažení vyšších ekonomických zisků. Cílem této bakalářské práce bylo seznámení se s problematikou vyrovnávání dat měření a detekcí chyb v měření. Tato práce je rozdělena do dvou částí. První část je teoretická, popisuje chyby měření, metody řešení pro vyrovnání dat a statistické testy pro detekci hrubých chyb. Druhá část je praktická ukázka vyrovnávání dat na dvou modelových příkladech, u kterých jsou prezentovány výsledky vyrovnávání a celé řešení i s postupem se nacházejí v příloze., Operational data are used for control and optimization of a process in industrial and energy plants are used. Data provided from measurement are affected by errors arising from uncertainty of measurement (imprecision of measuring instruments). Data reconciliation provides us more precise variables which give us the opportunity to better optimize and achieve higher economic gains. The objective of this bachelor's thesis was to study the issue of data reconciliation of measurement and gross error detection in measurement variables. This work is divided into two parts. The first part is theoretical, describing measurement errors, solution methods for data reconciliation and statistical tests for gross error detection. The second part is a practical demonstration of data reconciliation on two examples. The results of reconciliation and the solution procedure are included. Complete procedure can be found in the Annex.

Pro vinařství je nakládání s odpadními vodami aktuálním tématem, jelikož úprava odpadní vody tvoří velkou část provozních nákladů. V současné době se k úpravě odpadní vody z vinařství nejvíce využívají technologie založené na biologických procesech. Ty však mají řadu nevýhod, jako jsou vyšší investiční a provozní náklady, velká zastavěná plocha nebo požadavek na potřebnou technickou znalost obsluhy. Tato práce se zabývá výběrem ekonomicky méně náročné technologie k úpravě vinařských odpadních vod a experimentálním posouzením její účinnosti s ohledem na snížení hodnoty chemické spotřeby kyslíku (CHSK). Na základě důkladné rešerše literatury byla vybrána foto-Fentonova oxidace. Při návrhu experimentu byla použita metoda plánovaného experimentu, konkrétně Box-Behnkenův návrh. Na základě experimentu byly nalezeny optimální provozní podmínky, které jsou teplota 25 °C, pH 3, množství Fe2+ iontů 20,2 mg/l, poměr H2O2/Fe2+ 64 a doba reakce 3 h. Dosažitelná účinnost odstranění CHSK je 11,8 %, což neodpovídá hodnotám udávaných v odborné literatuře. Hlavní příčinnou nízké účinnosti by mohla být nedostatečná intenzita použitého UV záření. Další výzkum by mohl stavět na zjištěných optimálních podmínkách, přičemž by měl odstranit nedostatky tohoto experimentu., Wastewater management is a current topic for wineries, as wastewater treatment accounts for a large part of operating costs. Currently, technologies based on biological processes are mostly used to treat wastewater from wineries. However, these have a number of drawbacks, such as higher investment and operating costs, a large footprint or the requirement for the necessary technical knowledge of the operators. This paper deals with the selection of an economically less demanding technology for the treatment of winery wastewater and the experimental assessment of its efficiency with respect to the removal of chemical oxygen demand (COD). Photo-Fenton oxidation was selected based on a thorough literature search. The Box-Behnken design was used to design of the experiment. Based on the experiment, the optimum operating conditions were found to be temperature 25 °C, pH 3, Fe2+ ion amount 20,2 mg/l, H2O2/Fe2+ ratio 64 and reaction time 3 h. The achievable COD removal efficiency is 11,8 %, which is not consistent with the values reported in the literature. The main reason for the low efficiency could be the insufficient intensity of the UV radiation used. Further research could build on the optimal conditions found and address the shortcomings of this experiment.

Pro vinařství je nakládání s odpadními vodami aktuálním tématem, jelikož úprava odpadní vody tvoří velkou část provozních nákladů. V současné době se k úpravě odpadní vody z vinařství nejvíce využívají technologie založené na biologických procesech. Ty však mají řadu nevýhod, jako jsou vyšší investiční a provozní náklady, velká zastavěná plocha nebo požadavek na potřebnou technickou znalost obsluhy. Tato práce se zabývá výběrem ekonomicky méně náročné technologie k úpravě vinařských odpadních vod a experimentálním posouzením její účinnosti s ohledem na snížení hodnoty chemické spotřeby kyslíku (CHSK). Na základě důkladné rešerše literatury byla vybrána foto-Fentonova oxidace. Při návrhu experimentu byla použita metoda plánovaného experimentu, konkrétně Box-Behnkenův návrh. Na základě experimentu byly nalezeny optimální provozní podmínky, které jsou teplota 25 °C, pH 3, množství Fe2+ iontů 20,2 mg/l, poměr H2O2/Fe2+ 64 a doba reakce 3 h. Dosažitelná účinnost odstranění CHSK je 11,8 %, což neodpovídá hodnotám udávaných v odborné literatuře. Hlavní příčinnou nízké účinnosti by mohla být nedostatečná intenzita použitého UV záření. Další výzkum by mohl stavět na zjištěných optimálních podmínkách, přičemž by měl odstranit nedostatky tohoto experimentu., Wastewater management is a current topic for wineries, as wastewater treatment accounts for a large part of operating costs. Currently, technologies based on biological processes are mostly used to treat wastewater from wineries. However, these have a number of drawbacks, such as higher investment and operating costs, a large footprint or the requirement for the necessary technical knowledge of the operators. This paper deals with the selection of an economically less demanding technology for the treatment of winery wastewater and the experimental assessment of its efficiency with respect to the removal of chemical oxygen demand (COD). Photo-Fenton oxidation was selected based on a thorough literature search. The Box-Behnken design was used to design of the experiment. Based on the experiment, the optimum operating conditions were found to be temperature 25 °C, pH 3, Fe2+ ion amount 20,2 mg/l, H2O2/Fe2+ ratio 64 and reaction time 3 h. The achievable COD removal efficiency is 11,8 %, which is not consistent with the values reported in the literature. The main reason for the low efficiency could be the insufficient intensity of the UV radiation used. Further research could build on the optimal conditions found and address the shortcomings of this experiment.

