Ústav technologie vody a prostředí

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.

Anotace

Práce bude zaměřená na hodnocení biodegradabilního porézního materiálu na bázi PU pěn, který bude sloužit jako nosič biomasy v aktivačních čistírnách odpadních vod a povede ke zlepšení účinnosti biologických procesů odstraňování dusíku, zejména nitrifikace v zimních měsících. PU nosiče budou testovány v laboratorních SBR reaktorech, kde budou monitorovány fyzikálně-chemické parametry (pH, rozpuštěný kyslík, CHSK, anorg. formy N, TKN, PO₄^3-, sušina kalu) a biologické parametry (hydrobiologie/mikrobiologie). Diverzita přítomných mikroorganismů na PU nosičích bude hodnocena mikroskopicky (světelná a epifluorescenční mikroskopie) i kultivačně (zastoupení mikrobiální populace a její aktivity, tj. koliformní a termotolerantní koliformní bakterie, klostridia, kultivovatelné mikroorganismy při 22 °C a 36 °C, nitrifikační/denitrifikační bakterie). Na základě výsledků laboratorního testování bude receptura PU nosičů dále optimalizována v poloprovozních a provozních podmínkách reálné aktivační čistírny s volitelnou membránovou vestavbou, na které budou testovány provozní stavy spojené s aplikací PU nosičů.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Dana Pokorná, CSc.

Anotace

Biochar je pevný produkt termochemického zpracování organických odpadů včetně biomasy. Má potenciál širokého uplatnění vzhledem ke svému vysokému specifickému povrchu a poréznosti, má značné adsorpční vlastnosti a pufrovací schopnosti. Vzhledem k tomu má příznivý vliv na proces anaerobní fermentace ve smyslu stabilizace jejího průběhu a zvýšení výtěžnosti bioplynu a methanu. Snižuje koncentraci nedisociovaných forem amoniaku a sulfidů a jejich toxické působení na anaerobní konsorcium a tím i zvyšuje kvalitu bioplynu. Přítomnost funkčních skupin na povrchu biocharu pozitivně působí zejména při zvýšení koncentrace nižších mastných kyselin produkovaných při přetížení anaerobní fermentace. Biochar je vhodným nosičem bakterií a podporuje mezidruhový přenos elektronů (DIET) mezi elektroaktivními bakteriemi, syntrofními acetogeny a methanogeny. Základní vlastnosti biocharu závisí na použitém materiálu a procesních podmínkách pyrolýzy. Zkoumání biocharů z různých materiálů a jejich vlivu na anaerobní fermentaci je náplní této práce.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Jiří Wanner, DrSc.

Anotace

Evropská komise připravuje od roku 2024 novou směrnic o městských odpadních vodách, která by měla nahradit směrnici č. 91/271/EEC. Podle dosud publikovaných očekávaných změn bude v oblasti odstraňování nutrientů z odpadní vod kladen důraz na i) výrazné zvýšení účinnosti odstraňování celkového fosforu a ii) na efektivní opětovné získávání tohoto nutrientu ve formě využitelné pro hnojení zemědělských plodin. Náplní disertační práce bude proto optimalizovat podmínky pro zvýšené biologické odstraňování fosforu, zejména pak snížení kompetice mezi bakteriemi odstraňování fosforu a dusíku. Požadavky nové směrnice budou u většiny městských ČOV znamenat rovněž doplnění čistírenských technologií o procesy terciárního srážení fosforu. Součástí práce bude proto i optimalizace toho procesu, zejména z hlediska řízení dávky srážedla a separace vznikající sraženiny. V obou případech biologického i chemického odstraňování fosforu budou studovány postupu opětovného získávání fosforu ve formě optimálně využitelné hnojenými rostlinami.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.

Anotace

V technologii vody se při rutinním biologickém hodnocení environmentálních vzorků (tj. vod, sedimentů, kalů, nárostů, biofilmů atp.) používají na různé úrovni a stupni složitosti mikroskopické metody a metody molekulární biologie. Na některé typy environmentálních vzorků se používají buď nesystematicky anebo mají svá omezení, což rozhodně nabízí prostor pro vědecko-výzkumnou a případně vývojovou činnost. Prvním cílem práce bude sumarizace kvalitativních, semikvantitativních a kvantitativních postupů a metod určených pro detekci cílových mikroorganismů různých trofických úrovní zastoupených v hodnocených environmentálních vzorcích; a následně pak zjištění kritických a problematických míst zhoršujících reprodukovatelnost a opakovatelnost použitých metod. K tomuto budou použity různé typy mikroskopie – světelná, fluorescenční (barvicí techniky, FISH, Live/Dead, vlastní pigmenty mikroorganismů), invertovaná, konfokální atp. Analýza dat přispěje k vytvoření určité metodologie vhodnosti/nevhodnosti daného postupu při jeho rutinním použití ve vědecko-výzkumných a běžných provozních laboratořích ČR. Jedním z cílů práce bude vytvoření databáze snímků a prostřednictvím vhodných nástrojů digitalizace příprava podkladů pro sestavení softwaru rozpoznávajícího objekty, struktury a se schopností kvantitativního vyhodnocení obrazu.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.

