Laboratória Oddelenia environmentálneho inžinierstva

Laboratóriá oddelenia environmentálneho inžinierstva
Fakulta chemických a potravinárskych technológií STU

Katedra/ústav:     Ústav chemického a environmentálneho inžinierstva
Kontaktná osoba: prof. Ing. Miloslav Drtil, PhD.
Kontakt:              02-5932 5234, 0918 674 661
e-mail:                 miloslav.drtil@stuba.sk
web stránka:        http://www.fchpt.stuba.sk/$2498$

Kľúčové slová a hlavné zamerania výskumu:

Alternatívne zdroje energie, bioplyn, čistiarne odpadových vôd (ČOV), integrovaný prístup, intenzifikácia, komunálne a priemyselné odpadové vody, modelovanie, navrhovanie, procesy a technológie, ochrana povrchových a podzemných vôd, pitná voda, spracovanie kalov a tuhých odpadov, úprava vody.

Charakteristika:

Výskumné aktivity Oddelenia environmentálneho inžinierstva sú zamerané predovšetkým na ochranu kvality povrchových a podzemných vôd ako základného predpokladu ich trvale udržateľného využívania. Dominantnými sú procesy a technológie čistenia odpadových vôd, vrátane odstraňovania makronutrientov, postupy ochrany pôdy a podzemnej vody pred znečistením, ich sanácie a procesy a technológie úpravy vody.

K dôležitým výskumným aktivitám v  laboratóriách environmentálneho inžinierstva patrí aj výskum procesov a technológií spracovania a zneškodňovania úpravárenských a čistiarenských kalov, spracovania tuhých odpadov a výskum alternatívnych zdrojov energie. Významnou súčasťou výskumu v týchto laboratóriách sú oxidačné postupy detoxikácie priemyselných odpadových vôd a zvýšenia ich biologickej rozložiteľnosti.

Vyššie uvedené činnosti sú spojené nielen s vývojom a testovaním nových a efektívnych procesov, ale aj so zvyšovaním efektívnosti využívaných procesov a technológií a vývojom nových procesov a reaktorov. K nemenej dôležitým patria aj aktivity súvisiace so zvyšovaním odbornej erudície  zainteresovaných pracovníkov, organizáciou vedeckých konferencií, participáciou na príprave legislatívnych a normotvorných materiálov a expertným pôsobením pri vypracovaní koncepčných a rozvojových programov na národnej  i nadnárodnej úrovni.

 

Navrhovanie technológií ČOV a zvyšovanie efektívnosti ich prevádzky

Tieto aktivity zahrňujú navrhovanie technológií rekonštrukcie klasických čistiarní komunálnych odpadových vôd na pokročilé technológie s odstraňovaním makronutrientov (dusík a fosfor), intenzifikácie procesov a zvyšovanie efektívnosti prevádzkovaných technológií komunálnych i priemyselných odpadových vôd ako aj návrhy nových technológií. V rámci doterajších aktivít boli vypracované a následne realizované návrhy rekonštrukcie, štúdie uskutočniteľnosti, intenzifikácie a optimalizácie prevádzky a prevádzkové poriadky technológií viac než 100 mestských a priemyselných čistiarní odpadových vôd. Príklady hlavných referencií ČOV sú:

• Trnava, Piešťany, Senica,   Holíč, Devínska Nová Ves,, Martin-Vrútky, Myjava,  PSA Peugeot Trnava, Duslo Šaľa (Bodík I.),
• Skalica, Šaľa a Šaľa-Veča, Prešov, K. Nové Mesto, Pezinok, Krškany, Štrbské Pleso, Gajary, Stúpava, ZVL D. Kubín, PCHZ Žilina, Chemko a.s. Strážske, Ttanspetrol a.s. Tupá, DeMiclén Levice,  JCP a.s. Štúrovo, Neusiedler SCP a.s. Ružomberok, Levické mliekárne a.s. Levice, Biotika a.s. Slovenská Ľupča, Matador Púchov, Slovnaft a.s. Bratislava, JMS Trnava (Derco J.),
• Bratislava Vrakuňa, Petržalka, Paralimni Ayia Nappa Cyprus, Poprad, Rimavská Sobota, Lučenec, Spišská Nová Ves, Brezno, Slovakofarma Hlohovec, Gelima L. Mikuláš (Drtil M.),
• Cukrovary Rimavská Sobota, Sereď, Trenčianska Teplá (Hutňan M.).

