Ing. Lucie Křiklavová - Školitel: Ing. Tomáš Lederer, Ph.D

21.3.201021.3.2010Obrazová a matematická analýza hybridních bioreaktorů s imobilizovanou biomasouObrazová a matematická analýza hybridních bioreaktorů s imobilizovanou biomasou

Téma disertační práce:Téma disertační práce:

Obrazová a matematická Obrazová a matematická analýza hybridních bioreaktorů analýza hybridních bioreaktorů

s imobilizovanou biomasous imobilizovanou biomasou(představení tezí disertační práce)(představení tezí disertační práce)

Ing. Lucie Křiklavová-

Školitel: Ing. Tomáš Lederer, Ph.D.

21.3.201021.3.2010Obrazová a matematická analýza hybridních bioreaktorů s imobilizovanou biomasouObrazová a matematická analýza hybridních bioreaktorů s imobilizovanou biomasou22

Osnova – cíle disertační práceOsnova – cíle disertační práce

1)1) Provoz, hodnocení, modelování chodu Provoz, hodnocení, modelování chodu bioreaktorůbioreaktorů

2)2) Vývoj metodiky hodnocení komerčních Vývoj metodiky hodnocení komerčních i nově vyvíjených nosičůi nově vyvíjených nosičů

3)3) Vývoj nového typu nosiče biomasyVývoj nového typu nosiče biomasy

4)4) Praktické aplikacePraktické aplikace

5)5) Rizikovost nanomateriálůRizikovost nanomateriálů


Bio-metody ???Bio-metody ???


ProvozProvoz, hodnocení, modelování , hodnocení, modelování chodu bioreaktorůchodu bioreaktorů

• Provoz, monitoring (optimalizace) několika Provoz, monitoring (optimalizace) několika různorodých bioreaktorů v různorodých bioreaktorů v laboratorníchlaboratorních a a plnoprovozníchplnoprovozních podmínkách ( podmínkách (fluidní, pevné ložefluidní, pevné lože))

Fluidní ložeFluidní lože Pevné lože Pevné lože


Provoz, Provoz, hodnoceníhodnocení, modelování , modelování chodu bioreaktorůchodu bioreaktorů

• Vázaná populace (biofilm) X Suspenzní populaceVázaná populace (biofilm) X Suspenzní populace Hodnocení mikroskopického obrazu Hodnocení mikroskopického obrazu biofilmu X disperzních MObiofilmu X disperzních MO

(analýza obrazu (analýza obrazu povrchu nosiče X médiapovrchu nosiče X média)) Spojení s biologickým stanovováním v laboratoři Spojení s biologickým stanovováním v laboratoři

((sušina na nosiči X v médiusušina na nosiči X v médiu)) Porovnání obou přístupůPorovnání obou přístupů

• Vyhodnocování průběhu kolonizace těchto nosičů Vyhodnocování průběhu kolonizace těchto nosičů bakteriální biomasou bakteriální biomasou

• Za využití obrazové analýzy s využitím komerčního Za využití obrazové analýzy s využitím komerčního softwaru pro vyhodnocování obrazu softwaru pro vyhodnocování obrazu

• Za využití vlastního matematického aparátu Za využití vlastního matematického aparátu ((→ softwarové řešení automatického hodnocení → softwarové řešení automatického hodnocení obrazu pro environmentální aplikaceobrazu pro environmentální aplikace))

• Vzájemného porovnání vyhodnocování obrazu Vzájemného porovnání vyhodnocování obrazu (statistické vyhodnocení)(statistické vyhodnocení)


Obrazová analýza Obrazová analýza růstu biofilmurůstu biofilmu


Mikroskopické pozorování Mikroskopické pozorování povrchu povrchu nosičenosiče AnoxKaldnes + užití filtrů AnoxKaldnes + užití filtrů

Původní nosičPůvodní nosič Použitý nosič Použitý nosič


Jasový profil nárůstu biofilmu, Jasový profil nárůstu biofilmu, ve formě „ve formě „3D3D“ obrazu“ obrazu


Detekce Detekce dispergovaných MOdispergovaných MO užitím užitím obrazové segmentaceobrazové segmentace


Detekce Detekce dispergovaných MOdispergovaných MO užitím užitím obrazové segmentaceobrazové segmentace


Provoz, hodnocení, Provoz, hodnocení, modelování modelování chodu bioreaktorůchodu bioreaktorů

