Vývoj a aplikace kompozitního nanovlákenného nosiče biomasy pro environmentální biotechnologie

Ing. Karel Havlíček

Disertační práce

Anotace:

Tato práce vznikla s cílem vytvořit nový typ nosiče biomasy pro podporu post-treatment procesů na čistírnách odpadních vod. Byly vyvinuty a otestovány dva typy nosičů biomasy - 3D mikrovlákenný sendvičové struktury a nanovlákenný v podobě core/shell struktury. Nejprve probíhala selekce a testování vhodných materiálů a struktur. Následně byly postupným vývojem vytvářeny a testovány různé formy nosičů do té doby, dokud nedošlo k vytvoření nosiče požadovaných parametrů a účinnosti pro zvolený biologický proces. Porovnáním nosičů bylo dosaženo závěru, že nanovlákenné jsou nejlépe osidlovány specifickými nitrifikačními bakterie a tvořený biofilm je velmi pevně přichycen k povrchu. Do 3D mikrovlákenných nosičů je velmi rychle zachytávána prvotní biomasa a je zde velký prostor pro růst biofilmu s aktivními bakteriemi. Oba vyvinuté nosiče mají oproti komerčně dostupným mnohem lepší vlastnosti pro adhezi bakterií a následný růst biofilmu a jsou využitelné pro různé procesy. V rámci práce vznikla řada výstupů a poznatků přispívajících oboru čistírenství a biofilmovým procesům především z hlediska hodnocení biofilmu a struktur nosiče.

Abstract:

This work aimed to create a new biomass carrier to support post-treatment processes at wastewater treatment plants. Two types of biomass carriers were developed and tested - 3D microfibrous sandwich structures and nanofibrous ones in the form of a core/shell structure. First, the selection and testing of suitable materials and designs took place. Subsequently, various forms of carriers were created and gradually tested until a carrier with the required parameters and efficiency for the selected biological process was completed. By comparing the carriers, the conclusion was reached that specific nitrifying bacteria best adhered to nanofibrous ones, and the formed biofilm is firmly attached to the surface. Primary biomass is captured very quickly in the 3D microfiber carriers, and there is ample space for the growth of a biofilm with active bacteria. Both developed carriers have much better properties for bacterial adhesion and subsequent biofilm growth than commercially available ones and can be used for various processes. As part of the work, several outputs and findings contributing to sewage treatment and biofilm processes were created, especially by evaluating biofilm and carrier structures.

Klíčová slova

biofilm, čištění odpadních vod, mikrovlákna, nanovlákna, nitrifikace, nitrifikační bakterie, nosič biomasy, post-treatment

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 8. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Tomáš Lederer, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Technická univerzita v Liberci

Doktorský studijní program / obor:
Nanotechnologie / Nanotechnologie