Téma bakalářské práce je zaměřeno na oblast energetického využívání odpadů. V první části je stručně zmapován současný stav odpadového hospodářství v České republice a v dalších zemích Evropské unie. Dále se práce zabývá využíváním odpadů v jednotkách energetického využívání odpadů (EVO) a jsou zde rovněž popsány různé metody hodnocení účinnosti výroby energií. Druhá část se soustřeďuje na analýzu výroby tepelné a elektrické energie s využitím modelu jednotky EVO. Jsou vypočteny příslušné hodnoty účinností při simulaci různých režimů výroby energie. Na závěr jsou srovnány vypočtené hodnoty účinností s konvenčními zdroji., The main topic of the bachelor thesis is creating energy from the incineration of waste. In the first part, the current situation of waste management of the Czech Republic and other states of the Europian Union is outlined. Then the thesis is focused on waste incineration in waste-to-energy plants and various approaches of energy efficiency evaluation are described. In the second part, energy efficiency with various modes of thermal and electrical energy production is analyzed, using the model of WtE plant. In conclusion, obtained data of energy efficiencies are compared with conventional energy sources.

Diplomová práce se zabývá odvodňovacími technologiemi fermentačních zbytků (FZ) z bioplynových stanic (BPS) a klade si za cíl navrhnout integraci vybrané technologie do provozu BPS. FZ (neboli digestát), jež jsou vedlejším produktem anaerobní fermentace biomasy v BPS, obsahují jisté množství živin a bývají zpravidla využívány jako zemědělská hnojiva. Vysoký obsah vody ve FZ a s ním spojená nízká koncentrace živin však zvyšují náklady na jejich skladování a přepravu. Odvodnění zfermentovaného materiálu by mohlo přispět ke snížení těchto nákladů. Hlavní náplní této práce je návrh integrace zvolené odvodňovací technologie v BPS – její umístění do procesu, doplnění o potřebné aparáty, vliv na látkové a energetické toky. V tomto případě je zvolena dvoufázová úprava FZ. Nejprve separace pevné (separát) a kapalné (fugát) frakce prostřednictvím šnekového lisu a následné zahuštění fugátu odpařovacím procesem ve vícestupňové odparce. Součástí diplomové práce je rovněž zhodnocení návrhu, včetně jeho vlivu na ekonomiku provozu., This diploma thesis deals with dewatering technologies of fermentation residues from biogas plants and aims to design an integration of selected technology into the biogas plant. Fermentation residues (or digestate), which are a by-product of anaerobic biomass fermentation in biogas plants, contain a certain amount of nutrients and are usually used as agricultural fertilizers. However, the high-water content in digestate and the associated low nutrient concentration increase the cost of its storage and transport. Dewatering of fermented material could help reduce these costs. The main part of this work included the design of an integration of the selected dewatering technology into the biogas plant – its placement in a process, an addition of necessary appliances, the influence on material and energy flows. In this case, the fermentation residues are processed in two phases. First, a separation of the solid and the liquid fraction by a screw press. The second step is to thicken the liquid digestate by evaporation in a multistage evaporator. Evaluation of the design of a dewatering technology, including its impact on the economy of the biogas plant, is also part of the diploma thesis.

Hlavní podstatou této práce je vytvoření technicko-ekonomického modelu spalovny komunálního odpadu s následným využitím energie. Tento model je možné přizpůsobit vzhledem k rozdílným technickým parametrům různých spaloven a není tedy nutné pro každou různou spalovnu vytvářet model zcela nový. Model zároveň zahrnuje základní ekonomické aspekty technologie a provozu spalovny komunálního odpadu. V práci je též zmíněn význam výstavby spaloven komunálního odpadu, jejich současný stav v České republice a plánovaný výhled., Main principle of the thesis is to create technical-economic model of municipal waste-to-energy plant. This model is suitable for different technical parameters of various incinerators and there is not necessary to create new model for each new incinerator. The model also includes basic economic aspects of technology and service of the municipal waste incinerator. The importance of municipal waste incinerator construction, their current situation and planned future in Czech Republic are also mentioned in the thesis.