• Modelování chování a predikce vývoje ne/vázané Modelování chování a predikce vývoje ne/vázané složky populace v souvislosti s dalšími sledovanými složky populace v souvislosti s dalšími sledovanými parametry (pH, ORP, teplota, turbidita, CHSK)parametry (pH, ORP, teplota, turbidita, CHSK)

Za využití komerčních programů ve spolupráci s komerčními Za využití komerčních programů ve spolupráci s komerčními podnikypodniky

Za využití vlastního matematického aparátu Za využití vlastního matematického aparátu ((→ modelování predikce chování v reaktoru→ modelování predikce chování v reaktoru))

Porovnání obou přístupůPorovnání obou přístupů

• Matematického modelování systémů bioreaktorů a Matematického modelování systémů bioreaktorů a čistírenských reaktorů obecně čistírenských reaktorů obecně

Technické aspekty reaktoru (například oxigenační kapacita, Technické aspekty reaktoru (například oxigenační kapacita, problematika aerační techniky aj.)problematika aerační techniky aj.)

- II -- II -



Matematický model biotechnologického procesu

Modelování chování a predikce vývoje ne/vázané Modelování chování a predikce vývoje ne/vázané složky populacesložky populace



Modeling the mass transfer process into the biphasic gas-liquid systems from the biological reactors

Matematického modelování systémů bioreaktorů Matematického modelování systémů bioreaktorů a čistírenských reaktorů obecněa čistírenských reaktorů obecně


Vývoj metodikyVývoj metodiky hodnocení komerčních hodnocení komerčních i nově vyvíjených nosičůi nově vyvíjených nosičů

• Se zapojením všech výše uvedených bodů vyvinou Se zapojením všech výše uvedených bodů vyvinou metodiku hodnocení nosičů metodiku hodnocení nosičů (provoz, monitoring, mikroskopické snímání, hodnocení nosičů (provoz, monitoring, mikroskopické snímání, hodnocení nosičů a MO obrazovou analýzou, modelování reaktorů, ekonomické a MO obrazovou analýzou, modelování reaktorů, ekonomické

hledisko)hledisko) → → vývoj metodiky hodnocení komerčních i nově vyvíjených nosičůvývoj metodiky hodnocení komerčních i nově vyvíjených nosičů


Vývoj Vývoj nového typu nosičenového typu nosiče biomasy biomasy

• Na bázi polymerních nanovláken Na bázi polymerních nanovláken (případně jiný typ)(případně jiný typ)

• Vliv velikosti, tvaru, množství nanovlákenné vrstvy Vliv velikosti, tvaru, množství nanovlákenné vrstvy na povrchu …na povrchu …

• FluidníFluidní XX pevné ložepevné lože• Zpracování ekonomické rozvary Zpracování ekonomické rozvary → → vývoj nového typu nosiče biomasyvývoj nového typu nosiče biomasy


PraktickéPraktické aplikace aplikace

• V pilotních a poloprovozních bioreaktorech s V pilotních a poloprovozních bioreaktorech s reálnými reálnými odpadními vodami a v prostředích komerčních odpadními vodami a v prostředích komerčních aplikací reálných podnikůaplikací reálných podniků (odpadní vody z (odpadní vody z Draslovky KolínDraslovky Kolín,, pevné lože v pevné lože v Bochemie s.r.o.Bochemie s.r.o., aj.), aj.)

→ → ověřená technologie nosiče pro bakteriální populaci při čištění ověřená technologie nosiče pro bakteriální populaci při čištění odpadních vododpadních vod


RizikovostRizikovost nanomateriálů nanomateriálů

• S nově vyvíjenou technologií S nově vyvíjenou technologií vyvstává také otázka její vyvstává také otázka její rizikovosti a toxicityrizikovosti a toxicity. .

• Podotknout rizika využití Podotknout rizika využití nanomateriálů, především v nanomateriálů, především v environmentálních aplikacíchenvironmentálních aplikacích (čištění odpadních vod)(čištění odpadních vod)

21.3.201021.3.2010Obrazová a matematická analýza hybridních bioreaktorů s imobilizovanou biomasouObrazová a matematická analýza hybridních bioreaktorů s imobilizovanou biomasou

Děkuji za Děkuji za pozornostpozornost

____________________________________________

Documents

Ing. Lucie Křiklavová - Školitel: Ing. Tomáš Lederer, Ph.D