Hledání technologií pro detekci a odstranění virů a bakterií v odpadních vodách a kalech

VŠCHT Praha společně se společností Pražské vodovody a kanalizace, a.s. ze skupiny Veolia v rámci projektu ARG Tech vyvíjí technologie pro odstranění bakterií rezistentních na antibiotika z čistírenských kalů a monitoruje výskyt původce nemoci COVID-19 v odpadních vodách.

Aktuální suchá období vyvolávají poptávku zemědělců po organické hmotě, která zvyšuje záchyt vody v půdě. Stabilizované čistírenské kaly mohou (nehledě na jejich využití jako hnojiva) tuto poptávku z velké části uspokojit. Nově zaváděná zpřísnění legislativy pro aplikaci kalů v zemědělství se týkají vnosu patogenních mikroorganismů, těžkých kovů, pesticidů a zbytků léčiv do půdy. Riziko spojené s šířením bakterií rezistentních na antibiotika (ARB), ke kterému může při aplikaci kalů v zemědělství dojít, však dosud nebylo systematicky řešeno. Není ani jasné, jakými technologiemi je možné přítomnost ARB eliminovat.

Sledování šíření ARB v životním prostředí se věnuje v poslední době velká pozornost s ohledem k alarmujícímu nárůstu počtu pacientů, kteří nereagují na léčbu antibiotiky i u relativně běžných chorob jako je zápal plic nebo tuberkulóza. Jednou z cest, kterou se ARB šíří v životním prostředí jsou odtoky z čistíren odpadních vod (ČOV) a čistírenské kaly, které se využívají k hnojení zemědělské půdy. Přes zemědělské plodiny se mohou ARB dostat až do potravního řetězce, a tak zpětně ohrožovat lidskou populaci.

Již bylo publikováno několik studií, které porovnávají výskyt různých ARB v odtocích z ČOV v evropském i celosvětovém měřítku, ovšem detailní situace v ČR zatím není známa.

V červnu roku 2020 tak začaly týmy VŠCHT Praha a Pražských vodovodů a kanalizací (PVK a.s.) společně realizovat projekt ARG Tech (Technologie pro odstranění genů antibiotické rezistence z čistírenských kalů aplikovaných v zemědělství), který se zabývá testováním účinnosti odstranění ARB probíhající v dostupných technologiích hygienizace čistírenských kalů (termofilní anaerobní stabilizace, termická hydrolýza, pasterizace, vápnění). Cílem projektu je navrhnout takové parametry procesů hygienizace kalů, které zajistí odstranění ARB a umožní tak bezpečné využití kalů jako zemědělského hnojiva.

V souvislosti s pandemií nemoci COVID-19 byl projekt ARG Tech rozšířen o dlouhodobé sledování výskytu viru SARS-CoV-2 – původce nemoci COVID-19 – v  odpadních vodách. V pražské stokové síti bylo vytipováno 20 odběrných míst, které reprezentují různé typy osídlení – např. pražská sídliště, centrum, vysokoškolské koleje, nemocnice nebo Letiště Václava Havla. Výskyt viru bude monitorován po dobu dvou let, na většině lokalit s dvoutýdenním intervalem. Předpokládáme, že výskyt viru v odpadních vodách bude korelovat s rozšířením nemoci v populaci, a že tento monitoring může přispět k včasnému odhalení příchodu dalších vln epidemie COVID-19 (nejen) v Praze.

Ing. Vojtěch Kouba, PhD, který minulý měsíc úspěšně ukončil doktorské studium a obhájil titul PhD, získal také cenu MOPGA award "Make Our Planet Great Again" – environment and climate research. Soutěž udělilo francouzské velvyslanectví v Praze a jednalo se o první ročník.

Ve čtvrtek 25.6. proběhla na našem ústavu doktorská obhajoba. Ing. Petr DOlejš obhájil svou práci "Maximalizace recyklace energie z městské odpadní vody využitím bioflokulace a anaerobního membránového reaktoru" vypracovanou pod vedením doc. Jana Bartáčka a získal titul PhD.

