biologické čištění odpadních vod --- biomasa

This dissertation covers the design, development, and validation of polymer nanofiber carriers for use in hybrid bioreactors with immobilized biomass. In developing the nanofiber carriers, special attention was paid to the supporting threads, which must meet exacting standards (e.g. mechanical, physical, and chemical stability; colonization possibility; high surface area). Two basic types of nanofiber carriers were developed based on the final version of the threads: a fluidized bed carrier (carrier flows with the surrounding liquid) and a fixed bed carrier (liquid flows through a firmly attached carrier). Nanofiber carriers provide many significant advantages, such as their large specific surface area, high biofilm resistance against external toxic effects and speed of carrier incorporation. The basic technological parameters of the nanofiber carrier were verified in the laboratory, using both real and model wastewater, and technological limits identified (e.g. minimum wastewater residence time; maximum and minimum temperature and salinity; respiration assessment). At the same time, nanofiber carrier performance was compared with a commercial carrier (AnoxKaldnes). The latest image analysis methods were used to evaluate immobilized-bacteria biofilm (bacterial biofilm incorporation and formation on the carrier), its growth, and development of biofilm structure. A comprehensive non-invasive methodology was developed for the evaluation of immobilized microbial structures on base materials (i.e. on a biomass carrier). This methodology has been successfully correlated with gravimetric determination of dry matter.; Předkládaná práce se zabývá návrhem, vývojem a ověřením polymerního nanovlákenného nosiče, který může být prakticky využíván v hybridních bioreaktorech s imobilizovanou biomasou. v rámci vývoje nanovlákenného nosiče byla pozornost věnována především nosné niti, která musí splňovat náročná hlediska (mechanická, fyzikální a chemická stabilita, kolonizovatelnost, vysoký měrný povrch aj.). Z finální verze nosné nitě byly vytvořeny dva základní typy nanovlákenných nosičů-nosič pro fluidní lože (proudící společně s okolní kapalinou), nosič pro fixní lože (kapalina proudí skrze pevně uchycený nosič). Nanovlákenný nosič poskytuje mnohé výrazné výhody, jakými jsou především jejich velký specifický měrný povrch, vyšší resistence biofilmu vůči vnějšímu toxickému působení a zejména rychlost zapracování nosiče. Laboratorní ověřování vyvíjeného nanovlákenného nosiče probíhalo na reálných a modelových odpadních vodách. Za přesně stanovených podmínek byly ověřovány základní technologické parametry a identifikovány byly limitní stavy (minimáílní doba zdržení odpadní vody, maximální a minimální teplota, rozpětí pH, sanility, hodnocení respirace systému aj.(. Paralelně jsou vyvíjené nanovlákenné nosiče porovnávány s komerčním nosičem AnoxKaldnes. K hodnocení procesů upoutávání bakteriálního biofilmu na nosič bylo v disertační práci využito moderní metody obrazového hodnocení. Stanoven byl růst a vývoj biomasy a hodnoceny byly výsledné biofilmové struktury.V rámci práce byla vytvořena ucelená neinvazní metodika jhodnocení imobilizovaného mikrobiálních struktur na podkladovém materiálu (obecně na libovolnéh nosiči biomasy). Vytvořená merodika byla úspěšně korelována s gravimetrickým stanovením sušiny.

Vývoj nanovlákenného nosiče pro hybridní bioreaktory s imobilizovanou biomasou a využití obrazové analýzy pro hodnocení biofilmových struktur