Práce se zabývá návrhem optimalizací kapacitního plánu výroby. V teoretické části práce seznamuje čtenáře s klasifikací optimalizačních modelů pro plánování a s optimalizačními algoritmy, kterými je možné úlohu optimálního plánování řešit. Teoretické poznatky jsou aplikovány v případové studii na existujícím výrobním podniku. Na základě charakteristiky výroby je navržen koncept optimalizačního modelu a přiřazen vhodný algoritmus řešení. Z formulace modelu pak vyplývá požadavek na vstupní data, jejichž příprava je také součástí práce. Již takto připravená data je možné ihned využít pro zlepšení plánování, což je v práci také demonstrováno., Bachelor thesis deals with the proposal of the optimal capacity plan and the preparation of documents for its implementation. The theoretical part of the bachelor thesis acquaints the reader with the possible classification of the model for planning and the distribution of optimization algorithms, according to which it is possible to solve specific planning situations in companies. In the practical part, the information of the theoretical part is used and a suitable algorithm for a specific company is assigned according to specifications and requirements. The aim is to create input data for capacity planning and evaluate a suitable way to implement the algorithm.

Tato bakalářská práce pojednává o zvyšování energetické účinnosti v průmyslu. Spotřeba energie je globálně jedním z hlavních témat. Velká část energie je spotřebována průmyslem a je tedy nutné hledat opatření ke zvyšování energetické účinnosti průmyslových procesů. Současný přístup v této oblasti se zaměřuje především na instalaci účinnějších strojů a zařízení či využití odpadního tepla. Tento přístup může vést k velkým investičním požadavkům energetických auditů, tudíž je snížena motivace podniků k realizaci těchto auditů. Zejména vědecká komunita se však zabývá možnostmi optimalizace procesů z hlediska nastavení procesu, plánování výroby s použitím softwarových řešení. Oba přístupy jsou rozebrány v této práci na základě potenciálu jejich využití., This Bachelor Thesis deals with the increase in energy efficiency in industry. The energy consumption is globally one of the cardinal topics. A significant part of the energy is consumed by industry, and therefore it is necessary to search for such measures to increase the energy efficiency of industrial processes. Current attitude aims at the installation of more effective machines, devices or the waste heat recovery. This approach can lead to massive investment requirements of energy audits which means that the motivation of the enterprises to implement such audits is lowered. Especially the scientific community is concerned with the possibilities of process optimization from the point of settings and process integration, production planning, using software solutions. Both approaches are analysed from the potential of their use in this thesis.

Bakalárska práca je zameraná na metódy separácie amoniaku z odpadových vôd. V úvodnej časti práca definuje amoniak, jeho vlastnosti, prírodné zdroje, výrobu a využitie. Hlavná časť práce sa venuje popisu a hodnoteniu vybraných dvanástich metód určených na separáciu amoniaku z odpadových vôd. Pri každej technológii je uvedený popis princípu, výhody a nevýhody metód vzhľadom k ich využitiu v praxi. V experimentálnej časti práce sú popísané výsledky merania účinnosti stripovacieho zariadenia a ich porovnanie s výsledkami uvádzanými v literatúre. Práca predstavuje základný prehľad a uvedenie do problematiky pre laikov ako i odborníkov, pre ktorých je téma nová a chceli by sa jej venovať., The bachelor thesis is focused on the methods of separation of Ammonia from the wastewater. The introduction of the thesis defines Ammonia, its characteristics, natural sources, production and utilization of it. The main part of the thesis describes and rates the twelve methods used for the separation of Ammonia from the wastewater. There is a description of a principle, the advantages and disadvantages of the methods in consideration of their utilization in practice, by each technology. In the experimental part of the thesis are described the outcomes of efficiency measurements of the stripping device and their comparison with the results stated in scientific literature. The thesis represents the primar overview and introduction into the theme for laymen and experts, who are unfamiliar with the topic and would like to examine it.

Tato práce přináší ucelený přehled většiny dosud známých metod, kterými lze separovat amoniak z odpadní vody. Metody jsou v práci rozdělené z hlediska jejich technologického principu na biologické a fyzikálně-chemické. Práce zkoumá uvedené metody i z hlediska jejich konvenčnosti a progresivnosti – zda jsou již běžně užíváné v praxi, či zda se jedná o procesy v experimentální fázi. A také sleduje jejich schopnost účinně odstranit či recyklovat amoniak a poskytnout tak možnost ho opětovně využít. To souvisí i s jejich hospodárností, kterou se práce také zabývá. Práce kromě základního popisu metod některé z nich dále rozvádí, protože u nich bylo zaznamenáno v posledních letech mnoho modifikací a zlepšení. Detailněji se práce zabývá aktuálními poznatky k stripování a membránovým metodám. Dále jsou blíže rozebrány bioelektrochemické systémy, jako metody s velkým potenciálem do budoucna. V poslední části práce jsou vybrané metody srovnány z hlediska účinnosti odstranění amoniaku a jejich energetické náročnosti., The main concern of this thesis is to provide a comprehensive overview of methods for ammonia separation from wastewater that have been discovered so far. The elementary differentiation is based on technological principle – biological and physical-chemical. Also, the thesis examines all methods from the „conventional or progressive“ point of view, which shows if the method is commonly used or is still in an experimental set up. Furthermore the focus is on classification of methods on „eliminating ammonia“ or „recovering ammonia“. This is closely connected to the economical aspects of each method which is also one of concerns of this thesis. Some of the methods are described with further details as there has been a recent progress and upgrading of these methods. It is air stripping and membrane methods. More attention is also provided to bioelectrochemical systems as it is proclaimed as one of the most suitable candidates for usage in the future. Last part of this work compares selected methods in terms of the ammonia elminiation or recovery efficiency and also power demand.

