Význam těkavých mastných kyselin (TMK) v biologických procesech.

Martina Kučerová

Doctoral thesis

The Importance of Volatile Acids (VFAs) in Biological Processes.

Anotácia:

Disertační práce řeší problematiku výskytu těkavých mastných kyselin (TMK) v biologických procesech. Ve spolupráci s doc. Ing. Danielou Plachou, Ph.D. (Centrum nanotechnologií, Centrum energetických jednotek pro využití netradičních zdrojů energie) byla vyvinuta metodika stanovení TMK plynovou chromatografií s plamenovým ionizačním detektorem (GC/FID) v různých organických matricích. Metoda byla v rámci této práce verifikována na reálných biologických vzorcích. V práci jsou prezentovány výsledky analýz TMK a jejich vliv na průběh kompostování, proces čištění odpadních vod, respirační aktivitu aktivovaného kalu, anaerobní digesci. Pro účely hodnocení procesu kompostování poskytla vzorky z modelového kompostování za dvou různých provozních podmínek Frýdecká skládka, a.s. Tvorba a eliminace TMK v průběhu kompostování byla srovnávána spolu s dalšími parametry pH, vlhkost, teplota, TOC, COX, sacharidy a dusičnany ve vodném výluhu. TMK byly identifikovány také ve vstupních surovinách pro výrobu kompostu odpovídající surovinové skladbě kompostů kompostárny Bruzovice. Vzorky pro stanovení TMK v kalech byly odebrány na Ústřední čistírně odpadních vod (ÚČOV) Ostrava z různých částí technologického procesu čištění odpadních vod. Výsledky analýz TMK ve vyhnilém kalu měřeny metodou GC/FID byly srovnány s výsledky měření metodami kapilární elektroforézy s UV detekcí a metodou dle Sedláčka et al. (1978). V aktivovaném kalu byly hodnoceny inhibiční účinky kyseliny octové a kyseliny mléčné screeningovou metodou na respirometru Strathox firmy Strathkelvin Instruments. Pro laboratorní anaerobní digesci byly využity modelové fermentační reaktory a inkubátory a fermentační reaktor Sartorius Biostat. Fermentovaný substrát tvořily energetické traviny vypěstovány a dodány OSEVA PRO s.r.o. - Výzkumné stanice travinářské v Rožnově – Zubří. Přídavkem definovaného množství mastných kyselin byly určeny inhibiční účinky kyseliny mléčné, máselné a octové na anaerobní digesci hybridu Lofa a sveřepu horského Tacit.

Abstract:

The dissertation thesis is focused on issue of volatile fatty acids (VFAs) in biological processes. In collaboration with doc. Ing. Daniela Plachá, Ph.D. (Nanotechnology Centre, Centre for energy units using non-traditional sources of energy) an analytical procedure based on gas chromatography with flame ionisation detector (GC/FID) has been developed for the determination of volatile fatty acids in various organic matrices a verified by the real biological samples. The thesis presents the results of VFAs analyzes and their influence on the course of the composting process, sewage treatment, respiratory activity of activated sludge, anaerobic digestion. Frýdecká dump, a.s. provided samples of compost matured in two different operating conditions for the evaluation of the composting process. Formation and elimination of VFAs during composting was compared with other parameters pH, moisture, temperature, TOC, COX, carbohydrates and nitrates in aqueous extract. VFAs also been identified in feedstocks for the production of the corresponding raw compost mix like in composting plant Bruzovice. Samples for VFAs determination in sludge samples from different parts of the technological process of wastewater treatment were collected at central wastewater treatment plant (WWTP) Ostrava. Results of VFAs analyze in digested sludge measured by GC/FID were compared with measurement results of capillary electrophoresis with UV detection and the method according to Sedlacek et al. (1978). The inhibitory effect of acetic acid and lactic acid by screening method with respirometer Strathox in the actived sludge was evaluated. Fermentation reactors and incubators and fermentation reactor Sartorius Biostat was used for laboratory anaerobic digestion. The fermented substrate were grown energy grasses delivered from OSEVA PRO s.r.o - Grassland Research Station in Rožnov - Zubří. The inhibitory effect of lactic acid, butyric acid and acetic acid on anaerobic digestion of hybrid Lofa and brome-grass mountain Tacit by adding a defined amount of fatty acids was determined.

Kľúčové slová

GC/FID, TMK, kompost, kaly z ČOV, anaerobní digesce, inhibice

Keywords

GC/FID, VFAs, compost, sewage sludges, anaerobic digestion, inhibition

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 11. 2. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 28. 6. 2013
• Vedúci: Helena Raclavská
• Oponent: Radmila Kučerová, Barbara Tora, Juraj Ladomerský

VŠB - Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / odbor:
Inženýrská ekologie / Ochrana životního prostředí v průmyslu