Odpadní voda jako zdroj: Recyklace vody a surovin

TÉMATICKÝ OKRUH

---

Vodní audit a návrh opatření pro snížení spotřeby vody v průmyslovém podniku

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Michaela Procházková, Ph.D.

Charakteristika tématu:

Nabízené téma bakalářské práce se zaměřuje na problematiku vodních auditů v průmyslových podnicích. Cílem práce je seznámení se s metodikami provádění vodních auditů (např. ISO 46001 a ISO 14046), relevantními legislativními požadavky (např. CSRD, Vodní zákon) a příklady osvědčených postupů z různých průmyslových odvětví. Na základě literární rešerše student navrhne teoretický postup vodního auditu pro vybraný typ podniku (např. potravinářský závod), identifikuje hlavní vodní toky a navrhne konkrétní opatření ke snížení spotřeby vody. Práce je ideální pro studenty, kteří se chtějí hlouběji ponořit do problematiky udržitelného hospodaření s vodními zdroji v průmyslovém prostředí.

Spotřeba vody je pro řadu průmyslových podniků zásadní environmentální i ekonomickou otázkou. S rostoucí cenou vodného a stočeného a zpřísňující se legislativou, jako je evropská směrnice CSRD, která zavádí povinnost reportovat o udržitelnosti, mezi což patří také nakládání s vodními zdroji. Vodní audit je klíčovým nástrojem, který propojuje technické inovace, úspory nákladů a plnění legislativních požadavků. Navíc je často povinnou přílohou k mnoha dotačním žádostem. Optimalizace spotřeby vody v průmyslu tak není jen o ochraně životního prostředí, ale i o finanční stabilitě, konkurenceschopnosti a naplnění ESG cílů.

• Literární rešerše metodik vodních auditů a platné legislativy
• Návrh teoretického postupu vodního auditu pro vybraný typ průmyslového podniku
• Identifikace potenciálních úspor vody a návrh konkrétních opatření (např. recyklace, optimalizace procesů)
• Odhad úspor a nákladů spojených s realizací navržených opatření

Zajímavosti:

Věděli jste, že mnoho průmyslových podniků používá pro své procesy pitnou vodu, přestože by velkou část spotřeby vody mohla pokrýt recyklovaná voda nebo voda o nižší kvalitě? Efektivní optimalizace spotřeby vody v průmyslu může představovat úsporu stovky milionů kubíků vody ročně. Vodní audit často odhalí jednoduché, ale efektivní cesty, jak snížit jak ekologickou stopu, tak provozní náklady podniku.

Kritické suroviny v odpadních vodách vznikajících během životního cyklu baterií a/nebo fotovoltaických panelů

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Michaela Procházková, Ph.D.

Charakteristika tématu:

Tato bakalářská práce je zaměřena na problematiku odpadních vod obsahující kritické suroviny (např. Li, Co, Ni), které vznikají při výrobě, provozu a recyklaci baterií a fotovoltaických panelů. Cílem práce je zmapovat technologie čištění těchto odpadních vod, způsoby minimalizace znečištění a možnosti získávání cenných surovin. Student má možnost téma dále modifikovat dle svých zájmů a preferencí, například zaměření na konkrétní fázi životního cyklu (výroba, provoz, recyklace) nebo na specifickou oblast, jako jsou fotovoltaické panely nebo baterie, příp. zaměření na baterie z elektromobilů apod.

Vzhledem k narůstající poptávce po bateriích a fotovoltaických panelech, které jsou klíčové pro přechod na obnovitelné zdroje energie, se zvyšuje potřeba efektivního nakládání se vznikajícími odpadními vodami s obsahem toxických látek a kritických surovin. Bez efektivního zpracování hrozí znečištění vodních ekosystémů těžkými kovy a dalšími toxickými látkami. Jejich vhodné čištění a recyklace přispívají nejen k ochraně životních prostředí, ale i získávání strategických surovin.

• Literární rešerše složení odpadních vod vznikajících během životního cyklu baterií a FV panelů
• Analýza platné legislativy týkající se nakládání s těmito vodami
• Zmapování technologií pro záchyt a recyklaci kritických surovin
• Zhodnocení a porovnání jednotlivých metod

Zajímavosti:

Víte, že při recyklaci solárních panelů mohou do prostředí unikat toxické látky, jako jsou kadmium a olovo, které ohrožují vodní ekosystémy. Ačkoli jsou panely ekologickou alternativou k fosilním palivům, jejich životní cyklus může představovat velká environmentální rizika. I proto je recyklace těchto zařízení nejen otázkou udržitelnosti, ale i technologickou výzvou, jak minimalizovat negativní dopady na životní prostředí.