Bakalárska práca je zameraná na metódy separácie amoniaku z odpadových vôd. V úvodnej časti práca definuje amoniak, jeho vlastnosti, prírodné zdroje, výrobu a využitie. Hlavná časť práce sa venuje popisu a hodnoteniu vybraných dvanástich metód určených na separáciu amoniaku z odpadových vôd. Pri každej technológii je uvedený popis princípu, výhody a nevýhody metód vzhľadom k ich využitiu v praxi. V experimentálnej časti práce sú popísané výsledky merania účinnosti stripovacieho zariadenia a ich porovnanie s výsledkami uvádzanými v literatúre. Práca predstavuje základný prehľad a uvedenie do problematiky pre laikov ako i odborníkov, pre ktorých je téma nová a chceli by sa jej venovať., The bachelor thesis is focused on the methods of separation of Ammonia from the wastewater. The introduction of the thesis defines Ammonia, its characteristics, natural sources, production and utilization of it. The main part of the thesis describes and rates the twelve methods used for the separation of Ammonia from the wastewater. There is a description of a principle, the advantages and disadvantages of the methods in consideration of their utilization in practice, by each technology. In the experimental part of the thesis are described the outcomes of efficiency measurements of the stripping device and their comparison with the results stated in scientific literature. The thesis represents the primar overview and introduction into the theme for laymen and experts, who are unfamiliar with the topic and would like to examine it.

Tato bakalářská práce pojednává o zvyšování energetické účinnosti v průmyslu. Spotřeba energie je globálně jedním z hlavních témat. Velká část energie je spotřebována průmyslem a je tedy nutné hledat opatření ke zvyšování energetické účinnosti průmyslových procesů. Současný přístup v této oblasti se zaměřuje především na instalaci účinnějších strojů a zařízení či využití odpadního tepla. Tento přístup může vést k velkým investičním požadavkům energetických auditů, tudíž je snížena motivace podniků k realizaci těchto auditů. Zejména vědecká komunita se však zabývá možnostmi optimalizace procesů z hlediska nastavení procesu, plánování výroby s použitím softwarových řešení. Oba přístupy jsou rozebrány v této práci na základě potenciálu jejich využití., This Bachelor Thesis deals with the increase in energy efficiency in industry. The energy consumption is globally one of the cardinal topics. A significant part of the energy is consumed by industry, and therefore it is necessary to search for such measures to increase the energy efficiency of industrial processes. Current attitude aims at the installation of more effective machines, devices or the waste heat recovery. This approach can lead to massive investment requirements of energy audits which means that the motivation of the enterprises to implement such audits is lowered. Especially the scientific community is concerned with the possibilities of process optimization from the point of settings and process integration, production planning, using software solutions. Both approaches are analysed from the potential of their use in this thesis.

Práce se zabývá návrhem optimalizací kapacitního plánu výroby. V teoretické části práce seznamuje čtenáře s klasifikací optimalizačních modelů pro plánování a s optimalizačními algoritmy, kterými je možné úlohu optimálního plánování řešit. Teoretické poznatky jsou aplikovány v případové studii na existujícím výrobním podniku. Na základě charakteristiky výroby je navržen koncept optimalizačního modelu a přiřazen vhodný algoritmus řešení. Z formulace modelu pak vyplývá požadavek na vstupní data, jejichž příprava je také součástí práce. Již takto připravená data je možné ihned využít pro zlepšení plánování, což je v práci také demonstrováno., Bachelor thesis deals with the proposal of the optimal capacity plan and the preparation of documents for its implementation. The theoretical part of the bachelor thesis acquaints the reader with the possible classification of the model for planning and the distribution of optimization algorithms, according to which it is possible to solve specific planning situations in companies. In the practical part, the information of the theoretical part is used and a suitable algorithm for a specific company is assigned according to specifications and requirements. The aim is to create input data for capacity planning and evaluate a suitable way to implement the algorithm.

