Studentská vědecká konference

Čistírenské kaly obsahují škodliviny, které je nutno od životního prostředí důsledně oddělovat. Většinou se k tomuto účelu využívá anaerobní stabilizace, po níž jsou kaly skládkovány, spalovány či v různých formách aplikovány do zemědělské půdy. Se zpřísněním legislativních předpisů pro nakládaní s kaly jsou provozovatelé čistíren nuceni nahlížet na tento produkt jako na surovinu, přičemž jejich hlavním cílem by mělo být maximální využití cenných látek z kalu. Toho lze dosáhnout například využitím kalů v zemědělství, pokud tomu nebrání jiné faktory (patogeny, toxické látky aj.). Aplikací vhodných technologií do kalového hospodářství se snižuje riziko šíření patogenů nebo antibiotické rezistence. V práci se zabývám vlivem stabilizačních procesů na výskyt patogenů v čistírenských kalech a porovnávám počty indikátorových organismů stanovených podle metodického návodu AHEM č. 1/2008 s legislativními kritérii pro použití kalů na zemědělských půdách. Výše zmíněnou metodikou také zkoumám přítomnost tetracyklin-rezistentních bakterií.

Antibiotika se od dob svého objevení používají k léčbě bakteriálních infekcí. Dnes se ovšem používají v nadbytečném množství ať už v medicíně, veterinářství nebo v zemědělství, což u bakterií stimuluje rozvoj obranných mechanismů, tzv. antibiotické rezistence. Právě antibiotická rezistence představuje do budoucna velký problém, protože infekce způsobené rezistentními patogeny jsou obtížně léčitelné.  Zbytky antibiotik i geny antibiotické rezistence (ARG) končí v odpadních vodách. Kanalizací se dostávají do čistíren odpadních vod a následně do povrchových vod, což je relativně dobře popsáno. Povrchové vody se díky trendu oběhového vodního hospodářství stále častěji využívají jako zdroje pro výrobu vod pitných, a zde data ohledně odstraňování ARG chybí.  Tato práce je zaměřena na monitoring ARG v technologiích pro pokročilou úpravu povrchové vody na vodu pitnou. Ze vzorků vod je izolována intracelulární ale i často opomíjená extracelulární DNA, která je důležitá pro vertikální i horizontální přenos ARG. V DNA jsou dále detekovány jednotlivé ARG pomocí qPCR. Následně se posuzuje účinnost odstraňování těchto genů pro jednotlivé technologie a vhodnost těchto technologií pro úpravu povrchových vod z hlediska šíření antibiotické rezistence.  

Fosfor lze z odpadní vody odstraňovat metodou chemického srážení, která je v České republice (ČR) obvykle upřednostňována, anebo biologicky pomocí polyfosfát-akumulujících organismů. Do skupiny těchto organismů patří i rod bakterií Tetrasphaera, jejichž míra rozšíření na čistírnách odpadních vod (ČOV) v ČR není dosud známa. Se znalostí zastoupení významných polyfosfát-akumulujících organismů na ČOV v ČR by mohlo být možné nastolit vhodné podmínky pro zvýšené biologické odstraňování fosforu. Práce je věnována zejména monitoringu výskytu bakterií rodu Tetrasphaera na různých ČOV v ČR pomocí metody fluorescenční in-situ hybridizace za využití pěti oligonukleotidových specifických sond a následné obrazové analýzy. Získané výsledky jsou dány do kontextu se znalostí uspořádání technologické linky příslušné ČOV. Tyto informace budou v pozdějším výzkumu posouzeny s ohledem na možné zapojení biologického odstraňování fosforu na ČOV v ČR.