Efektivní metody zpracování odpadní vody po recyklaci plastů

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Michaela Procházková, Ph.D.

Charakteristika tématu:

Téma bakalářské práce se zaměřuje na problematiku odpadních vod vznikajících během recyklace plastového odpadu. Student se seznámí s aktuálními technologiemi těchto vod a jejich vlivem na kvalitu životního prostředí, proto je téma vhodné pro studenty, kteří chtějí prohloubit své znalosti v oblasti odpadového hospodářství, s důrazem na inovační přístupy k recyklaci odpadních vod v průmyslovém prostředí.

Recyklace plastů je klíčová pro snížení znečištění životního prostředí, avšak při těchto procesech vzniká velké množství odpadní vody. Ta je často neefektivně zpracována, obsahuje mikroplasty, nanoplasty a nebezpečná aditiva, jako jsou ftaláty či těžké kovy. Tyto látky představují významné enviromentální riziko, protože jsou toxické a dlouhodobě zůstávají v prostředí. Pro ochranu vodních ekosystémů a zdraví lidí a zvířat je nezbytné nalézt efektivní způsob zpracování těchto odpadních vod. Téma je aktuální vzhledem k nárůstu globální produkce plastového odpadu a potřeby zavádění nových technologií v oblasti vodního hospodářství.

• Literární rešerše složení odpadní vody vznikající při recyklaci plastů
• Zmapování platné legislativy a norem týkajících se nakládání s těmito vodami
• Představení současných metod a technologií pro zpracování a recyklaci této odpadní vody
• Kritické zhodnocení a porovnání jednotlivých metod

Zajímavosti:

Věděli jste, že mikroplasty se nacházejí všude kolem nás? Mikroplasty jíme, pijeme a dýcháme. Průměrně může člověk ročně zkonzumovat mezi 5 až 250 gramy plastů. Pro představu to odpovídá konzumaci 1 až 50 kreditních karet za rok. A největším zdrojem mikroplastů je právě voda, a to jak balená, tak i kohoutková.

Inovativní přístupy k recyklaci vody v průmyslových prádelnách

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Michaela Procházková, Ph.D.

Charakteristika tématu:

Nabízené téma bakalářské práce se zaměřuje na problematiku zpracování odpadní vody v průmyslových prádelnách. Práce je rešeršního charakteru a je vhodná pro studenty, kteří se zajímají o ochranu životního prostředí. a kteří se chtějí seznámit s problematikou nakládání s odpadní vodou vznikajících v prádelenských provozech.

Průmyslové prádelny denně zpracovávají tuny znečištěného prádla a jsou vysoce náročné z hlediska spotřeb vody i energií. S tím souvisí velké objemy vyprodukované odpadní vody, jejichž efektivní zpracování je nezbytné pro ochranu životního prostředí. Tyto odpadní vody mají specifické složení a bohužel vhodné nakládaní s odpadní vodou není v prádelenských provozech systematicky řešeno. Bakalářská práce má proto za cíl zmapovat vhodné metody pro její zpracování a kriticky zhodnotit jejich možné využití.

• Literární rešerše charakteristiky prádelenské odpadní vody
• Teoretické představení metod a technologií pro zpracování a recyklaci této odpadní vody
• Návrh inovačních přístupů k optimalizaci vodního hospodářství v prádelnách

Zajímavosti:

Věděli jste, že velké průmyslové prádelny jsou schopny za směnu zpracovat až 10 tun prádla? Na takovou směnu poté připadá produkce více než 80 000 litrů odpadní vody. Toto množství by průměrné domácnosti, která pere asi 4x týdně, vystačilo na praní po dobu více než 7 let! Přitom moderní průmyslové prádelny s efektivním nakládáním s vodou mohou snížit spotřebu vody o třetinu.

Recyklace vody na vesmírné stanici

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.

Charakteristika tématu:

Tato bakalářská práce se zabývá problematikou recyklace vody ve vesmírném prostředí. Je rešeršního a teoretického charakteru a je vhodná pro studenty, kteří chtějí prozkoumat výzvy a technologie spojené s vodou na vesmírných stanicích. Práce může být zaměřena na specifickou vesmírnou stanici, misi nebo plánovanou kolonii. Téma lze studentovi upravit na míru jeho zájmu.

