Studentská vědecká konference

Antibiotika (ATB) jsou látky přírodního či syntetického původu, které jsou nezbytnou součástí moderní medicíny. Mají využití například při léčbě infekčních chorob lidí i hospodářských zvířat. Antibiotika obsažená v odpadních vodách z domácností a nemocnic se dostávají na čistírnu odpadních vod (ČOV).  Zde se mohou úplně či částečně rozložit, avšak některá antibiotika nejsou biologicky odbouratelná, dostávají se do životního prostředí. Můžeme je detekovat v povrchových, podzemních, ale i v pitných vodách. V odpadní vodě se nachází spolu s bakteriemi, které mohou být nosiči genů rezistence na ATB.  Na ČOV se mohou tyto geny přenášet na jiné bakterie, doposud citlivé na ATB. To s sebou nese zdravotní riziko pro lidi či zvířata. Je tedy potřeba určit, za jakých podmínek dochází k přenosu genů rezistence a získat potřebná data pro zdokonalení technologie čistění odpadních vod. Cílem této práce je vhodný výběr a optimalizace metod detekce genů rezistence a jejich určení v různých částech ČOV.

Bioplyn řadíme mezi obnovitelné zdroje energie. Vzniká jako produkt anaerobní fermentace, která patří mezi rozšířenou a zvládnutou technologii. Nejčastější využití bioplynu je spalování v kogeneračních jednotkách pro kombinovanou výrobu elektrické a tepelné energie. Úspěšnost této koncepce je závislá na složení bioplynu, který z 50 % až 70 % obsahuje CH₄, zbytek tvoří CO₂ a menší stopy znečišťujících plynů. Tyto plyny snižují výhřevnost bioplynu a také znemožňují jeho transport pomocí distribuční sítě zemního plynu. Možným řešením je biologická konverze bioplynu na biomethan. Tato metoda spočívá v přídavku H₂ do anaerobního fermentoru, kde je H₂ využíván hydrogenotrofními methanogeny jako donor elektronů k redukci CO₂ obsaženého v bioplynu za vzniku methanu. Cílem této práce je obohacení směsné kultury o hydrogenotrofní methanogeny přídavkem vhodného substrátu do anaerobního fermentoru a následné porovnání účinnosti biologické konverze CO₂ na CH₄ mezi termofilním a mezofilním režimem.

Clostridium perfringens je aerotolerantní gram-pozitivní tyčinkovitá bakterie vytvářející endospory. Tyto spory jsou termorezistentní a jsou odolné vůči běžným desinfekčním postupům užívaných v technologii úpravy vody. Těmi jsou například chlorace a desinfekce UV zářením. Spory Clostridium perfringens jsou proto důležitým mikrobiologickým ukazatelem znečištění pitné vody a jejich výskyt může být spojen i s výskytem parazitických prvoků a virů. Cílem této práce je návrh spolehlivé metodiky pro identifikaci spor Clostridium perfringens za využití molekulárně biologické metody real-time PCR a to od přípravných procesů až po samotnou analytickou koncovku. Návrhem metodiky a její následnou optimalizací dojde ke zlepšení monitoringu mikrobiologické kvality pitné vody a tím i zkvalitnění ochrany cílového spotřebitele.

Kyselinová neutralizační kapacita (KNK) je významným parametrem při posuzovaní chemického složení vody a jejích vlastností. Cílem mé práce bylo v souboru vzorků přírodních vod stanovit hodnoty KNK pomocí tří různých titračních metod a získané výsledky porovnat s hodnotou KNK vypočtenou z chemického složení vody (KNK_Vyp), posoudit jejich výhody a nevýhody a možnosti použití pro různé typy vod. Soubor obsahoval 48 vzorků z různých lokalit (alpinská a lesní jezera, rybníky, řeky, potoky a srážky) o hodnotách KNK_Vyp v rozmezí od -43 µmol l^-1 do 2382 µmol l^-1. Při práci byly porovnávány metody stanovení KNK pomocí Granovské titrace (KNK_G), titrace do dvou koncových bodů (KNK_2KB) a titrační metody s použitím indikátoru (KNK_4,5). Shoda výsledků byla testována pomocí Studentova t-testu. Všechny soubory byly statisticky shodné pro hodnoty KNK větší než 120 µmol l^-1 a pro tuto oblast KNK lze tedy doporučit jakoukoli z těchto tří metod. Pro hodnoty KNK  menší než 120 µmol l^-1 byla metoda stanovení KNK_4,5 pomocí indikátoru již nepřesná, a proto ji nelze doporučit. Z hlediska jednoduchosti a minimálních nároků na laboratorní vybavení (pH metr, přesná mikropipeta a magnetická míchačka) lze pro běžné a terénní laboratoře doporučit metodu KNK_G.

Antibiotika jsou antimikrobiálně účinné látky, které usmrcují bakterie nebo inhibují jejich růst. Některé z těchto látek jsou vysoce odolné proti biodegradaci. V nezměněné nebo částečně změněné formě procházejí čistírnami odpadních vod a znečišťují vodní prostředí. Přestože jejich koncentrace v prostředí jsou nízké, způsobují velké obavy, neboť jejich dopad na lidské zdraví a ekosystém zatím není dobře prozkoumán. Dalším velkým problémem je vznik bakteriální rezistence, která ohrožuje účinnost antibiotik při léčbě. Cílem experimentální části bylo charakterizovat sedm vybraných antibiotik (chloramfenikol, streptomycin, penicillin G, sulfamethoxazol, erythromycin, trimetoprim a ampicillin) pomocí měření CHSK_Cr, TOC a N_org. Byly navrhnuty rovnice popisující možné způsoby chemické oxidace antibiotik. Na základě porovnání skutečných specifických hodnot CHSK, TOC a N_org s teoretickými hodnotami byl z navrhnutých možností vybrán nejpravděpodobnější způsob oxidace a určena čistota použitých látek. Výsledky budou v budoucnu využity při hodnocení aerobní biologické rozložitelnosti.