Anotace

Zdravotní rizika spojená s kvalitou přírodních koupacích jsou v naprosté většině biogenního původu, ať už se jedná o infekční mikroorganismy, sinice, řasy a jejich produkty nebo o původce cerkáriové dermatitidy. Rizikovost koupacích vod v ČR je sice díky fungující legislativě systematicky mapována, situace však rozhodně není statická a na našem území se objevují nové organismy, jiné se některé oproti minulosti značně rozšiřují nebo se jim začne věnovat zvýšená pozornost (např. velký a z hlediska koupání rizikový bičíkovec Gonyostomum semen, některé taxony toxických sinic, původci cerkáriové dermatitidy a další). Prvním cílem práce bude na základě již existujících dat i vlastního monitorování zmapovat jejich výskyt a význam pro koupací vody ČR včetně typizace lokalit výskytu. Monitorování výše uvedených rizikových faktorů je založeno na standardizovaných metodách, které však nejsou v mnoha ohledech dokonalé, obsahují problematická místa, která zhoršují reprodukovatelnost metod. K jejich sledování je možné využít různé nové postupy (např. fluorescenční metody, qPCR, MALDI, družicové snímkování a další). Ověření těchto metod a případná příprava metodických dokumentů k jejich rutinnímu použití v provozních laboratořích ČR je druhým cílem práce.

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Jan Bartáček, Ph.D.

Anotace

V poslední době se v humánní i veterinární medicíně stále více uplatňuje koncept tzv. (waste)water-based epidemiology (WBE), kde se provádějí analýzy odpadních vod popř. dalších relevantních materiálů (sedimentů, trusu, povrchových vod) a získaná data se korelují s průběhem různých epidemií a pandemií. Tímto způsobem je možné zavádět systémy včasného varování před vznikem ohnisek nákazy, popř. odhadovat další průběh epidemií. Tento doktorský projekt je přímo navázaný na 5 letý projekt financovaný Národní agenturou pro zemědělský výzkum (NAZV) s názvem "Včasné odhalení zdrojů nákazy ptačí chřipky pomocí detekce virových částic v environmentálních vzorcích". Cílem projektu je najít způsob jak chovatele drůbeže včas varovat před propuknutím nových ohnisek nákazy a zamezit tak nutnosti preventivní likvidace celých chovů, což v posledních letech v rámci České republiky znamená výbíjení stovek tísíc kusů drůbeže ročně. Dílčí cíle projektu jsou (1) navržení metodiky sběru a analýzy vzorků vč. navržení vhodných návazných opatření v chovech při výskytu pozitivních vzorků, (2) identifikace mechanismů primární infekce se zaměřením na roli divoce žijících ptáků a (3) porozumění dynamiky sekundárního šíření nákazy v chovech drůbeže. Student se zapojí do intenzivního vzorkování v chovech drůbeže i ve volné přírodě, analýzy vzorků a předevcším do analýzy a interpretace dat. Vzhledem k novosti problematiky má projekt velký potenciál v proktické i vědecké rovině (na toto téma existuje naprosté minimum publikací).

Garantující pracoviště:	Ústav technologie vody a prostředí
Studijní program/specializace:	Chemie a technologie ochrany životního prostředí ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Dana Pokorná, CSc.

Anotace

Anaerobní rozklad biologicky rozložitelných organických materiálů je dnes už běžně používaným procesem pro zpracování kalů a odpadů za současné produkce elektrické a tepelné energie. Energetickou složkou produktu tohoto procesu, bioplynu, je methan. Nezanedbatelnou složku tvoří také CO₂, který dokáží svojí činností redukovat hydrogenotrofní methanogeny pomocí externě dodávaného vodíku na biomethan a zušlechtit tak bioplyn na kvalitu zemního plynu. Je to jedna z cest, jak nahradit fosilní palivo obnovitelným zdrojem energie za použití zeleného vodíku vyrobeného elektrolýzou vody. Dávkování vodíku může být provedeno cestou in-situ přímo do anaerobního fermentoru nebo ex-situ do externího bioreaktoru s adaptovanou kulturou hydrogenotrofních methanogenů. Obě metody mají své klady a zápory, jejichž vyhodnocení a realizace obou metod je náplní této práce.