S ohledem na dlouhodobé mise na vesmírných stanicích a budoucí kolonizaci vesmíru je klíčové vyvíjet a optimalizovat systémy pro recyklaci vody. Tato práce se zaměří na moderní technologie a postupy pro udržitelnou a efektivní recyklaci vody ve vesmíru. Praktický význam tématu spočívá mimo jiné ve skutečnosti, že mnoho vesmírných technologií našlo později uplatnění v průmyslových aplikacích. Hodnocení přenosu technologií do „pozemského“ měřítka by měl být jednou z podkapitol práce.

• Rešerše vesmírných stanic a misí se zaměřením na systémy pro recyklaci vody
• Popis metod a technologií pro recyklaci vody ve vesmírném prostředí: principy, schémata, výhody a nevýhody
• Hmotnostní a energetická bilance modelového recyklačního systému
• Hodnocení přenositelnosti dílčích technologií do pozemských aplikací

Zajímavosti:

Na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) je systém recyklace vody vysoce účinný, přičemž asi 98 % vody používané astronauty je recyklováno a čištěno pro opětovné použití. ISS dokáže ročně recyklovat přibližně 6 000 litrů (1 585 galonů) vody. Tato recyklovaná voda zahrnuje moč, vlhkostní kondenzát a odpadní vodu z různých činností na stanici.

Recyklace vody v domácnostech

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.

Charakteristika tématu:

Tato bakalářská práce se zabývá problematikou recyklace vody v prostředí rodinných a bytových domů. Je rešeršního a teoretického charakteru a je vhodná pro studenty, kteří chtějí prozkoumat výzvy a technologie spojené s hospodařením s vodou v rezidenční zástavbě. Práce může být zaměřena na specifický typ domácnosti (bytový dům, rodinný dům, konkrétní technologii recyklace (např. šedá voda, dešťová voda) nebo porovnání různých přístupů. Téma lze studentovi upravit na míru jeho zájmu.

Spotřeba vody v domácnostech tvoří významnou část celkové spotřeby pitné vody. Recyklace šedé a dešťové vody může snížit nároky na pitnou vodu, přispět k udržitelnosti a snížit náklady domácností i bytových družstev. Téma je aktuální v souvislosti s klimatickou změnou, snižováním dostupnosti kvalitní vody a rostoucím důrazem na oběhové hospodářství. Praktický význam spočívá také v možnostech aplikace stávajících technologií pro recyklaci vody v městském prostředí a jejich integraci do stávající infrastruktury.

• Rešerše dostupných systémů a případových studií recyklace vody v bytových a rodinných domech.
• Popis vybraných metod a technologií: principy, schémata, výhody a nevýhody.
• Modelová hmotnostní a energetická bilance recyklačního systému pro zvolenou stavbu
• Hodnocení ekonomické a environmentální stránky recyklace

Zajímavosti:

V typické domácnosti až 50–70 % odpadních vod tvoří tzv. šedá voda (z koupelen, sprch a umyvadel), která je relativně snadno recyklovatelná a může se znovu využít například pro splachování toalet nebo zavlažování. Studie ukazují, že implementace recyklace šedé vody v bytových domech může snížit spotřebu pitné vody až o 30–40 %.

Výroba vodního ejektoru na 3D tiskárně

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.

Charakteristika tématu:

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem, simulací a výrobou vodního ejektoru s využitím technologie 3D tisku. Je částečně experimentálního charakteru a je vhodná pro studenty, kteří se zajímají o kombinaci hydrauliky, strojního inženýrství a moderních výrobních metod. Práce se zaměří na proces návrhu ejektoru, výběr vhodného materiálu pro 3D tisk a následné experimentální ověření funkce. Téma lze studentovi upravit na míru jeho zájmu.

Vodní ejektory nacházejí uplatnění v průmyslu (např. v chemickém a energetickém průmyslu) i v laboratorní praxi. Využití aditivní výroby umožňuje rychlý a levný vývoj prototypů s možností optimalizace geometrie a snížení výrobních nákladů. Práce tak přispěje k pochopení možností 3D tisku při konstrukci hydraulických zařízení a může být inspirací pro širší využití aditivních technologií v oblasti proudových aparátů. Konkrétně pak výstup nalezne uplatnění v laboratoři SWARM v experimentálních jednotkách, které vyžadují tvorbu vakua. Zde bude také výstup experimentálně ověřován.