Laboratórium procesov odstraňovania nutrientov z odpadových vôd

Vybrané vedecké podujatia a odborné akcie:

Bodík I., Drtil M., Hutňan M., Turanová Z., Derco J., Králik M., Németh P.: Progresívne metódy čistenia odpadových vôd - odstraňovanie dusíka a fosforu. 1. a 2. časť. 1. letná škola. KŽP-CHTF STU, Bratislava, 1992.

Bodík I., Drtil M., Kucman K., Hutňan M., Derco J., Wanner J. Berešíková Z., Németh P.: Možnosti intenzifikácie a rozšírenia ČOV na ČOV s odstraňovaním nutrientov. 2. letná škola. KŽP CHTF STU, Bratislava, 1995.

Bodík I., Antalová S., Kucman K.: Rekonštrukcia ČOV Trnava. Vodní hospodářství 60 (10), pp. 279-281 (2010).

Derco J., Drtil M., Bodík I., Hutňan M.: Odborný seminár a konferencia "Progresívne postupy čistenia odpadových vôd". 1995; 1998.

Derco J., Bodík I., Hutňan M., Drtil M., Kovács A.: Simulovanie biologických procesov čistenia odpadových vôd. Odb. seminár KZP ChTF STU Bratislava v rámci TEMPUS Project 11049/96, 1999.

Hutňan M., Drtil M., Mrafková L., Bodík I., Derco J., Herdová B.: Anaeróbne čistenie odpadových vôd a spracovanie organických odpadov.Odb. seminár KZP ChTF STU Bratislava v rámci TEMPUS Project 11049/96, 1999.

Drtil M., Hutňan M., Bodík I., Derco J., Buday J.: Navrhovanie vybraných technológií ČOV. Odb. seminár KZP ChTF STU Bratislava v rámci TEMPUS Project 11049/96, 1999.

Drtil M., Derco J.: Technologické procesy čistenia odpadových vôd. Odb. seminár – vzdelávanie vedúcich stredísk na úseku kanalizácii, SeVak Žilina, Rajecké Teplice, 2000.

Derco J., Drtil M., Bodík I., Hutňan M.: Technológia a ochrana vodných zdrojov (Kurz dištančného vzdelávania – IDEP) I. a II. časť. Recenzenti: Belica P., Rajczyková E., FCHPT STU Bratislava, grantová podpora Nadácie otvorenej spoločnosti – Open Society Foundation. UVTIP Nitra, Bratislava 2004.

Derco J., Drtil M.: Odborné technologické školenia pracovníkov ČOV Hrboltová, 2005 - 2007.

Derco J., Drtil M., Bodík I., Hutňan M.: Technológia a ochrana vodných zdrojov. Kurz dištančného vzdelávania – IDEP, FCHPT STU, grantová podpora Nadácie otvorenej spoločnosti – Open Society Foundation. Bratislava, 2007.

Derco J., Hutňan M.: Odborné technologické školenie pracovníkov ČOV Hrboltová, 2009.

Drtil M., Bodík I., Derco J., Hutňan M.: Bienálne konferencie AČE SR Odpadové vody. 2002- doteraz.

Drtil M.: Odborné technologické školenie pracovníkov Stredoslovenskej vodárenskej spoločnosti Veolia Voda. 2010.

 

Pokročilé postupy čistenia odpadových vôd a úpravy vody 

Vývoj nových postupov a reaktorov je zameraný hlavne na intenzifikáciu procesov a technológií čistenia odpadových vôd a úpravy vôd s využitím kombinovaných aeróbnych a anaeróbnych procesov a reaktorov, vysokovýkonných anaeróbnych reaktorov, anaeróbnych a denitrifikačných reaktorov s granulovanou biomasou a reaktorov s membránovou separáciou kalu.