Tato práce přináší ucelený přehled většiny dosud známých metod, kterými lze separovat amoniak z odpadní vody. Metody jsou v práci rozdělené z hlediska jejich technologického principu na biologické a fyzikálně-chemické. Práce zkoumá uvedené metody i z hlediska jejich konvenčnosti a progresivnosti – zda jsou již běžně užíváné v praxi, či zda se jedná o procesy v experimentální fázi. A také sleduje jejich schopnost účinně odstranit či recyklovat amoniak a poskytnout tak možnost ho opětovně využít. To souvisí i s jejich hospodárností, kterou se práce také zabývá. Práce kromě základního popisu metod některé z nich dále rozvádí, protože u nich bylo zaznamenáno v posledních letech mnoho modifikací a zlepšení. Detailněji se práce zabývá aktuálními poznatky k stripování a membránovým metodám. Dále jsou blíže rozebrány bioelektrochemické systémy, jako metody s velkým potenciálem do budoucna. V poslední části práce jsou vybrané metody srovnány z hlediska účinnosti odstranění amoniaku a jejich energetické náročnosti., The main concern of this thesis is to provide a comprehensive overview of methods for ammonia separation from wastewater that have been discovered so far. The elementary differentiation is based on technological principle – biological and physical-chemical. Also, the thesis examines all methods from the „conventional or progressive“ point of view, which shows if the method is commonly used or is still in an experimental set up. Furthermore the focus is on classification of methods on „eliminating ammonia“ or „recovering ammonia“. This is closely connected to the economical aspects of each method which is also one of concerns of this thesis. Some of the methods are described with further details as there has been a recent progress and upgrading of these methods. It is air stripping and membrane methods. More attention is also provided to bioelectrochemical systems as it is proclaimed as one of the most suitable candidates for usage in the future. Last part of this work compares selected methods in terms of the ammonia elminiation or recovery efficiency and also power demand.

Energetická náročnost a ekonomická životaschopnost jsou často skloňované pojmy spojené s aquaponickým způsobem produkce potravin. Tato práce si klade za cíl nalézt opatření, která by zvýšila ziskovost podnikání v oblasti aquaponie a zároveň by snížila energetickou náročnost procesu a spotřebu dalších zdrojů. Součástí práce je následné ověření vybraných opatření na zkušební aquaponické farmě. K vyřešení otázky úspory energie a vody byly použity optimalizační metody vycházející z procesního inženýrství. Pro účely automatického monitoringu růstu rostlin, jakožto hlavního zdroje příjmů v aquaponii, byla využita technologie počítačového vidění. Za využití optimalizační metody zvané P-graph, integrace procesů a hledání procesních alternativ bylo nalezeno nejlepší možné uspořádání procesní sítě, které vykazovalo více než devítinásobný čistý roční příjem ve srovnání se současným uspořádáním procesních zařízení v aquaponické farmě. Dalších úspor energie a vody bylo dosaženo instalací reflexních fólií na okraje pěstebních boxů a dalším využitím odpadní vody z aquaponické části farmy v hydroponické sekci určené k pěstování sazenic. Tato opatření mohou napomoci aquaponickým farmám zvýšit konkurenceschopnost a snížit jejich dopad na životní prostředí., Energy efficiency and economic viability are the often-quoted issues related to aquaponic farming. This thesis aims to identify measures which would enhance the profitability of aquaponics business while conserving energy and other resources and to verify the selected measures on the testing aquaponic farm. The process engineering optimisation technique was used to tackle the resource issue and the computer vision technique was applied to automatically monitor the growth rate of produce as the main revenue stream in aquaponics. Using the P-graph method, process integration and search for process alternatives, the best feasible structure was found with more than 9 times higher annual net income compared to the current process structure. Another energy and water savings were achieved by the installation of the reflective foil and further utilisation of the aquaponics effluent in the hydroponic section intended for seedlings cultivation. These measures can help the aquaponic farms to become more competitive and to decrease their ecological footprint.

Zaměřením této práce je zahušťování digestátu v bioplynové stanici. První část prezentuje přehled bioplynové technologie v ČR. Do tohoto spadá také rozsáhlý popis problematiky využití odpadního tepla a nakládání s digestátem v bioplynových stanicích. Na základě této části byla vybrána technologie pro zahušťování digestátu – vícestupňová mžiková destilace. Hlavní část práce spočívá v integraci vybraného zahušťovacího zařízení do bioplynové stanice. Pro tento účel byl využit programovací jazyk Python. Nejprve byl vytvořen komplexní matematický model bioplynové stanice věnující se zejména materiálové a energetické bilanci. Následně byl naprogramován také výpočtový model samotné vícestupňové mžikové odparky. Za využití analýz vlivu vstupních parametrů byl navržen postup pro integraci odparky do procesu a provedeno rozšíření modelu bioplynové stanice o toto zařízení. Stěžejním výstupem je technicko-ekonomická analýza, ve které je na případové studii demonstrován vliv ceny za dopravu digestátu a výkupní ceny elektřiny na návratnost investice do odparky. Výsledky této analýzy naznačují výhodnost pořízení MSF spíše pro BPS bez dotované výkupní ceny elektřiny. Naproti tomu u starších zařízení s dotovanou výkupní cenou elektřiny se návratnost investice jeví jako možná pouze u velmi dlouhých dopravních vzdálenosti digestátu., This diploma thesis is mainly focused on the digestate thickening in a biogas plant. First, overview of the biogas technology in the Czech Republic is presented. Furthermore, problems with waste heat utilization and processing of fermentation residues (digestate) are described in more detail. Based on the research, multi-stage flash (MSF) evaporation was chosen as the technology for the digestate thickening. The main part deals with the integration of the chosen technology into a biogas plant process. The programming language Python was used to simplify the given task. In the preliminary stage, a complex mathematical model of a biogas plant was created, focusing particularly on the mass and energy balances. Subsequently, a computational model of the MSF evaporator was programmed. A procedure for the integration was suggested using the sensitivity analyses. Additionally, the model of a biogas plant was extended with the MSF evaporator. The key outcome of the thesis is a technical-economic analysis in which the impact of digestate transport price and electricity feed-in tariff on payback period is investigated. The results suggest profitability of MSF evaporator for biogas plants without subsidized feed-in tariff. Contrastingly, installation of MSF evaporator in older biogas plants with subsidized feed-in tariff can be economically viable only in cases of significantly longer transport distances.