• Rešerše principu činnosti vodních ejektorů ve vakuových aplikacích
• Návrh a modelování geometrie ejektoru (např. v CAD softwaru).
• Výběr vhodného materiálu a technologie 3D tisku s ohledem na mechanické a chemické vlastnosti.
• Výroba prototypu a jeho experimentální testování (průtok, tlaková ztráta, účinnost).
• Porovnání výsledků experimentu s teoretickými výpočty a návrh pro vylepšení geometrie.

Zajímavosti:

Ejektory nemají pohyblivé části, a proto jsou extrémně spolehlivé a odolné proti poruchám. Moderní 3D tisk umožňuje vyrábět složité vnitřní geometrie (např. Lavalovy trysky nebo difuzory) v jediném výrobním kroku. Díky tomu lze dosáhnout tvarů, které by byly klasickými metodami výroby obtížně realizovatelné nebo nákladné.

Magnetické nanočástice: Nová éra přímé osmózy

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Václav Miklas, Ph.D.

Charakteristika tématu:

Bakalářská práce je koncipována jako rešeršní studie. Zabývá se především průzkumem atraktivní, dosud málo probádané oblasti – využitím magnetických nanočástic v přímé osmóze. Práce je vhodná pro studenty se zájmem o nové aplikace v inženýrství, kteří chtějí se chtějí ponořit do světa inovativních technologií a přispět k rozvoji problematiky přímé osmózy, což může přinést efektivnější a udržitelnější řešení v současném technologickém postupu čištění odpadních vod.

Membránová filtrace je široce využívanou metodou v oblasti čištění a úpravy vod. Pro aplikace vyžadující špičkovou kvalitu vody (např. oběhové vodní hospodářství v podnicích) je nejpoužívanější reverzní osmóza, která však nese řadu nevýhod, hlavně z hlediska finanční a energetické náročnosti.  Přímá osmóza nabízí úspornější alternativu, avšak vyžaduje regeneraci pracovního roztoku (např. solanky), což je energeticky kritický krok. Využití magnetických nanočástic v inovativních pracovních roztocích, díky řádově snazší regeneraci, může představovat revoluci pro efektivní a ekologicky šetrnější využití v tomto odvětví. Tato technika nachází významné uplatnění nejen v čištění a úpravě vody, ale i v dalších průmyslových odvětvích, což z toto téma činí atraktivní nejen z vědeckého, ale i praktického hlediska, a nabízí řešení s velkým potenciálem pro budoucí aplikace.

• Úvod do přímé osmózy.
• Přehled pracovních roztoků u přímé osmózy, jejich vlastnosti výhody, nevýhody a limitace.
• Podrobná rešerše magnetických nanočástic s důrazem na jejich efektivitu, náklady, ekologické výhody, možné překážky v jejich implementaci a srovnání s konvenčními pracovními roztoky.

Zajímavosti:

Osmotický tlak může být tak silný, že se využívá k výrobě energie. V Norsku byl již v r. 2009 postaven pilotní projekt, který využívá rozdíl mezi slanou a sladkou vodou k produkci elektřiny.

Cirkulární průmysl: Synergické využití pracovního roztoku z přímé osmózy

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Václav Miklas, Ph.D.

Charakteristika tématu:

Bakalářská práce propojuje teoretický výzkum a praktické experimenty zaměřené na synergické využití pracovního roztoku z přímé osmózy v rámci principů cirkulárního průmyslu. Cílem je nejen analyzovat dostupné poznatky z literatury, ale také provést ověřovací testy na reálné jednotce přímé osmózy. Na základě těchto testů budou identifikovány vhodné aplikace pro efektivní využití zředěného pracovního roztoku, čímž se podpoří uzavření vodního hospodářského cyklu. Práce je určena pro zájemce o inovativní a udržitelná řešení, která propojují teoretické poznatky s reálnou praxí.