Problematika sucha a nedostatku vody je současným i budoucím problémem. Jedním z jeho řešení je recyklace odpadní vody, a to například pro závlahy. Jakost závlahové vody má vliv nejen na zavlažované rostliny, ale i na půdu a její mikrobiom. Mikrobiologické složení půdy je komplexní problematikou, v této práci byla sledována dehydrogenázová aktivita mikroorganismů a aktivita nitrifikantů, kteří se podílí na koloběhu dusíku. Současně bylo sledováno zasolení půdy, které je jedním z možných rizik použití recyklované odpadní vody, protože při něm dochází ke znehodnocení a nevratnému poškození půdy.  Další hrozbou zasolení půdy je jeho možný projev po delší době používání dané závlahové vody. V této práci je řešen dlouhodobý vliv různých typů závlahové vody (říční voda, voda z odtoku ÚČOV, odtok z ÚČOV s terciárním dočištěním) na půdu. Vzorky půdy byly odebírány na poloprovozní jednotce na ÚČOV Praha v rámci projektu Horizon Wider Uptake. Bylo zjištěno, že druh závlahové vody má na sledované parametry vliv.  

Udržitelný rozvoj se v posledních letech dostává více do popředí v souvislosti s klimatickými změnami, plastovým znečištěním i čerpáním nerostných surovin. Tato práce se zabývá plastovým znečištěním ve vodním prostředí z pohledu produktového, tedy vývoje rozložitelných plastů, a zároveň z pohledu společenského, tedy pohledu společnosti na environmentální problematiku. Práce se zaměřuje na bioplasty na bázi polyhydroxybutyrátu ve směsi s dřevní moučkou a bramborovým škrobem. V rámci testů anaerobní rozložitelnosti byl materiál bez obsahu škrobu vyhodnocen jako nerozložitelný, materiál se škrobem se rozkládal a produkoval bioplyn s obsahem methanu 62 %. Součástí je také vyhodnocení dotazníku průzkumu veřejného mínění, který se zabýval názorem na bioplasty, recyklaci plastů a recyklaci vody společnosti v České republice. Bylo zjištěno, že Češi se zabývají environmentální problematikou a aktivně se snaží zapojit do udržitelného způsobu života. Také byl pozorován vliv pohlaví respondentů na rozhodování v oblasti použití recyklace vody i koupi produktů z recyklovaných plastů. Ženy vnímají environmentální témata citlivěji, avšak muži jsou odvážnější v použití recyklované vody pro kontaktní účely. Zároveň byla zaznamenána nedostatečná informovanost veřejnosti v oblasti bioplastů.  

Čištění komunálních odpadních vod v sobě skrývá komplexitu, která zahrnuje soulad mnoha technologických kroků. Při snaze o co nejefektivnější redukci obsaženého znečištění je klíčové znát kvantitu a kvalitu odpadní vody na přítoku, které se mění v závislosti na ročním období, měsíci, dni v týdnu i denní hodině. Nejvýznamněji se na změnách podílí spotřeba vody v domácnostech a v případě jednotné kanalizace hraje zásadní roli též úhrn srážek. Tato práce se zabývá sledováním změn kvality přítoku odpadní vody v průběhu 24 hodin na čistírně odpadních vod (ČOV) v Berouně, včetně změny zatížení organickými látkami. Naměřená data budou sloužit ke kalibraci matematického modelu pro ČOV Beroun.

Fosilní paliva jsou zdrojem 80 % celosvětově produkované energie. Zvyšující se obavy z dopadu spalování fosilních paliv na životní prostředí vedou k výzkumu a vývoji obnovitelných zdrojů energie, jako jsou technologie využívající energetického potenciálu odpadní biomasy. Atraktivním tématem dnešní doby je biologické zušlechťování bioplynu na biomethan. Při tomto procesu dochází k biokonverzi CO₂ z bioplynu a externě dávkovaného H₂ na CH₄ činností hydrogenotrofních methanogenů. Biomethan může být následně využit jako biopalivo, nebo vtláčen do distribuční sítě zemního plynu. Cílem této práce bylo vyhodnotit provoz biofilmového reaktoru s nosiči biomasy hydrogenotrofních methanogenů, který byl instalován na ČOV Hradec Králové. Tento bioreaktor zpracovával bioplyn z anaerobních reaktorů na stabilizaci čistírenských kalů a H₂ dávkovaný z tlakových lahví. V průběhu provozu bioreaktoru bylo sledováno složení zušlechtěného bioplynu a účinnost biokonverze CO₂ a H₂. V kapalné fázi pak byla sledována koncentrace nižších mastných kyselin, pH a koncentrace nutrientů. Zušlechtěný bioplyn obsahoval až 95,3 % CH₄, čímž byla splněna jedna z podmínek pro vtláčení biomethanu do distribuční sítě zemního plynu.  