Tato práce se zabývá zpracováním zemědělské odpadní vody fugátu pomocí membránových technologií. V práci jsou popsány základní charakteristiky membránových technologií a jejich využití při zpracování zemědělských odpadních vod. Je navrženo zařízení na úpravu fugátu, které spočívá ve třech stupních – mikrofiltrace, ultrafiltrace a reverzní osmózy. První krok úpravy je složen ze čtyř filtrů o velikosti pórů 80, 25, 10 a 5 µm. Druhým krokem je ultrafiltrační membrána. Klíčovým prvkem je reverzní osmóza, pomocí které lze účinně separovat jednomocné ionty jako je NH4+. Navržené řešení používá dvoustupňovou reverzní osmózu z důvodu vyššího stupně konverze. Byly provedeny tři experimenty na ověření účinnosti separace znečišťujících látek, které byly srovnány s bilančními výpočty reverzní osmózy., This thesis deals with an agricultural wastewater treatment (liquid digestate) by membrane technology. There is a fundamental description of characteristics of membrane technology with regard to application of agricultural wastewater treatment in this thesis. Experimental device for treatment of liquid digestate is designed and it consists of three steps – microfiltration, ultrafiltration and reverse osmosis. The first step consists of four filters with different pore sizes (80, 25, 10 and 5 µm). The second step is ultrafiltration and the third and key step is reverse osmosis. In the final step monovalent ions such as NH4+ are separated. Reverse osmosis consists of two stage system which results in higher recovery. Three experiments were carried out in order to verify the efficiency of separation dissolved solids.

Práce představuje profesionální praní prádla ve vsádkové pračce. Cílem je určení spotřeb vody a energií během jednoho pracího cyklu na základě archivních dat Laboratoře energeticky náročných procesů, NETME Centre. Data byla naměřena při praní s parním ohřevem a při praní s elektrickým ohřevem. Získaná data jsou zpracována v programu MS Excel a využita k jednoduchému ekonomickému zhodnocení pracího cyklu s uvážením typu ohřevu., The thesis presents a professional washing process in washer-extractor. The aim is to appoint water and energy consumption during a washing cycle based on archive data from Laboratory of energy intensive process, NETME Centre. The data have been measured during washing with steam heating and washing with electric heating. Obtained data are processed via MS Excel software and they are used for simple economic evaluation of washing cycle.

Práce se zabývá problematikou vyhodnocení parametrů při spalování směsného komunálního odpadu (SKO) v jednotkách EVO. Jedná se především o určení výhřevnosti SKO a účinnosti spalovenského kotle. Je navržen postup pro zpřesnění původního odhadu výhřevnosti a účinnosti, který je následně implementován v prostředí Microsoft Excel. Použitelnost vytvořeného nástroje je vyhodnocena pomocí testovacích i reálných provozních dat., This thesis contains evaluation of crucial operational indicators of a waste-to-energy plant. Above all, it is lower heating value of municipal solid waste and boiler efficiency. An approach for evaluation improvement by mathematical methods is proposed. The approach is implemented in a computational tool developed in Microsoft Excel. The approach is tested and subsequently used for operational data from a real waste-to-energy plant.

Tato práce se zabývá počítačovou simulací procesů, která v dnešní době napomáhá v oblasti procesního inženýrství. Úvodní část se věnuje metodice modelování a simulace a dále pak hmotnostním a energetickým bilancím. Poté následuje popis samotných metod simulace procesů. V práci lze dále nalézt přehled nejpoužívanějších simulačních programů a jejich typickou strukturu. V závěru je pak pro názornost uveden ukázkový příklad řešený pomocí sekvenčně modulární a rovnicově orientované simulace. Správnost výsledků výpočtů je ověřena simulačním programem W2E., The thesis deals with computer simulation of processes, which is crucial in the field of process engineering. In the first part, the methodology of modeling and simulation techniques is described as well as mass and energy balances. Specific approaches to process simulation are included. The thesis offers a list of the most often used simulation programs and their typical structure. Sequential modular and equation-based simulation is demonstrated on an example. The results are then verified by simulation software W2E.