S rostoucím tlakem na udržitelnost a snižování environmentální zátěže nabývá cirkulární ekonomika stále většího významu, zejména v průmyslových odvětvích s vysokou spotřebou vody a energie. Přímá osmóza je perspektivní technologie, která může výrazně přispět ke snížení nákladů na úpravu vody a k omezení odpadních proudů. Jedním z klíčových problémů je regenerace pracovního roztoku, jež představuje energeticky nejnáročnější krok celého procesu. Přímé využití zředěného pracovního roztoku v navazujících technologických operacích může tuto potřebu eliminovat. Propojení teoretických poznatků s experimentálními výsledky na skutečném zařízení umožní posoudit reálný potenciál této technologie a připravit podklady pro její širší průmyslovou implementaci.

• Popsat principy přímé osmózy a její možnosti v rámci cirkulárního průmyslu.
• Provedení literární rešerše pracovních roztoků používaných v přímé osmóze a jejich možných aplikací v průmyslových procesech.
• Experimentální ověření vybraných aplikací pracovního roztoku na dostupné jednotce přímé osmózy, včetně návrhu vhodného zapojení do průmyslového cyklu.
• Kvalitativní a kvantitativní vyhodnocení výsledků na základě měření a srovnání s dostupnými modely a literárními daty.

Zajímavosti:

Lidské tělo udržuje osmotický tlak v tělních tekutinách na přibližně 7,5–8 atm, což je klíčové pro transport vody. Vědci v tomto hledají inspiraci – biomimetické membrány, napodobující buněčné stěny, ukazují v oblasti reverzní i přímé osmózy velmi slibné výsledky s příslibem pro komerční využití.

Vlnovcový výměník

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Jan Kalina

Charakteristika tématu:

Téma se zaměřuje na návrh výměníku tepla využívajícího vlnovcové potrubí. Tento typ potrubí je známý svou flexibilitou a velkým poměrem povrchu vůči délce. Práce zahrnuje jak teoretický model proudění páry uvnitř výměníku, tak praktický návrh konstrukce výměníku.

Řešení této problematiky je klíčové pro zlepšení účinnosti teplosměnných zařízení v průmyslu. Vlnovcové potrubí může výrazně zvýšit plochu výměníku bez navýšení nákladů. To vede k vyšší spolehlivosti a efektivitě energetických systémů.

• Navrhnout konstrukci výměníku s vlnovcovým potrubím.
• Vytvořit model proudění páry ve výměníku.

Zajímavosti:

Vlnovcové potrubí se často používá v kosmickém průmyslu díky své schopnosti odolat extrémním podmínkám. Jeho flexibilita a odolnost vůči teplotním změnám z něj činí ideální komponent pro aplikace, kde je klíčová spolehlivost a dlouhá životnost. Navíc, inovativní využití vlnovcového potrubí v teplosměnných zařízeních může přinést nové možnosti v oblasti energetické účinnosti.

Analýza výhodnosti vakového zásobníku pro podtlakové aplikace

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Jan Kalina

Charakteristika tématu:

Téma se zabývá analýzou výhodnosti použití vakového zásobníku pro podtlakové aplikace. Vakový zásobník umožňuje ukládání provozní kapaliny za atmosférického tlaku pomocí čerpadla, což může být alternativou k tradičním podtlakovým nádobám, které ale nevyžadují čerpadlo. Cílem je porovnat efektivitu, náklady a provozní parametry obou systémů.

Řešení této problematiky je klíčové pro optimalizaci podtlakových systémů v průmyslových aplikacích. Správná volba zásobníku může vést k úsporám energie, snížení nákladů na údržbu a zvýšení celkové efektivity systému. Výsledky této analýzy mohou přinést významné ekonomické a ekologické výhody. Analýza pomůže při práci na vědeckém vývojovém projektu ABSYSTOR.

• Porovnat efektivitu vakového zásobníku a podtlakové nádoby.
• Analyzovat náklady na instalaci a provoz obou systémů.
• Vyhodnotit provozní parametry a spolehlivost.
• Navrhnout doporučení pro konkrétní aplikace.

Zajímavosti:

Víte, že podtlakové nádoby jsou pro velké objemy dražší, než vakové zásobníky? Na rozdíl od nich, ale nepotřebují pro plnění pomoc od čerpadla.

Rešerše tepelných baterií v průmyslu

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Jan Kalina

Charakteristika tématu:

Rešerše tepelných baterií v průmyslu se zaměřuje na analýzu a hodnocení různých typů tepelných baterií používaných v průmyslových aplikacích. Téma zahrnuje zkoumání kapacity, účinnosti, způsobů nabíjení a vybíjení těchto baterií, a také jejich připojení k různým průmyslovým systémům.

