Studentská vědecká konference

Denitrifikující polyfosfátakumulující bakterie (DPAO), jsou bakterie, které se aktivně podílejí na biologickém odstraňování fosforu (EBPR) a zároveň mají schopnost podílet se na odstraňování dusíku z odpadních vod. Tato práce je zaměřena na monitoring výskytu těchto bakterií na čistírnách odpadních vod (ČOV), které nemají zařazený biologický stupeň odstraňování fosforu, a fosfor pouze sráží. Analyzovány byly vzorky z deseti ČOV, přičemž pro porovnání výsledků, jeden ze vzorků pochází z čistírny, kde je zařazen stupeň biologického odstraňování fosforu. DPAO se mohou vyskytovat v klastrech nebo jako volné bakterie. Na schopnost akumulace fosforu má u DPAO velký vliv i morfologie. DPAO typu clade IA, jejichž tvar buňky jsou tyčinky, využívají při akumulaci fosforu jako konečný akceptor elektronů dusičnany, zatímco DPAO typu clade IIA, s tvarem koků, využívají dusitany. Možný potenciál těchto bakterií, které jsou běžně zastoupeny na ČOV bez biologického stupně odstraňování fosforu, není dostatečně využit. Odstranění obou nutrietů by tak bylo možné v jednom kroku, což by mělo významný vliv na ekonomiku provozu čistírny, ale i na množství vyprodukovaného kalu.

Polykarboxylové kyseliny, např. kyselina citrónová nebo kyselina šťavelová, mají komplexační účinky, které se využívají při dekontaminaci nejenom jaderných zařízení. Jelikož následné odstranění komplexů kovů z odpadní vody biologickým čištěním je složité, přistupuje se k jejich eliminaci či rozrušení daných komplexů pomocí různých fyzikálně-chemických metod. Jednou z možností, jak eliminovat tyto kyseliny, je jejich oxidace. V této práci bude využito pokročilých oxidačních procesů (AOP - advanced oxidation process). Mezi zkoušená oxidační činidla je vybrán ozón a peroxid vodíku, jako katalyzátor UV záření a zkoumána je i jejich vzájemná kombinace. Cílem práce je optimalizovat účinnost těchto metod na základě sledování úbytku organického uhlíku dle NPOC či CHSK z modelového roztoku. Modelový roztok bude připraven z kyseliny borité (běžná chemikálie používaná v jaderné energetice), komplexotvorné látky a iontů kovů tak, aby simuloval kapalný radioaktivní odpad. V průběhu experimentu bude také sledována hodnota pH, konduktivita, zákal či absorbance.

Oddělení látek na základě jejich odlišných fyzikálně-chemických vlastností je ve vodárenství realizováno separačními procesy. Konvenčním separačním procesům stále více konkurují tlakové membránové procesy, a to díky snižujícím se investičním nákladům i vlastnímu technologickému pokroku. Výhodou membránových procesů je schopnost odstraňovat různá chemická individua: od organických makromolekul po monovalentní ionty, se stálou kvalitou permeátu. Nanofiltrace jako jeden z těchto procesů není vhodná ani k separaci koagulovaného znečištění, ani k úpravě mořské vody. Její nespornou výhodou je, že dokáže odstranit z vody zbytky menších organických molekul z řad mikropolutantů. Limitujícím faktorem nanofiltrace při úpravě vody je odstraňování bivalentních iontů, zejména vápníku a hořčíku. Kolik přirozeně se vyskytujících iontů ve vodě zůstane, záleží na typu membrány. V případě nízkých koncentrací v permeátu je třeba tyto prvky do vody dodatečně dávkovat. Cílem této práce je charakterizovat iontové složení upravované vody na poloprovozním modelu nanofiltrace a během další části práce navrhnout a realizovat řešení stabilizace vody.  

Neustávajícím problémem životního prostředí, tedy také vodních ekosystémů, je plastové znečištění. Dle výzkumů bylo k roku 2015 vyprodukováno přibližně 6300 Mt plastového odpadu, jehož zpracování je stále v mnoha ohledech nezodpovězenou otázkou. I přes vyvíjející se technologie recyklace plastového odpadu, je potřeba snižovat zátěž i jinými způsoby. Jednou z možností, jak nezvyšovat množství plastů v prostředí a rovněž mikroplastů ve vodě, je produkce biologicky rozložitelných plastů, které jsou vyrobeny z přírodních surovin bez obsah toxických aditiv. Součástí tohoto výzkumu bylo testování anaerobní rozložitelnosti a kvality produkovaného bioplynu bioplasty na bázi škrobu s příměsí anorganických látek. Nejvyšší produkce i kvality bioplynu dosahovala směs s příměsí vápence a křemičitanů. Díky přítomnosti anorganické složky došlo ke snížení hůře degradovatelné dřevní moučky, čímž se zvýšil podíl dobře rozložitelné složky. Zároveň mohlo dojít ke zlepšení rozkladu mikroorganismy vlivem přítomností biogenních prvků.  

Mikropolutanty začínají stále více negativně ovlivňovat složky životního prostředí. Této skupině látek, do které řadíme společně s léčivy i např. pesticidy nebo přípravky osobní hygieny, se dostává neustále větší pozornosti. Mezi způsoby odstraňování mikropolutantů z vod patří vedle pokročilých oxidačních procesů (AOP) také sorpce na vhodný materiál. Nejrozšířenějším sorbentem je aktivní uhlí, ale využít se dá rovněž zeolitů – mikroporézních hlinitokřemičitanů. Tato práce se zabývá porovnáním sorpčních vlastností odlišných typů materiálů na bázi zeolitu, dříve připravených v laboratoři, vzhledem k modelovému roztoku, který obsahuje šest druhů léčiv. Vybrané materiály se odlišují teplotou a dobou kontaktu během syntézy. Zároveň bude srovnána jejich účinnost odstranění vybraných farmak s granulovaným aktivním uhlím (GAU).

Mnoho zemí z celého světa se v současnosti potýká s nedostatkem sladké vody, což vede k hledání jejích alternativních zdrojů. Například odtoky z městských čistíren odpadních vod mohou být využity k závlahám, avšak obsahují rizikové polutanty, na které je nutné se při opětovném využití vody zaměřit. Aby byla vyčištěná odpadní voda bezpečně využitelná, musí splňovat legislativní požadavky upravující její fyzikálně-chemické a mikrobiologické parametry, přičemž mikrobiologickou nezávadnost lze zajistit dostatečnou dezinfekcí. Legislativa určuje v závlahových vodách limity pro některé běžné indikátorové organismy (Escherichia coli) upozorňující na fekální znečištění a možnost výskytu patogenních mikroorganismů. V rámci projektu Horizon 2020 byla v odtoku z městské čistírny odpadních vod, surovém i dezinfikovaném UV zářením a ultrafiltrací, sledována mikrobiální kontaminace. Bylo zjištěno, že v akumulované vodě se množí i mikroorganismy, které není povinné dle legislativy sledovat, a které mohou představovat zdravotní riziko. Bakterie Pseudomonas aeruginosa, způsobující zánětlivá onemocnění, se v dezinfikované vodě významně množila, zatímco indikátorové mikroorganismy se téměř nevyskytovaly. Nabízí se tedy otázka, zda jsou legislativní požadavky na kvalitu recyklovaných vod dostatečné.