N₂O production in sulfide-inhibited denitrification: effect of pH, temperature and H₂S concentration N₂O production from denitrification can be considered either as a source of harmful greenhouse gas emissions, or as an opportunity to recover powerful oxidant. This study intends to maximize N₂O production by inhibiting the last step of denitrification via hydrogen sulfide. Searching for optimum conditions, three parameters were investigated: pH, temperature and H₂S concentration. The initial hydrogen sulfide concentrations were 10, 22 and 50 mg-S/L, studied under initial pH levels of 5.5, 6, 6.5 and temperatures 18, 25, 35 °C, according to Box-Behnken experimental design. The experiments were done in batch setting using activated sludge from nitrification-denitrification in a laboratory reactor. The measured response was production rate of N₂O, duration of inhibition, and efficiency of N₂O conversion.   Keywords: nitrous oxide production; denitrification; hydrogen sulfide; temperature; wastewater

Práce se zabývá hodnocením vybraných ukazatelů z provozu mobilní úpravny vody (MÚV) v Podolí.  Mobilní úpravna vody byla v areálu ÚV Podolí v provozu po dobu jednoho měsíce (24.8. - 21. 9. 2017). Pro výrobu pitné vody byla použita dvoustupňová úprava (čiření a filtrace) doplněná o filtraci přes granulované aktivní uhlí Chemviron Carbon Filtrasorb TL 830 (GAU). Finální hygienické zabezpečení vody bylo prováděno chlornanem sodným. Pro hodnocení technologie byla vybrána čtyři odběrová místa a to, na nátoku do úpravny (surová voda), po filtraci přes pískový filtr, po filtraci přes GAU a na výstupu z úpravny vody (upravená voda). Kromě základních fyzikálně – chemických, mikrobiologických a hydrobiologických ukazatelů byla pozornost věnována i mikropolutantům, především pesticidním látkám a jejich metabolitům. Vzhledem k zařazení sorpčního stupně do technologie MÚV mohla být hodnocena účinnost přítomných pesticidních látek a jejich metabolitů ze surové vltavské vody.

V dnešní době již není odpadní voda vnímána pouze jako odpad, ale i jako energetická surovina. Hlavní výzvou pro anaerobní reaktor s membránovou separací biomasy (AnMBR) zpracovávající chladnou odpadní vodu je dosažení nízké hodnoty ChSK na odtoku za současné nízké spotřeby energie. Vlivem zanášení membrán by se technologie mohla jevit jako méně výhodná oproti aktivačnímu procesu. Nicméně již existuje řada konkurence schopných provozů se srovnatelnou účinností čištění. Pozitivní vliv na energetickou bilanci má především absence aerace a produkce bioplynu. Tato práce diskutuje výsledky 237 dní provozu nevyhřívaného AnMBR o objemu 2,9 m³ zpracovávajícího reálnou městskou odpadní vodu, jehož součástí jsou dvě ponořené membrány – mikrofiltrační (MF), ultrafiltrační (UF) - o celkové filtrační ploše 12,5 m². Po úplném zapracování a odstranění technologických nedostatků byly při průměrném denním průtoku 0,5 m³/den a průměrné hydraulické době zdržení 5,5 dní průměrné koncentrace ChSK na odtoku 116 ± 47 mg/l (UF) a 117 ± 50 mg/l (MF). Uvedené výsledky pomohou budoucím provozovatelům AnMBR eliminovat technologické nedostatky systému, případně zkrátit dobu aklimatizace anaerobních mikroorganismů a tedy zapracování reaktoru.

Specifická selektivita zeolitů označených jako Klinomangan, BBC a geopolymerní zeolit A vůči amonným kationtům (NH₄⁺) produkovaným rybami, byla testována v akváriích o objemu 50 l. Sorbenty byly vloženy do dvoukomorového filtru, přes který cirkulovala voda. V průběhu jednotlivých experimentů byla zjišťována vzájemná interakce zeolitových sorbentů a nitrifikačních mikroorganismů. Hlavním záměrem práce je prodlužovat údržnost vody tím, že při použití zeolitových filtrů dochází k méně hojnému nárůstu mikrobiální populace. V akvarijní vodě byly jako hlavní nitrifikační zástupci identifikovány bakterie rodu Nitrospira, a to za pomoci molekulárně biologické metody FISH (fluorescenční in situ hybridizace). Bakterie Nitrospira představují populaci tzv. nitratačních bakterií, které jsou schopny konverze NO₂^- na NO₃^-. Problémem je, že nitritační bakterie nebyly v některých případech identifikovány nebo jen ve velmi malém množství. Proto byly testovány bakterie typu comammox, které jsou schopny přímé konverze N_amon na NO₃^- a výsledky u nádrží, kde byly aplikovány zeolity, byly pozitivní. Ze všech testovaných materiálů byl nejvhodnější přírodní preparát Klinomangan, proto bude v nejbližší době testován v kolonovém uspořádání v sádce s kapry koi (Cyprinus carpio haematopterus).