Petrovi moc gratulujeme!!!

V květnu proběhl na Ústavu technologie vody a prostředí oficiální kick-off meeting řešitelů nového tříletého projektu WaterScan Toolbox, který spojuje technologické inženýrské znalosti z provozu stokových sítí a čistíren odpadních vod s posledními poznatky z IT oboru, jako je práce s BigDaty, tvorba neuronové sítě a strojové učení.

Cílem projektu je vytvořit inteligentní algoritmus pro predikci kvality a kvantity odpadní vody přitékající na čistírnu odpadních vod (ČOV). Predikce těchto dat v řádu hodin umožní navrhnout provozní opatření snižující riziko emise znečištění včetně simulačních scénářů a analýzy rizik na ČOV, popřípadě na odlehčovacích komorách. Algoritmus bude využívat cloud-computing a strojové učení. Na základě hloubkové analýzy dostupných dat o odpadní vodě (kvalitativní a kvantitativní data, opakované události tj. dny v týdnu, roční období, chování města atp. spolu s předpovědí srážek) bude vytvořena neuronová síť schopná předpovídat kvalitu přitékající odpadní vody. Tato znalost umožní vytvořit databázi scénářů provozních opatření na ČOV, simulovat efekt jejich provedení a tím eliminovat riziko nedodržení emisních limitů do vodních ekosystémů.

Řešitelský tým, složený ze dvou vysokých škol – VŠCHT Praha a ČVUT, provozovatele vodohospodářské infrastruktury Pražské vodovody a kanalizace a.s. a inovátorské IT spol. VDT Technology a.s. začíná pracovat na definování datových sad, identifikace položek vstupující do výpočetní cloudové platformy a definování korelačních vztahů a váhových kritérií. Na začátku roku 2021 budou první výstupy predikce událostí na stokové síti, kdy nastane stěžejní část řešení projektu – kalibrace neuronové sítě a tvorba softwarového nástroje pro využití v čistírenské praxi.

Kontaktní osobou za hlavního řešitele VŠCHT Praha je Ing. Petr Dolejš, dolejsp@vscht.cz.

Odkaz na webové stránky projektu WaterScan Toolbox zde.

Ve středu 27.5. proběhla na našem ústavu doktorská obhajoba. Ing. Vojtěch Kouba obhájil svou práci "Nitrogen removal from anaerobic pre-treated urban wastewater using modern biological processes" vypracovanou pod vedením doc. Jana Bartáčka a získal titul PhD.

Vojtova obhajoba je zároveň historicky první, která proběhla i přes videokonferenci. 

Vojtovi moc gratulujeme!!!

European Water Association (EWA) ocenila profesora Jiřího Wannera prestižním čestným členstvím v asociaci. Profesor Wanner byl dlouholetým členem EWA Council, the Management Committee (MC), the EWA European Technical and Scientific Committee (ETSC) a dalších mnoha pracovních skupin. V letech 2005 až 2007 byl prezidentem EWA.

Prof. Wanner vystudoval Technologii vody na VŠCHT Praha a tomuto oboru zůstává věrný celý život. Zaměřil se na využívání biologických procesů pro čištění odpadních vod. Jeho zkušenosti z provozu regeneračních zón vedly k vytvoření metody bioaugmentace nitrifikace in situ, která je dnes používána na více než 40 čistírnách OV v ČR s celkovou kapacitou přes 4 miliony ekvivalentních obyvatel. Za aplikaci genových sond pro sondy pro identifikaci důležitých vláknitých mikroorganismů, posléze i nitrifikačních baktérií a baktérií akumulujících fosforečnany, byl v r. 1995 oceněn Körberovou Cenou pro evropskou vědu. Od roku 2008 se výzkumné aktivity jeho skupiny zaměřily na technologie umožňující opětovné využívání vyčištěných odpadních vod jako náhradu říční nebo pitné vody.

Profesoru Wannerovi gratulujeme!