Využití fototrofních organismů při čištění odpadních vod

Karolína Lovětínská

Bachelor's thesis

The use of phototrophic organisms for wastewater treatment

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá využitím fototrofních organismů při čištění odpadních vod. Konvenční čistírny odpadních vod mají jisté nevýhody jako vysoké náklady a zasahování do přírodního ekosystémů. Alternativou čištění jsou extenzivní způsoby, které jsou založeny na přírodních procesech jako je filtrace půdním prostředím nebo akumulace živin v mokřadech. Jednou z možností extenzivního čištění odpadních vod je aplikace fototrofních organismů, které přeměňují sluneční energii na chemickou. Z hlediska čištění odpadních vod se aplikují zejména dva druhy fototrofních organismů. – mikrořasy a vodní makrofyta ve formě kořenových čistíren. Mikroskopické řasy jsou schopny spotřebovávat oxid uhličitý prostřednictvím fotosyntézy a produkují tak kyslík, který je klíčový pro život vodních ekosystémů. Mikrořasy zároveň z vody odstraňují látky jako je dusík, fosfor nebo těžké kovy, čímž přispívají k čištění vody. Kultivace mikrořas může probíhat v otevřených nebo uzavřených systémech. Otevřené systémy jsou obvykle méně nákladné, ale poskytují menší kontrolu nad faktory ovlivňující růst mikrořas jako je pH, teplota nebo intenzita světla. Nejčastěji studovaným kmenem řas je v tomto oboru Chlorella a Scendesmus. Druhým způsob, který je rozebírán v této bakalářské práci, jsou umělé mokřady. Umělé mokřady pro čištění odpadních vod využívají přirozené procesy jako je adsorpce, biochemická oxidace a sorpce živin rostlinami. Rozdělují se na mokřady s volným povrchem, podpovrchovým průtokem horizontálním a vertikálním. Před umělé mokřady by mělo být zařazeno předčištění, které odstraňuje zejména nerozpuštěné látky, aby se předcházelo ucpávání filtračního lože. V umělých mokřadech je možné s různou úspěšností odstraňovat čtyři hlavní skupiny znečištění přítokových odpadních vod. Patří mezi ně nerozpuštěné látky, sloučeniny dusíku, sloučeniny fosforu a organické znečištění. Účinnost odstraňování znečištění se liší podle typu kořenové čistírny. Kořenové čistírny s vertikálním podpovrchovým průtokem jsou účinnější metodou při odstraňování amoniakálního dusíku. To je způsobeno přerušovaným přiváděním odpadních vod. Na druhou stranu kořenové čistírny s horizontálním podpovrchovým průtokem lépe odstraňují dusičnany. Nejčastěji využívanými rostlinami pro kořenové čistírny jsou rákos obecný a chrastice rákosovitá.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the use of phototrophic organisms in wastewater treatment. Conventional wastewater treatment plants have certain disadvantages such as high cost and interference with natural ecosystems. Alternative treatment methods are extensive methods that are based on natural processes such as filtration through the soil or nutrient accumulation in wetlands. One option for extensive wastewater treatment is the application of phototrophic organisms that convert solar energy into chemical energy. In terms of wastewater treatment, two types of phototrophic organisms are mainly applied: microalgae and aquatic macrophytes in the form of root purifiers. Microalgae are able to consume carbon dioxide through photosynthesis and thus produce oxygen, which is crucial for the life of aquatic ecosystems. At the same time, microalgae remove substances such as nitrogen, phosphorus or heavy metals from the water, thus contributing to water purification. Cultivation of microalgae can take place in open or closed systems. Open systems are usually less expensive but provide less control over factors affecting microalgae growth such as pH, temperature or light intensity. The most commonly studied algal strains in this field are Chlorella and Scendesmus. The second method that is discussed in this bachelor thesis is artificial wetlands. Artificial wetlands for wastewater treatment use natural processes such as adsorption, biochemical oxidation and nutrient sorption by plants. They are divided into free surface wetlands, subsurface flow horizontal, vertical. Artificial wetlands should be preceded by pretreatment to remove mainly suspended solids to prevent clogging of the filter bed. Four main groups of influent pollutants can be removed with varying degrees of success in artificial wetlands. These are suspended solids, nitrogen compounds, phosphorus compounds and organic pollution. Pollution removal efficiency varies according to the type of root treatment plant. Vertical flow systems can reduce ammonia nitrogen more effectively due to their high oxygen saturation. On the other hand, horizontal systems are more effective at removing nitrate. The most commonly used plants for root treatment systems are common reed and reed canary grass.

Keywords

čistírna odpadních vod, fotosyntéza, mikrořasy, umělé mokřady, nutrienty

Keywords

wastewater treatment plant, photosynthesis, microalgae, constructed wetlands, nutrients

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 4. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Pavel Švehla, Ph.D.
• Reader: Pavel Míchal, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Landscape Conservation and Use of Natural Resources