Výskum a vývoj novej reaktorovej techniky je zameraný na uskutočnenie procesu denitrifikácie v UASB reaktore a využitie reaktora s fluidizovanou vrstvou na uskutočnenie tohto procesu a procesu rekarbonizácie pitnej vody, ktorá je vyrábaná z povrchového zdroja.

Laboratórium analýz a monitoringu špecifických polutantov vo vodách

Dosiahnutie dobrého stavu vody je v súlade s Rámcovou smernicou o vode podmienené dodržaním požadovaných hodnôt environmentálnych noriem kvality. Odstraňovanie špecifických syntetických látok, resp. v širšom kontexte prioritných, nebezpečných a/alebo relevantných látok, vyžaduje výskum  a aplikáciu nových postupov. Za perspektívne metódy sú považované aj degradačné postupy s využitím ozónu a Fentonovej reakcie. 

V oblasti kombinovaných anaeróbnych a oxických procesov (SK patent č. 282499 a CZ patent č. 293441) bolo v rokoch 1997 až 2006 realizovaných v 9 krajinách EÚ viac než 1000 malých a domových ČOV ANACOMB.

Výsledky výskumu membránových reaktorov na čistenie priemyselných a splaškových odpadových vôd v a.s. Duslo Šaľa  boli využité napr. pri vypracovaní technologického návrhu rekonštrukcie technológie ČOV pre DUSLO a.s. Šaľa.

Laboratórium oxidačných procesov s využitím ozónu   Ejektorový ozonizačný reaktor

Vybrané publikácie, projekty a patenty:

Blšťáková A., Bodík I., Dančová L., Jakubčová Z.: Domestic wastewater treatment with membrane filtration – two years experience. Desalination 240, 160-169 (2009).

Bodík I., Ridderstolpe  P. (Eds.): Sustainable Sanitation in Central and Eastern Europe. Global Water Partnership 2007, p. 98, ISBN 978-80-969745-0-4 (vydané v 12 jazykoch).

Bodík I., a kol.: Aplikácia membránových reaktorov na čistenie priemyselných odpadových vôd v a.s. Duslo Šaľa, projekt APVV-0144/07.

Bodík I., Vilím D., Dorňáková, Németh P., Buday M.: Operation of MBR pilot plant – industrial wastewater treatment in Duslo Šaľa. Desalination and Water Treatment 35 (1-3), pp.247-254

Derco J., Kassai A.: Biological Denitrification in a Fluidised Bed Reactor. Chem. Listy, Symposia 96 (2002) S260-S292.

Derco J., Žgajnar Gotvajn A., et al.: Methodology for evaluation of biotreatability improvement of heavily polluted wastewaters after chemical treatment. SK-SI-0019-10, 01/11-12/12.       

Derco a kol.: Odstraňovanie vybraných špecifických syntetických látok z vôd procesmi s využitím ozónu, APVV 656-12, 10/13-09/17.

Derco J., Žgajnar Gotvajn A., et al.: Degradation of selected harmful compounds by ozonation. SK-SI 01516, 05/06-06/08.

Galbová K., Pagáčová P., Drtil M., Jonátová I.: Porovnanie anoxickej granulácie v USB reaktore s rôznymi druhmi inokula, Vodní hospodářství  59(11),  (2009) 406 – 410.  

Gašpariková E., Kapusta Š., Bodík I, Derco J., Kratochvíl K.:    Evaluation of Anaerobic-Aerobic Wastewater Treatment Plant Operation. Pol. J. Environ. Stud. 14(1), (2005) 29-34.