Cílem práce je přehled pravidel zpracování, manipulace a likvidace odpadu ze zdravotnických zařízení v České republice a porovnání přístupu s dalšími zeměmi. Legislativa zabývající se zpracováním nebezpečného odpadu se v jednotlivých zemích liší. Mírné odlišnosti jsou pozorovány i v koncepci jednotlivých krajů ČR. Stále častěji je infekční odpad před konečnou likvidací spálením dekontaminován. Práce poskytuje základní informace o dekontaminačních metodách, jejich výhody či nevýhody a srovnání některých z nich., The aim of the thesis is the summary of processing rules, handling and disposal of waste from medical facilities in the Czech Republic and comparison of approach with other countries. Legislation of dangerous waste varies from country to country. Slight differences are also observed in the conception of individual regions of Czechia. Increasingly, infectious waste is decontaminated before final disposal by incineration. The thesis provides basic information, advantages or disadvantages of individual decontamination methods and comparison of some of them.

Zaměřením této práce jsou výpočtové metody pro odhad výtěžnosti bioplynu v bioplynové stanici. Cílem je seznámení s výpočtovými metodami a určení jejich přesnosti provedené výpočtem. Zpřesňování odhadu produkce bioplynu může být užitečné pro potřeby případových studií, studií proveditelnosti nebo při technicko–ekonomickém hodnocení. Dostupné výpočtové metody jsou ověřovány na případové studii, kde je využitím rozšířené Buswellovy metody a tabelovaných hodnot provedeno srovnání s provozními daty naměřených v bioplynové stanici ve Valašském Meziříčí. Srovnáním na této případové studii bylo dosaženo výsledku, kde výpočet Buswellovou metodou dosáhl velmi přesných hodnot, kdežto výpočet tabelovanými hodnotami se od porovnávaných naměřených hodnot lišil více a metoda dosáhla méně přesného výsledku., The focus of this thesis are calculation methods for biogas yield estimation in biogas plant. The aim is to get acquainted with calculation methods and to determine their accuracy by calculation. Refining biogas production estimates can be useful for case studies, feasibility studies, or technical-economic assessments. The available calculation methods are tested on a case study where a comparison with the operational data measured in the biogas plant in Valašské Meziříčí is accomplished using the extended Buswell method and tabulated values. Comparing this case study, a result was obtained where the calculation by the Buswell method reached very accurate values, whereas the calculation by tabulated values differed more from the measured values and the method achieved a less accurate result.

Téma bakalářské práce je zaměřeno na oblast energetického využívání odpadů. V první části je stručně zmapován současný stav odpadového hospodářství v České republice a v dalších zemích Evropské unie. Dále se práce zabývá využíváním odpadů v jednotkách energetického využívání odpadů (EVO) a jsou zde rovněž popsány různé metody hodnocení účinnosti výroby energií. Druhá část se soustřeďuje na analýzu výroby tepelné a elektrické energie s využitím modelu jednotky EVO. Jsou vypočteny příslušné hodnoty účinností při simulaci různých režimů výroby energie. Na závěr jsou srovnány vypočtené hodnoty účinností s konvenčními zdroji., The main topic of the bachelor thesis is creating energy from the incineration of waste. In the first part, the current situation of waste management of the Czech Republic and other states of the Europian Union is outlined. Then the thesis is focused on waste incineration in waste-to-energy plants and various approaches of energy efficiency evaluation are described. In the second part, energy efficiency with various modes of thermal and electrical energy production is analyzed, using the model of WtE plant. In conclusion, obtained data of energy efficiencies are compared with conventional energy sources.

V průmyslových a energetických zařízeních je využíváno provozních data k řízení provozu a jeho optimalizaci. Data poskytnuté měřením, jsou ale zatíženy chybami plynoucími z nejistoty měření (nepřesnosti měřících přístrojů). Vyrovnáním dat (data reconciliation) obdržíme přesnější hodnoty, které nám poskytnou možnost lepší optimalizace a dosažení vyšších ekonomických zisků. Cílem této bakalářské práce bylo seznámení se s problematikou vyrovnávání dat měření a detekcí chyb v měření. Tato práce je rozdělena do dvou částí. První část je teoretická, popisuje chyby měření, metody řešení pro vyrovnání dat a statistické testy pro detekci hrubých chyb. Druhá část je praktická ukázka vyrovnávání dat na dvou modelových příkladech, u kterých jsou prezentovány výsledky vyrovnávání a celé řešení i s postupem se nacházejí v příloze., Operational data are used for control and optimization of a process in industrial and energy plants are used. Data provided from measurement are affected by errors arising from uncertainty of measurement (imprecision of measuring instruments). Data reconciliation provides us more precise variables which give us the opportunity to better optimize and achieve higher economic gains. The objective of this bachelor's thesis was to study the issue of data reconciliation of measurement and gross error detection in measurement variables. This work is divided into two parts. The first part is theoretical, describing measurement errors, solution methods for data reconciliation and statistical tests for gross error detection. The second part is a practical demonstration of data reconciliation on two examples. The results of reconciliation and the solution procedure are included. Complete procedure can be found in the Annex.