Tepelné baterie představují klíčový prvek pro zvyšování energetické účinnosti a udržitelnosti v průmyslu. Jejich správné využití může vést k významným úsporám energie a snížení emisí skleníkových plynů. Výzkum v této oblasti je proto zásadní pro budoucí rozvoj průmyslových technologií.

• Analyzovat kapacitu tepelných baterií v průmyslových aplikacích.
• Zhodnotit aktuální formy tepelných baterií a jejich účinnost.
• Prozkoumat způsoby nabíjení a vybíjení tepelných baterií.
• Identifikovat aktuální formy připojení tepelných baterií k průmyslovým procesům.

Zajímavosti:

Víte, že tepelné baterie mohou uchovávat energii ve formě tepla po dobu několika dní až týdnů?

Návrh senzoriky absorpčního systému pro ukládání tepla

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Jan Kalina

Charakteristika tématu:

Návrh senzoriky absorpčnímu systému tepla se zaměřuje na optimalizaci umístění a výběru senzorů pro monitorování a řízení procesů systému absorpčního typu tepelné baterie. Tento projekt zahrnuje i návrh vyhodnocovací jednotky, která bude zpracovávat data ze senzorů a poskytovat přesné informace o stavu systému.

Řešení této problematiky je klíčové pro zlepšení energetické účinnosti a snížení provozních nákladů v průmyslových aplikacích. Přesné monitorování a řízení parametrů může vést k optimalizaci výkonu systému, snížení spotřeby energie a minimalizaci emisí skleníkových plynů. Tento projekt přispívá k udržitelnému rozvoji a ochraně životního prostředí. Práce se dotýká projektu ABSYSTOR.

• Navrhnout umístění senzorů v absorpčním systému tepla.
• Vybrat vhodné typy senzorů pro monitorování relevantních parametrů.
• Vytvořit návrh vyhodnocovací jednotky pro zpracování dat ze senzorů.

Zajímavosti:

Víte, že absorpční systémy tepla mohou využívat odpadní teplo z průmyslových procesů, čímž snižují celkovou spotřebu energie?

Víte, že správně navržený systém senzoriky může prodloužit životnost absorpčního systému tepla tím, že předchází nánosům a krystalizaci v systému i jiným provozním problémům?

Experiment pro ověření absorpčně-desorpční tepelné bilance

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Jan Kalina

Charakteristika tématu:

Experiment absorpčně-desorpční tepelné bilance se zaměřuje na studium procesů absorpce a desorpce tepla v úložišti tepla. Tento experiment je klíčový pro pochopení, jak materiály reagují při absorpci a jak při desorpci. Cílem je navrhnout a provést experiment, který přesně měří tepelné vlastnosti pracovní látky a vyhodnotí účinnost v různých podmínkách.

Řešení této problematiky je zásadní pro vývoj jednotky pro ukládání tepla absorpčním způsobem. To může vést k efektivnějšímu využívání energie, snížení nákladů a zlepšení celkové energetické účinnosti průmyslových procesů. Výsledky tohoto výzkumu mohou také přispět k udržitelnějšímu rozvoji a ochraně životního prostředí.

• Navrhnout experiment měření absorpčně-desorpční tepelné bilance.
• Provedení experimentu s pracovní látkou za vybranými podmínkami.
• Vyhodnotit výsledky a porovnat je s teoretickými předpoklady.

Zajímavosti:

Víte, že validace tabulkových dat je klíčová pro vývoj nových zařízení s lepšími vlastnostmi?

Rešerše měřených veličin odpadních vod

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Jan Kalina

Charakteristika tématu:

Rešerše měřených veličin odpadních vod se zaměřuje na analýzu různých parametrů, které jsou klíčové pro hodnocení kvality odpadních vod. Téma zahrnuje jak rešerši kvalitativních, tak kvantitativních měření, a to pomocí různých senzorů a technologií. Cílem je poskytnout komplexní přehled o metodách a technikách používaných při monitorování a vyhodnocování odpadních vod.

Řešení problematiky měření veličin odpadních vod je zásadní pro ochranu životního prostředí a veřejného zdraví. Přesné a spolehlivé měření umožňuje identifikovat znečišťující látky a jejich koncentrace, což je klíčové pro efektivní řízení a čištění odpadních vod. Tím se přispívá k udržitelnosti vodních zdrojů a prevenci ekologických katastrof.