Hutňan M., Drtil M., Kalina A.: Anaerobic stabilisation of sludge produced during municipal wastewater treatment by electrocoagulation. Journal of Hazadrous Materials B131, 1-3(2006), 163-169

Hutňan M., Drtil M., Mrafková L., Derco J., Buday J.: Comparison of startup and anaerobic wastewater treatment in UASB, hybrid and baffled reactor. Bioprocess Engineering 21, 5(1999), 439-445

Hutňan M., Drtil M., Horňák M., Mrafková L.: Biodegradation of hexametylenetetramine in anaerobic baffled reactor. Polish J. Env. Stud. 14, 5(2005), 585-591

Luptáková, A., Derco, J., Munka, K. (2012): Využitie fluidizačného reaktora na obohatenie vôd o biogénne prvky. In Odpadové vody 2012: Zborník prednášok 7. bienálna konferencia s medzinárodnou účasťou Štrbské Pleso, SR, 18.-20. 10. 2012. AČESR, s. 47-51.

Luptáková A., Munka K., Derco J.: Increasing of drinking water quality at real water treatment plant by recarbonozatiion process. Acta Chimica Slovaca 5(1), (2012) 75-79.

Matulová Z., Hlavínek P., Drtil M.: One-Year Operation of Single Household MBR Plant, Water Science Technology 61, 2010, 217-226

Pagáčová P., Galbová K., Drtil M.: Denitrification in USB reactor with granulated biomass, Bioresource Technology, 101/1, 2009, 150-156

Zorpas A.A., Coumi CH., Drtil M., Voukalli I., Samaras P.: Operation description and physicochemical characteristics of influent, effluent and the tertiary treatment from a sewage treatment plant of the Eastern Region of Cyprus under warm climates. Desalination and Water Treatment 22 (2010) 244-257

 

Integrovaný prístup k ochrane vôd

Výskumné laboratória Oddelenia environmentálneho inžinierstva participujú od mája 2005 na činnosti Centra excelentnosti integrovanej protipovodňovej ochrany územia, ktoré bolo vytvorené na STU v rámci štrukturálnych fondov EÚ, Operačný program výskum a vývoj. Výskumná činnosť oddelenia je zameraná hlavne na integrovaný prístup k modelovaniu komunálnych systémov odpadových vôd. Cieľom je využitie matematických modelov pre maximálnu ochranu kvality vody v recipiente pri zachovaní efektívnej prevádzky a funkčnosti a ČOV, a to počas suchých / bezdaždivých období i daždivých období.

Významným prvkom integrovanej ochrany kvality vôd je hydraulická ochrana podzemných vôd. S využitím matematického modelovania bol vypracovaný postup optimálnej prevádzky reálneho systému hydraulickej ochrany.

Výskum je orientovaný aj na minimalizáciu vypúšťania špecifických syntetických, nebezpečných, toxických a rezistentných látok do vodného ekosystému.  Keďže konvenčné biologické postupy  čistenia odpadových vôd nezabezpečujú dostatočné odstránenie týchto látok, je potrebné nielen kombinovať a integrovať viacero postupov ale aj vyvíjať nové separačné i degradačné postupy.

K základným aplikačným referenciám v tejto oblasti patria navrhnuté postupy čistenia priesakových vôd z dvoch skládok tuhých komunálnych odpadov a detoxikácie priemyselných odpadových vôd s cieľom umožniť ich následné biologické čistenia. Obidve technológie sú založené využití ozónu a jeho kombinácii s biologickými postupmi.

Vybrané publikácie, projekty a patenty:

Černochová L., Derco J., Drtil M., Melicher M.: Simulovanie vplyvu prívalových dažďov na stav ČOV a recipienta. Acta Hydrologica Slovaca 12 (2011)143-147.

Černochová L., Derco J., Schuetze M., Melicher M.: Modelovanie kvality rieky Nitra a integrovaný prístup k modelovaniu komunálnych systémov odpadových vôd. In: Odpadové vody 2010, 6. bien. Konf. s medzinár. účasťou, 20.- 22. október 2010, Štrbské Pleso. : AČE SR SR, s. 35-40.