Bakalářská práce se zabývá návrhem způsobů vytápění vybraného rodinného domu. První část práce je věnována seznámení se s možnostmi lokálního vytápění rodinných domů a rozboru jednotlivých zdrojů a zařízení pro vytápění. V druhé části je popsán vybraný rodinný dům, pro který byly následně zpracovány jednotlivé návrhy vytápění. Dalším krokem bylo zhodnocení jednotlivých návrhů, na základě kterého byly vybrány tři, které se posuzovaly z hlediska ekonomické analýzy. Posuzovány byly investiční a provozní náklady. Dané návrhy byly porovnány se stávajícím způsobem vytápění. Na závěr byly jednotlivé návrhy vyhodnoceny a byl stanoven nejvýhodnější způsob vytápění daného rodinného domu., This thesis deals with selected methods of heating a house. The first part is dedicated to familiarization with the possibility of local heating of houses and the analysis of individual sources and heating equipment. The second part describes the designed family house. For this house were proposed some proposals by heating. The next step was to evaluate the individual proposals and select three that were assessed in terms of economic analysis. Economic analysis compared the start-up costs and operating costs. The proposals were compared with existing heating systems. At the end of the proposals was evaluated and determined the best method of heating the house.

Tato bakalářská práce se zabývá sestavením matematického modelu dopravní úlohy pro oblast odpadového hospodářství, který slouží k analýze současného problému ČR nakládání se směsným komunálním odpadem. V teoretické části jsou shrnuty základní matematické poznatky z teorie grafů a optimalizace, které v práci využíváme. Zaměřeno je především na lineární programování. V druhé části se práce zabývá vlastním modelem, který je poté implementován do programu GAMS. Dále je ukázáno zpracování výsledků včetně grafické vizualizace v programu ArcGIS., This bachelor's thesis deals with the development of the mathematical model of transportation problem in waste management, which is used for analysis of current issue of mixed municipal waste treatment in the Czech Republic. The theoretical part of thesis aims to introduce basic terms of graph theory and optimization with the focus on linear programming. The second part aims to development of the model and its implementation to GAMS. And next, the post-processing of results is shown, vizualization in ArcGIS included.

Bakalářská práce pojednává o jednom z možných způsobů nakládání s odpady v dnešní době, a to jejich termickým využitím, s detailnějším pohledem na zařízení využívající tyto druhotné suroviny coby plnohodnotný zdroj energie – tzv. Waste to Energy (WTE) zařízení (v minulosti spalovně). Úvodem se práce zabývá odpady jako takovými, jejich historií, rozdělením, vlastnostmi či důsledkem jejich vzniku, resp. neustálého růstu produkce. Vedle termického zpracování odpadů se práce pro komplexnost a zejména možnost srovnání okrajově dotkne i dalších 2 nejznámějších a nejčastějších způsobů nakládáni s odpady: recyklace a skládkování. Následuje část zabývající se termickým nakládáním s odpady s hlavní pozorností zaměřenou na WTE zařízení jako celek, jeho jednotlivé subsystémy a procesy v nich probíhající. Tyto je možno rozdělit na 3 základní části: termická část, systém utilizace tepla a systém čistění spalin. Hlavní pozornost je věnována systému využití vzniklého tepla, který nezanedbatelně ovlivňuje celkovou účinnost a efektivitu těchto zařízení. Závěr přináší vyčíslení hlavních energetických toků v procesu spalování odpadů ve formě jednoduchého blokového a výpočetního modelu., Following bachelor‘s thesis deals with one of the possible way of waste treatment nowadays, thermal treatment, focusing on the facilities using this secondary raw materials as a renewable source of energy, WTE plants (incinerations plants in history). At the beginning this work focuses on waste and its history, diversification, characteristics, origin and reasons of their continual grow in production. For complexity and possibility of comparison this work slightly deals with 2 other most popular ways of waste treatment, as well: recycling and waste disposal. Next part concers with thermal treatment of waste, specializing on WTE plants and its processes. These can be devided into 3 different parts: incineration part, energy utilization part and flue gas cleaning part. Big attention is concentrating on energy utilization system, which inconsiderable affects general effectivity of this facilities. Finnaly, there‘s a numerical evaluation of energy flows in process of waste incineration and its processing into simple block and computational model.

Tato diplomová práce se zabývá analýzou provozních dat pro účely optimalizace. Práce je rozdělena do čtyř kapitol. První kapitola je zaměřena na současný a budoucí vývoj legislativy v odpadovém hospodářství. Převážně se zabývá předcházením vzniku, recyklací a odstraněním odpadů. Druhá kapitola se blíže věnuje energetickému využití odpadu. Také je v této kapitole popsána technologie spalovny komunálních odpadů v Liberci, Termizo, a.s. V kapitole třetí je nejprve rozebrán postup pří vytváření modelů z provozních dat a v závěru kapitoly jsou popsány modely pro jednotlivé uzly ve spalovně. Poslední část práce je zaměřena na sestavení komplexního modelu, který propojuje jednotlivé uzly spalovny Termizo., This thesis deals with analysis of operation data for purposes of optimization. The thesis is divided into four chapters. First chapter focuses on present and future development in waste management legislation. It mainly deals with prevention, recycling and disposal of waste. Second chapter more closely describes waste-to-energy process. This chapter also describes the technology of municipal waste incinerator in Liberec, Termizo, a.s. Third chapter starts with description of tools used in design of the models based on operation data. Then the models for individual technological nodes are described. The last part is focused on building a complex model of Termizo using previous results.