Studentská vědecká konference

Pesticidní látky patří mezi mikropolutanty, které negativně ovlivňují lidské zdraví. Jejich výskyt v pitných vodách je nežádoucí a proto musí být účinně odstraňovány. Vhodnou metodou jejich eliminace je adsorpce na granulovaném aktivním uhlí. S vyčerpáním sorpční kapacity aktivního uhlí dochází k postupnému průniku pesticidních látek do upravené vody. Jejich koncentrace ale není přímo úměrná jejich výchozí koncentraci v surové vodě. Účinnost adsorpce je ovlivněna řadou faktorů, které souvisí s fyzikálně-chemickými vlastnostmi molekuly pesticidní látky a rovněž tak typem použitého aktivního uhlí. Cílem práce bylo hodnocení  vlivu molární hmotnosti, polarity povrchu a hydrofobicity molekuly pesticidů na průběh adsorpce.

Vlivem eutrofizace zdrojů povrchové vody pro úpravu na vodu pitnou je potřeba reagovat na tento stav optimalizací technologií úpravy pro eliminaci organických látek produkovaných sinicemi a řasami (tzv. algal organic matter, AOM). Nízkomolekulární frakce AOM je minimálně odstranitelná pomocí konvenčních úpravárenských postupů typu koagulace/flokulace. Je proto nutné využít metody založené na jiném principu. V tomto příspěvku se jedná o metodu adsorpce kontaminantu na aktivním uhlí (GAU). Prostřednictvím laboratorních rovnovážných adsorpčních testů byl zkoumán vliv počáteční koncentrace aminokyseliny fenylalaninu, hodnoty pH a teploty systému na odstranění této látky z vodného prostředí vlivem adsorpce na vybraném druhu GAU. Adsorpce aminokyselin je výrazně ovlivněna nábojovými poměry v systému, které jsou závislé na hodnotě pH roztoku. Hodnota pH vodné fáze přímo ovlivňuje jak náboj povrchu GAU, tak i disociaci a protonizaci funkčních skupin aminokyseliny. Výběr vhodného typu GAU pro daný typ sorbované látky a určení optimálních podmínek pro proces sorpce jsou základními faktory ovlivňujícími účinnost eliminace těchto nežádoucích látek z vody. Experimentální práce probíhala ve spolupráci s Ústavem pro hydrodynamiku AV ČR.

Antibiotická rezistence je rostoucí hrozbou pro lidské zdraví, jelikož komplikuje až znemožňuje léčbu některých bakteriálních onemocnění. Rezidua antibiotik se zároveň s geny rezistence dostávají do odpadních vod a tím i na čistírny odpadních vod, kde jsou ideální podmínky k jejich další proliferaci. Monitoring šedých vod prokázal, že i v nich je možné geny rezistence sledovat. Tento fakt by mohl být problémem při opětovném využití vyčištěných šedých vod. Tato práce se zabývá vlivem užívání antibiotik na výskyt genů antibiotické rezistence v šedé vodě a sleduje vývoj jejich množství v čase a procesu čištění. Konkrétně byly sledovány geny antibiotické rezistence v šedé vodě z obytné jednotky s čistírnou šedých vod po dobu užívání antibiotika tetracyklinu jedním z obyvatel. Sledování bylo zahájeno v počátku léčby a pokračovalo i po jejím ukončení. Byly sledovány geny rezistence vůči tetracyklinu (tetA, tet39, tetO), bakteriální marker 16S – rRNA a integron třídy 1. Byl pozorován nárůst genů antibiotické rezistence v samotné šedé vodě a následně i v biomase vymyté z biofiltru, kde došlo k významnému zvýšení jejich množství v průběhu měření. Z toho je možné usuzovat, že docházelo k jejich zadržování v biomase, případně i k přenosu genů a jejich proliferaci.

Mikrobiální znečištění vody má významný vliv na stav a funkčnost zařízení v chladících systémech. Organismy klíčové z pohledu základní kvality vody jsou zástupci koliformních bakterií a E. coli a mikroorganismy kultivovatelné při 22 °C a 36 °C. Indikátorem formace biofilmů jsou bakterie rodu Pseudomonas, případně mikromycety, které indikují sekundární kontaminaci např. vzduchem anebo rezistenci vůči technologickému zásahu. Na probíhající biotickou korozi poukazuje přítomnost a abundance aerobně kultivovaných železitých bakterií a anaerobně kultivovaných sulfát-redukujících bakterií a klostridií. Při ošetřování chladicích vod se zpravidla používají biocidy, kondicionační prostředky a antikorozní adheziva. Jejich zvýšená aplikace může vést  k ovlivnění funkčnosti zařízení a k rezistenci mikroorganismů. Vhodným a šetrným způsobem ošetření chladicích vod jsou pokročilé oxidační procesy. Proces ozonizace a UV záření s různou intenzitou a dobou expozice je aplikován na zdroj surové vody (používané jako chladící kapaliny) s cílem minimalizace jejího mikrobiálního znečištění a případného rizika vzniku resistence. Cílem této práce je zjištění účinnosti procesů ozonizace a UV záření na eliminaci vybraných mikroorganismů z reálné vody.   