Derco J., Mencáková A., Almásiová B.: Vyuzitie ozónu na čistenie priesakovej vody zo skládky komunálneho odpadu. Chem. Listy 103, (2009) 581-588.

Derco J., Melicher M , Kassai A., Dudáš, J., Valičková, M.: Removal of benzothiazols by ozone pretreatment. Environ. Eng. Sci. 28(11) (2011) 781-785.

Derco J., Černochová L., Ivančinová J., Lalai A., Pijáková I.: Mathematical Modelling of an Oil Refinery WWTP. Pol. J. Environ. Stud. 21(4), (2012) 845-853.         

Derco J.,  Gulyásová A., Horňák M.: Influence of Ozonation on Biodegradability of Refractory Organics in a Landfill Leachate. Chem. Papers 56(1), (2002) 41- 44.

Derco, J., Černochová, L., Krcho, Ľ., Lalai, A.:  Dynamic simulations for wastewater treatment plant operation. Chem. Papers 65(6), (2011) 813–821.       

Derco J., Valičková M., Šilhárová K.,  Dudáš J., Luptáková A.:   Removal of selected chlorinated micropollutants by ozonation. Chem. Papers 67(12) 1585-1593 (2013).

Derco J., Černochova L., Krcho Ľ., Annus J.: Možnosti využitia dynamických simulačnych programov pri prevadzkovani čistiarni odpadovych vod. Vodní hospodářství 9(2011) 342-345.

Derco J., Gotvajn Zgajnar A., Mencáková A.: Oxidative Treatment of Landfill Leachate. In Landfills: Waste Management, Regional Practices and Environmental Impact. Ed. By Gustavo B. C. Cabral and Beatriz A. E. Botelho. Nova Science Publishers, Inc., NY, 2012, p. 83/343.

Derco J., Melicher M., Kassai A.: Removal of selected benzothiazols with ozone. In Municipal and industrial waste disposal. Ed. by Xiao-Ying Yu. INTECH, Rijeka, Croatia, 2012, 26/239 p.

Derco J., Králik M., Bodík I., Brňák R., Farkaš J.: Spôsob automatizovaného prevádzkovania hydraulickej ochrany podzemmných vôd. AO č. 264 168.

Pijáková I., Derco J., Černochová L., Hartman R. (2012): Integrované modelovanie systému komunálnych odpadových vôd. In Odpadové vody 2012: Zborník predn. 7. bien. konf. s medzinárodnou účasťou. Štrbské Pleso, SR, 18.-20. 10. 2012. AČE SR, s. 73-78.

 

Spracovanie kalov, odpadov a alternatívne zdroje energie

Na oddelení environmentálneho inžinierstva bolo na základe projektu SK0023, ktorý  bol financovaný z Nórskeho finančného mechanizmu,  bolo vytvorené Centrum excelentnosti pre využívanie obnoviteľných zdrojov energie na Slovensku (Bodík I.) Cieľom tohto centra bolo vytvorenie laboratórnej a výskumnej platformy pre rozvoj technológií produkcie bioplynu z bioodpadov produkovaných v komunálnej resp. priemyselnej sfére.

Laboratórium procesov zhodnocovania odpadov a získavania bioplynu

K hlavným referenciám aktivít v tejto oblasti patrí návrh technológie (s následnou realizáciou) bioplynovej stanice v Hurbanove na anaeróbne spracovanie kukuričnej siláže (objem anaeróbneho reaktora 2500 m³, produkcia bioplynu 4000 m³/d), spolupráca na vypracovaní projektu, nábehu a skúšobnej prevádzke (Hutňan M., 2005).