• Identifikovat klíčové veličiny měřené v odpadních vodách.
• Analyzovat metody kvalitativního a kvantitativního měření.
• Posoudit efektivitu různých senzorů a technologií.

Zajímavosti:

Víte, že moderní senzory dokážou detekovat i velmi nízké koncentrace znečišťujících látek v odpadních vodách?

Víte, že některé technologie používané při měření odpadních vod jsou schopny analyzovat vzorky v reálném čase? To by mohlo zabránit například katastrofě na Bečvě…

Návrh in situ senzoriky odpadní vody

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. Jan Kalina

Charakteristika tématu:

Rozsah tématu bude přizpůsoben podle typu práce (BP/DP). Téma se zaměřuje na návrh in situ senzoriky pro monitorování kvality odpadní vody. Cílem je navrhnout systém, který umožní kontinuální a přesné měření různých parametrů, jako například pH, teplota, chemické složení a biologické kontaminanty. Tento systém by měl být schopen fungovat v reálném čase a poskytovat data pro okamžitou analýzu a řízení technologie ČOV.

Monitorování kvality odpadní vody je klíčové pro ochranu životního prostředí a veřejného zdraví. Efektivní senzorický systém může pomoci identifikovat znečištění v raném stádiu, což umožní rychlou reakci a minimalizaci negativních dopadů. Navíc, přesné a kontinuální měření může přispět k optimalizaci procesů čištění vody a snížení provozních nákladů.

• Rešerše měřitelných veličin a sledovaných parametrů odpadní vody
• Návrh systému senzoriky in situ odpadní vody
• Zohlednění požadavku na dlouhodobou stabilitu a odolnost systému
• Zohlednění ekonomické efektivity navrženého řešení

Zajímavosti:

Víte, že v současnosti probíhá analýza odpadní vody po čištění systémem odběru vzorků a jejich analýzy v laboratoři? Celý proces je nákladný, zdlouhavý a neumožňuje rychlé zásahy do technologie čistírny odpadních vod? Senzorika navrhovaná v této práci by mohla zamezit incidentu na Bečvě…

Využití pokročilých oxidačních procesů při zpracování průmyslových odpadních vod

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. David Horňák

Charakteristika tématu:

Nabízené téma bakalářské práce je rešeršního charakteru. Práce je vhodná pro studenty, kteří se chtějí seznámit s problematikou recyklace průmyslových odpadních vod a s technologiemi pokročilých oxidačních procesů. Pokud Vás tématika recyklace odpadních vod a cirkulární ekonomiky zajímá, ale výše uvedené téma vám nevyhovuje nebo máte vlastní téma týkající se této problematiky, neváhejte kontaktovat vedoucího této práce.

Zpracování a následné vypouštění průmyslových odpadních vod je vysoce aktuálním tématem, jelikož průmyslové podniky musejí plnit přísné limity při vypouštění odpadních vod do recipientu či na čistírny odpadních vod. Vzhledem k vysoké variabilitě jak složení, tak množství produkovaných odpadních vod napříč jednotlivými odvětvími, ale i v rámci jednoho průmyslového sektoru, je nalezení a volba vhodné technologie klíčová. Pokročilé oxidační procesy se v poslední době začínají uplatňovat v celé řadě aplikací včetně zpracování odpadních vod. Tato práce by měla podat ucelený přehled pokročilých oxidačních metod, které lze využít při zpracování odpadních vod a na vybraném typu odpadní vody demonstrovat použití těchto technologií.

• Rešerše technologií pokročilých oxidačních procesů
• Srovnání jednotlivých pokročilých oxidačních procesů
• Výběr vhodného typu odpadní vody s ohledem na využití pokročilých oxidačních procesů
• Identifikace a porovnání vhodných pokročilých oxidačních procesů pro vybraný typ odpadní vod

Zajímavosti:

Množství přízemního ozonu v atmosféře nacházejícího se na ploše fotbalového hřiště by stačilo k pokročilé oxidaci stovek litrů odpadní vody.

