Efektivní návrh technologií pro zpracování průmyslových odpadních vod - Miklas, Václav (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2025)
Sucho a nedostatek vody představují jednu z nejpalčivějších výzev v Evropě i celosvětově. Evropská legislativa proto aktivně podporuje recyklaci procesních vod a koncept minimalizace či eliminace vypouštění odpadních vod (MVOV/EVOV). Tato dizertační práce reaguje na absenci uceleného a systematického návrhového rámce pro zařízení MVOV/EVOV a přispívá k aktuálnímu stavu poznání dvěma zásadními způsoby. Zaprvé představuje komplexní metodiku ekonomicko-environmentálního návrhu s významným aplikačním a inovačním potenciálem, který byl doložen nasazením v aktuálně řešených výzkumných projektech. Zadruhé vytváří samostatné vědecké výstupy, zejména v oblasti recyklace vinařských odpadních vod, čímž poskytuje cenné poznatky přímo využitelné v praxi. Vytvořená metodika integruje technické, ekonomické a environmentální aspekty do čtyř základních fází: (A) detailní sběr dat, (B) posouzení technické proveditelnosti, (C) ověření škálovatelnosti pomocí prediktivních modelů a průmyslově relevantních dat a (D) technicko-ekonomicko-environmentální optimalizace. Aplikovatelnost metodiky byla úspěšně ověřena na dvou různorodých případech – digestátu z bioplynových stanic (prvotní aplikace) a vinařských odpadních vodách (komplexní aplikace). U vinařských vod byly analyzovány tři scénáře a navrženo hybridní řešení, které dokázalo snížit CHSK o více než 98 % při přijatelných energetických nárocích (~35 kWh/m). Významnou přidanou hodnotou bylo cílené zaměření na těkavý ethanol, jehož role v odpadních vodách z vinařství byla v dosavadní literatuře opomíjena a jenž lze zpětně získávat. Nově vzniklá metodika a konkrétní výsledky jejího nasazení dávají příslib, že i malé a střední provozy mohou dosáhnout ekonomicky návratné recyklace odpadních vod a posílit evropskou vodní odolnost i oběhové vodní hospodářství.

Drought and water scarcity represent one of the most pressing challenges in Europe and globally. European legislation therefore actively promotes process water recycling and the concept of Minimum or Zero Liquid Discharge (MLD/ZLD). This dissertation responds to the lack of a complex and systematic design framework for MLD/ZLD facilities and contributes to the current state of knowledge in two major ways. First, it presents a comprehensive economic-environmental design methodology with significant application and innovation potential, which has been demonstrated by deployment in current research projects. Secondly, it presents standalone scientific outputs, especially in the field of winery wastewater management, thus providing valuable knowledge directly applicable in practice. The developed methodology integrates technical, economic and environmental aspects into four main phases: (A) detailed data collection, (B) technical feasibility assessment, (C) scalability verification using predictive models and industry-relevant data, and (D) techno-economic-environmental optimization. The applicability of the methodology has been successfully verified on two different cases – biogas plant digestate (preliminary application) and winery wastewater (complex application). For the winery wastewater, three scenarios were analyzed and a hybrid solution was proposed that was able to reduce COD by more than 98% at acceptable energy requirements (~35 kWh/m). An important added value was the targeted focus on volatile ethanol, whose role in winery wastewater has been neglected in the existing literature, and which can be recovered. The newly developed methodology and the concrete results of its deployment offer the promise that even small and medium-sized enterprises can achieve economically viable wastewater recycling and strengthen European water resilience and circular water management.
Effective design of technologies for industrial wastewater treatment
Keywords: Eliminace vypouštění odpadních vod (EVOV); minimalizace vypouštění odpadních vod (MVOV); průmyslové odpadní vody; komplexní návrhová metodika; technicko-ekonomicko-environmentální optimalizace; bioplynová stanice; vinařství; Zero liquid discharge (ZLD); Minimum liquid discharge (MLD); industrial wastewater; complex design methodology; techno-economic-environmental optimization; biogas plant; winery