Pohľad na bioplynovú stanicu v Hurbanovve

Vybrané publikácie a patenty:

Hutňan M., Drtil M., Mičo Š., Valach J.: Způsob výroby bioplynu z řepných řízků, zejména z výroby řepného cukru. PV 2000-2320, 21.6.2000, č. patentu CZ 296375 B6, Udelené 19.1.2006

Bodík I., Blšťáková A., Sedláček S., Hutňan M.: Biodiesel waste as source of organic carbon for municipal WWTP denitrification. Bioresources Technoology 100, 2452-2456 (2009)

Hutňan M., Špalková V., Bodík I., Kolesárová N., Lazor M.: Biogas production from maize grains and maize silage. Polish J. Env. Stud. 19, 2 (2010), 323-329

Kolesárová N., Hutňan M., Bodík I., Špalková V.: Utilization of biodiesel by-products for biogas production. Journal of  Biomedicine and Biotechnology 2011, Article ID 126798, 15 pages, 2011.

Kolesárová N., Hutňan M., Špalková V., Kuffa R., Bodík I.: Anaerobic treatment of biodiesel by-products in a pilot scale reactor. Chemical Papers 65, 4(2011), 447-453.

 

Poradenská a expertízna činnosť

Pracovníci Oddelenia environmentálneho inžinierstva sa aktívne zapájajú do poradenskej činnosti, a práce rozličných odborných komisií. K najvýznamnejším aktivitám patria:

• Členstvo v odbornej komisie pre prípravu STN 75 6401 Mestské ČOV pre viac ako 500 obyvateľov (Derco J., Drtil M.).
• Členstvo v odborných komisiách pre spracovanie a implementáciu EU projektov ISPA, CEE a štrukturálnych EU projektov - hlavné akcie:
  • Skalica, Šaľa, Šaľa Veča, Prešov (Derco J.),
  • Lučenec, Banská Bstrica, Galanta (Drtil M.).
• Členstvo v komisii pri MŽP SR pre prípravu legislatívnych predpisov: Nariadenie vlády SR č. 491/2002 (predseda), Nariadenie vlády SR č. 755/2004, Nariadenie vlády č. 296/2005, Metodický pokyn k Nariadeniu vlády SR č. 296/2005 (prof. Ing. Miloslav Drtil, PhD.).
• Expert for the European Economic and Social Committe, Section for External Relations´ – drawing up the Committee´s report on ´Sustainable development and water issues for the 7^th meeting of the EU-CHINA Round Table. 2009-2010  (doc. Ing. Ján Derco, PhD.).
• Expert review of research project proposals, University of Leuven (K. U. Leuven) –2010 – 2014  (doc. Ing. Ján Derco, PhD.).
• Expert review of the proposed projects, Danish Council for Independent Research, Danish Agency for Science, Technology and Innovation - 2013 (doc. Ing. Ján Derco, PhD.).

Vybrané materiály a projekty:

Báleš V., Derco J.: Report on Sustainable development and water issue. European Economic and Social Committee. Section for External Relations. Brussels, 12 September 2009. REX – CESE DI 61/2009 EN-SK/CvL/ym.

Báleš V., Derco J.: Report on Sustainable use of water. 7th EU-China Round Table. European Economic and Social Committee. Section for External Relations. Brussels, 17 March 2010. REX – CESE DI 14/2010 EN-SK/CvL/nm.

Neupauer P., Derco J., Drtil M., Hyánejk Ľ., Belica P., Šumná J., Rajczyková E.: STN 75401 Čistiarne odpadových vôd pre viac ako 500 ekvivalentných obyvateľov (1999)

The WWTP at the Town of Senica – Design of WWTP upgrading and reconstruction, design calculations - PHARE Project (Derco J., expert, 2000 ).

The WWTP at the Town of K. N. Mesto - Design of WWTP upgrading and reconstruction, design calculations - ISPA Project (Derco J., expert, 2001).

Wastewater Disposal System of the Šaľa Region, Design of upgrading of WWTPs in Šaľa and Šaľa-Veča – ISPA Project (Derco J., expert, 2002)

Banska Bystrica Waste Water Disposal System, ISPA Project, Phare Environment Consortium / Witteveen + Bos, (Drtil M., expert, 2000)

Eastern Slovakia Water Infrastructure Investment Project, Danish Environmental Protection Agency, DANCEE project,  (Drtil M., lokálny expert, 2000 - 2001)