Průmyslové areály jsou původci řady odpadních proudů, které jsou svým znečištěním specifické. To se týká i produkce specificky znečištěných odpadních vod. Průmyslové zóny disponují vlastní čistící technologií, které tyto proudy upraví dle požadavků následujícího recipienta. Práce se zabývá likvidací zaolejovaných vod produkovaných v průmyslové zóně v Mladé Boleslavi, kde jsou likvidovány za pomocí technologie odparky v teplárenských kotlích. Tento postup je alternativou vůči externí likvidaci, která podléhá likvidaci v kategorii nebezpečného odpadu. Práce se zabývá popisem problematiky a technologického postupu, hodnocením účinnosti odstranění polutantů a dopady na následné technologie.

Anammox bakterie (kmen Planctomycetes) se používají na čistírnách odpadních vod pro odstraňování dusíku. V novém kontextu by bylo přínosné tyto bakterie využít i pro produkci unikátních a potenciálně cenných biomateriálů, jako jsou například ladderánové lipidy. Pro tyto aplikace anammox bakterií je mimo jiné klíčová znalost jejich reakční stechiometrie, a taktéž jejich růstová rychlost (typicky 15-30 dní). Cílem této práce bylo kultivovat anammox bakterie Candidatus Brocadia v laboratorním bioreaktoru o pracovním objemu 6 litrů, stanovit jejich reakční stechiometrii a optimalizovat její růstovou rychlost. Výsledky testování přispějí k využití anammox bakterií pro šetrnější odstranění dusíku z vod, a také pro účinnější produkci ladderánových lipidů.

V přírodních vodách dochází během vegetačního období k přirozené eutrofizaci způsobené přítomností sloučenin fosforu a dusíku, které se uvolňují do vodního sloupce ze sedimentů a odumřelých organismů. Účinkem antropogenního znečištění se zvyšuje koncentrace nutrientů, proto také stoupá míra eutrofizace a pro vodní ekosystém se stává neúnosnou. Dochází k přemnožení mikroorganismů, zakalení vody, růstu vodního květu, vyšší fotosyntetické produkci, při které se snižuje obsah CO₂ a tím vzrůstá hodnota pH. Uvedené procesy jsou příčinou zhoršené kvality vody a týkají se především stojatých povrchových vod. Prvkem limitujícím rozsah eutrofizace v kontinentálních vodách je fosfor.   Tato práce je zaměřena na otázku snížení koncentrace forem fosforu ve stojatých přírodních vodách pomocí adsorpce na pevné sorbenty. V rámci vsádkového pokusu s reálnou povrchovou vodou ze dvou lokalit je sledována koncentrace rozpuštěného reaktivního fosforu neboli rozpuštěných orthofosforečnanů a koncentrace celkového fosforu ve vodě v závislosti na době kontaktu s vybranými sorbenty. Cílem práce je vytipovat sorbent vhodný pro snížení koncentrace fosforu v přírodních vodách pod mezní hodnotu způsobující eutrofizaci a zjistit, zda nedochází ke zpětnému uvolňování nutrientů ze sorbentu do vodního sloupce.  

V současné době ekologické odpovědnosti k životnímu prostředí je kladen zvýšený důraz na efektivní čištění odpadních vod. V reakci na neustále rostoucí environmentální výzvy se očekává, že Evropský parlament zváží přísnější limity pro odtok z čistíren odpadních vod, s důrazem na odstraňování nutrientů. Zejména v oblasti odstraňování dusíku se objevuje naléhavá potřeba inovativních přístupů k posílení účinnosti čistíren odpadních vod. Předmětem této práce je hodnocení různých typů biodegradabilního porézního materiálu na bázi polyuretanových pěn (PUR) a jejich vlivu na biologické parametry za účelem dosažení vyšší účinnosti odstraňování dusíku. Laboratorní testování probíhá v SBR reaktorech s aktivovaným kalem, ve kterém jsou umístěny různé typy PUR materiálů a v jejich přítomnosti je hodnocen vliv na rozmanitost mikroorganismů pomocí mikroskopie a kultivačních postupů. V rámci analýz jsou stanovovány termotolerantní koliformní bakterie, pseudomonády, klostridia, kultivovatelné mikroorganismy při 36 °C, nitrifikační a denitrifikační bakterie. Spolu s kinetickými testy je takto zkoumán vliv jednotlivých PUR materiálů na biologické procesy v kalu. Laboratorní výsledky poskytují základ pro následnou optimalizaci receptury PUR hmot v reálných podmínkách čistírny odpadních vod.