Technologický postup odstraňování PFAS z průmyslových odpadních vod

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. David Horňák

Charakteristika tématu:

Jedná se o rešeršní práci s praktickým výstupem v podobě výpočtového zjednodušeného návrhu recyklační linky. Student provede kritickou literární rešerši na základě, které vybere vhodnou odpadní vodu s vysokým obsahem per- a polyfluoroalkylové látek neboli PFAS a vhodný technologický postup jejich odstranění. Hlavním výstupem by měl být zjednodušený návrh recyklační linky pro danou odpadní vodu. Práce je vhodná pro studenty, které zajímá téma recyklace odpadních vod a cirkulární ekonomiky. Pokud Vás tato tématika zajímá, ale výše uvedené téma vám nevyhovuje nebo máte vlastní téma týkající se této problematiky, neváhejte kontaktovat vedoucího této práce.

Per- a polyfluoroalkylové látky (PFAS) neboli „věčné chemikálie“ představují skupinu perzistentních látek, které se v prostředí prakticky nerozkládají a snadno se šíří vodním prostředím. V průmyslových odpadních vodách se mohou vyskytovat ve značných koncentracích, přičemž jejich odstraňování z vodního toku je technologicky i ekonomicky náročné.V současné praxi se většina dostupných řešení zaměřuje na separaci PFAS z vody – tedy jejich zachycení a soustředění do menšího objemu (adsorbenty, membránové procesy, iontoměniče). Tyto separační technologie mohou výrazně snížit koncentraci PFAS ve vyčištěné vodě a umožnit její opětovné využití nebo bezpečné vypouštění. Správný výběr technologie a návrh vhodné linky pro konkrétní typ odpadní vody je proto klíčový jak pro splnění legislativních požadavků, tak pro optimalizaci provozních nákladů.

• Identifikace odpadních vod s vysokým obsahem PFAS
• Kritická rešerše technologií vhodných k odstranění PFAS z dané odpadní vody
• Zjednodušený návrh technologické linky pro vybraný případ

Zajímavosti:

Hasicí pěny používané při zásazích a cvičeních na letištích tradičně obsahují PFAS. Z tohoto důvodu bývá v povrchových a podzemních vodách zvýšená koncentrace PFAS v blízkosti letišť. V posledních letech proto evropská letiště přechází na bezfluorové pěny v rámci postupného zákazu PFAS.

Čištění a údržba membránových systémů využívaných k recyklaci průmyslových odpadních vod

Garant: Ing. Mgr. Marek Vondra, Ph.D.
Vedoucí práce: Ing. David Horňák

Charakteristika tématu:

Jedná se o kombinaci rešeršní a praktické práce. Student provede kritickou literární rešerši zanášení a čisticích/údržbových postupů tlakových membránových systémů. Na základě rešerše poté navrhne a provede plánovaný experiment v laboratoři SWARM. Hlavním cílem bude určení vhodného postupu údržby dané membránové technologie pro vybraný typ odpadní vody. Student si při vypracovávání práce bude moci vyzkoušet širokou škálu experimentálního zařízení. Práce je vhodná pro studenty, které zajímá téma recyklace odpadních vod a cirkulární ekonomiky, a zároveň mají zájem si vyzkoušet práci v laboratoři. Pokud Vás tato tématika zajímá, ale výše uvedené téma vám nevyhovuje nebo máte vlastní téma týkající se této problematiky, neváhejte kontaktovat vedoucího této práce.

Zanášení membrán je jednou z hlavních překážek širšího nasazení tlakových membránových systémů při recyklaci průmyslových odpadních vod. Správně zvolená a zdokumentovaná údržba může zvýšit tok permeátu, snížit energetickou náročnost a prodloužit životnost modulů; zároveň ovlivňuje spotřebu chemikálií, délku odstávek i kvalitu produkované vody. Cílená optimalizace těchto faktorů, s ohledem na konkrétní odpadní vodu, materiál a typ membrány, je klíčová pro technicko-ekonomickou proveditelnost a úspěšnou implementaci technologie v praxi.

• Popis procesu zanášení tlakových membránových systému
• Kritická rešerše opatření ke snížení zanášení s důrazem na čištění a proplachy membrán
• Návrh plánovaného experimentu k určení vhodného postupu údržby membránového systému
• Provedení a vyhodnocení plánovaného experimentu

Zajímavosti:

Zvýšení teploty mycího roztoku o 10 °C může přibližně zdvojnásobit rychlost chemického čištění, pokud to materiál membrány dovolí. Teplota, je proto jeden ze zásadních faktorů ovlivňující účinnost čisticího procesu.