Mangan patří mezi běžně se vyskytující kovy ve vodách. Jeho odstraňování z vody, která má být použita na výrobu pitné vody je velmi časté, zvláště pak u podzemních zdrojů. Tato práce se věnuje kvalitě vody, kterou využívá úpravna v Královehradeckém kraji. Místní zdroje jsou typické právě zvýšeným obsahem manganu. Bylo však zjištěno, že při vstupu surové vody na úpravnu je koncentrace manganu pod povoleným limitem. Cílem této práce bylo zjistit, jakým způsobem k úbytku manganu na úseku zdroj - úpravna dochází.

Anammox bakterie jsou pomalu rostoucí organismy, z tohoto důvodu je nutné je na odtoku z reaktorů pro čištění vod efektivně zadržovat a navracet do systému. Na VŠCHT Praha bylo ve spolupráci ústavů 217 a 320 zjištěno, že anammox bakterie mohou vykazovat magnetické vlastnosti. Této schopnosti by mohlo být využito pro zlepšení jejich mechanické separace. V předchozích experimentech byla provedena úspěšná magnetická separace anammox bakterií a Escherichia coli. Cílem této práce bylo zjistit možnost separace anammox bakterií od aktivovaného kalu pomocí silného magnetu. Byla provedena magnetická separace, poté izolace DNA a q-PCR. Oddělení anammox bakterií od aktivovaného kalu s využitím zmražené anammox kultury proběhlo úspěšně. Při použití anammox kultury z kultivačního reaktoru byla separace anammox bakterií od kalu neúspěšná. Další vzorky anammox bakterií nebyly magnetické. Pro zjištění možnosti uplatnění této technologie a magnetických vlastností vzorku z plného provozu byl testován vzorek z ČOV Breda (Holandsko). Tato biomasa nebyla magnetická. Z tohoto důvodu byla u vzorků provedena Ramanova spektroskopie. U magnetického vzorku anammox bakterií byl při použití laseru o vlnové délce 635 nm na Ramanově spektru zaznamenán pás při vlnočtu 522 cm^-1, který může značit oxidy železa.

V dnešní době je ve světě velmi rozšířená produkce fosilních plastů. Ročně se vyrobí 350 miliónů tun plastu, z toho nejrozšířenějšími jsou polyethylen (PE) a polypropylen (PP). Ve snaze omezit tuto masivní produkci jsou hledány možné alternativy, které nebudou takovou zátěží pro životní prostředí. Touto alternativou jsou bioplasty, které jsou tvořeny látkami přírodního charakteru, což umožňuje jejich lepší biodegradabilitu v prostředí. Dnes nejčastěji používaným bioplastem je kyselina polymléčná (PLA). Ovšem její výroba je velmi závislá na produkci škrobu. Jinými vhodnými bioplasty jsou polyhydroxyalkanoáty (PHA), které se běžně vyskytují v aktivovaném kalu (AK), neboť jsou produkovány metabolismem bakterií. Průměrná roční produkce přebytečného AK na území České republiky se pohybuje okolo 219 tisíc tun ročně, a právě tento kal lze využít pro extrakci PHA. Cílem této práce je najít optimální fázi, ve které bakterie AK obsahují maximální množství PHA v buňkách a následné porovnání účinnosti vybraných extrakčních metod. Dále se práce věnuje vlivu získaného PHA na půdní a vodní prostředí. Tento vliv bude porovnán s působením PP, což je typický zástupce fosilních plastů.