Biologické odstraňování nutrientů, tj. sloučenin dusíku a fosforu, z odpadních vod je běžným postupem při čištění na městských čistírnách odpadních vod. Limitujícím procesem je biologická nitrifikace, která je negativně ovlivňována řadou technologických parametrů. Zvýšením účinnosti nitrifikace by mohlo na některých čistírnách odpadních vod dojít k lepšímu plnění emisních standardů, vyšší úrovni ochrany vodních zdrojů a optimalizaci provozních nákladů dané čistírny. Tato práce se zabývá zvýšením účinnosti procesu nitrifikace použitím biodegradabilních nosičů biomasy z polyuretanových materiálů (PUR). Experimenty byly prováděny ve čtyřech SBR reaktorech, přičemž ve třech reaktorech byly do aktivační směsi vloženy různé typy PUR pěn, zatímco čtvrtý reaktor sloužil jako srovnávací, bez nosičů biomasy. Cílem této práce bylo v laboratorním měřítku sledovat a vyhodnocovat fyzikálně-chemické a technologické parametry procesu čištění z hlediska vlivu aplikace nosičů biomasy na procesy odstraňování anorganických forem dusíku. Z naměřených hodnot těchto parametrů bylo vyhodnoceno, který nosič biomasy je nejvhodnější pro kultivaci nitrifikačních mikroorganismů za neoptimálních podmínek, a tedy jeho použitelnost pro intenzifikaci procesu nitrifikace na komunálních čistírnách odpadních vod.

Průmyslové podniky spotřebovávají velké množství vody pro chlazení, čištění, zpracování a výrobu surovin. Opětovné využití průmyslových odpadních vod může pomoci snížit spotřebu distribuované vody, snížit náklady na likvidaci odpadů a snížit negativní dopad na životní prostředí. Možnosti na recyklaci průmyslové odpadní vody jsou rozmanité, např. procesy biologické nebo fyzikálně-chemické, které jsou hojně používané po celém světě. Každý sektor určitého průmyslu produkuje konkrétní kombinaci polutantů. Recyklační jednotka, ze které byly odebírány vzorky, byla umístěna v průmyslové prádelně. V odpadní vodě z prádelen se nejčastěji vyskytují tenzidy, změkčovadla, bělidla, fosfor a detergenty na bázi fosfátů. Jednotka zahrnuje proces flotace a membránové procesy, např. ultrafiltrace, reverzní osmóza. Sledovalo se osm fyzikálně-chemických parametrů vybraných pro posouzení kvality odpadní a vyčištěné vody. Stanovované parametry jsou pH, vodivost, CHSK_Cr, BSK₇, nerozpuštěné látky, rozpuštěné látky, rozpuštěné anorganické soli a celkový fosfor. Cílem práce bylo posouzení aplikovatelnosti a využitelnosti jednotky. 

Výroba viskózové buničiny sulfitovým způsobem je spojená s produkcí velkého množství odpadní vody, kterou je potřeba před vypuštěním do vodního toku vyčistit na čistírně odpadních vod. Nutnost sledovat charakter odpadní vody vyplývá ze zákonných maximálních limitních koncentrací látek, které může podnik za 1 rok vypustit do řeky, a jejich překročení je pokutováno. Výskyt iontů je podmíněn dávkováním chemikálií s obsahem sledovaných iontů (SO₄^2-, Cl^-) při výrobě buničiny i při čištění odpadních vod. Sledované ionty byly ve vzorcích stanoveny izotachoforeticky (ITP). Metoda ITP se řadí do skupiny elektromigračních separačních metod. Pro ověření správnosti výsledků získaných metodou ITP byly použity analytické metody, které jsou založeny na jiném principu stanovení, konkrétně gravimetrie a titrace. Pro stanovení obsahu síranu byla použitá i metoda kyvetového testu (KIT) od firmy HACH, jejíž účinnost byla rovněž sledována.  

Biomethanizace oxidu uhličitého (CO₂) je procesem vedoucím k lepší energetické využitelnosti bioplynu, při kterém je využito metabolických cest hydrogenotrofních methanogenů běžně přítomných v anaerobním společenství. Hydrogenotrofní methanogeny metabolizují CO₂ a vodík, a produkují energeticky využitelný methan. Dnes již běžně zavedené fyzikálně-chemické metody zušlechťování bioplynu zajišťují pouze separaci CO₂. Při biologické metodě dochází však ke konverzi CO₂, který je normálně nevyužit, právě na methan, což vede k navýšení jeho obsahu v bioplynu a celkové objemové produkce methanu. Biomethanizace v uspořádání in-situ je založena na dávkování vodíku přímo do anaerobního fermentoru a využití hydrogenotrofních methanogenů již v anaerobním fermentoru. Cílem této práce bylo vyhodnotit provoz modelového in-situ biomethanizačního reaktoru v reálných podmínkách. Model zpracovával směs primárního a přebytečného kalu z ČOV Hradec Králové pro simulaci anaerobního fermentoru. Po ustálení modelu byl přidáván vodík ze zásobních tlakových lahví. V průběhu provozu bylo postupně zvyšováno zatížení vodíkem s účelem najít limity procesu a optimální provozní podmínky pro maximální navýšení efektivity anaerobní fermentace bez inhibice celkového procesu.