Rok akademicki: 2014/2015 Kod: DIS IK-n Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Środowiska Specjalność: Inżynieria komunalna

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Technologie wody i ścieków Rok akademicki: 2014/2015 Kod: DIS IK-n Punkty ECTS: 5 Wydział: Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Kierunek: Inżynieria Środowiska Specjalność: Inżynieria komunalna Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 2 Strona www: Osoba odpowiedzialna: prof. dr hab. inż. Neverova-Dziopak Elena (elenad@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Neverova-Dziopak Elena (elenad@agh.edu.pl) dr inż. Włodyka-Bergier Agnieszka (wlodyka@agh.edu.pl) dr inż. Kowalewski Zbigniew (kowalew@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 zna i rozumie podstawowe oraz zaawansowane procesy zachodzące w urządzeniach do oczyszczania wody i ścieków oraz zasady doboru odpowiednich technologii oczyszczania wody i ścieków IS2A_W05, IS2A_W06 Kolokwium, Egzamin M_W002 ma podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat celów i zadań procesów oczyszczania ścieków komunalnych i zagrożeń związanych z ich oddziaływaniem na środowisko IS2A_W05 Egzamin M_W003 ma ogólną wiedzę z zakresu sposobów obróbki i utylizacji osadów ściekowych oraz uwarunkowań prawnych w tym zakresie IS2A_W05, IS2A_W09 Egzamin M_W004 ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę z zakresu mechanizmów procesów jednostkowych stosowanych w technologiach oczyszczania ścieków IS2A_W05 Egzamin, Kolokwium M_W005 zna przykłady rozwiązań układów technologicznych oczyszczania wody i ścieków oraz warunków ich zastosowania IS2A_W05, IS2A_W06, IS2A_W11 Egzamin, Projekt 1 / 8

2 Umiejętności M_U001 potrafi dobrać schemat technologiczny uzdatniania wody i oczyszczania ścieków IS2A_U16, IS2A_U17 Projekt, Wykonanie projektu M_U002 potrafi doświadczalnie dobrać parametry procesów służących do oczyszczania wód i ścieków, używając właściwych metod, technik i narzędzi IS2A_U08, IS2A_U21 Sprawozdanie, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych M_U003 potrafi przeprowadzać eksperymenty, interpertowac wyniki i wyciągać wnioski IS2A_U08 Sprawozdanie, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych M_U004 potrafi wykonać analizę ekonomiczną alternatywnych technologii oczyszczania scieków i zaproponować optymalne rozwiązanie IS2A_U11, IS2A_U16 Projekt, Wykonanie projektu M_U005 potrafi sporządzić bilans jakościowy i ilościowy scieków i osadów ściekowych IS2A_U10 Projekt Kompetencje społeczne M_K001 potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role IS1A_K03 Wykonanie projektu, Zaangażowanie w pracę zespołu M_K002 potrafi określić priorytetowe cele wykonywanego zadania i sposoby jego realizacji IS2A_K04 Sprawozdanie, Wykonanie projektu M_K003 ma świadomość skutków działalności inżynierskiej, jej wpływu na środowisko i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje; prawidłowo identyfikuje oraz rostrzyga dylematy związane z wykonywaniem zawodu IS2A_K02, IS2A_K05 Udział w dyskusji Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um Zajęcia seminaryjne Zajęcia praktyczne Zajęcia terenowe Zajęcia warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 zna i rozumie podstawowe oraz zaawansowane procesy zachodzące w urządzeniach do oczyszczania wody i ścieków oraz zasady doboru odpowiednich technologii oczyszczania wody i ścieków / 8

3 M_W002 M_W003 M_W004 M_W005 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 M_U004 M_U005 ma podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat celów i zadań procesów oczyszczania ścieków komunalnych i zagrożeń związanych z ich oddziaływaniem na środowisko ma ogólną wiedzę z zakresu sposobów obróbki i utylizacji osadów ściekowych oraz uwarunkowań prawnych w tym zakresie ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę z zakresu mechanizmów procesów jednostkowych stosowanych w technologiach oczyszczania ścieków zna przykłady rozwiązań układów technologicznych oczyszczania wody i ścieków oraz warunków ich zastosowania potrafi dobrać schemat technologiczny uzdatniania wody i oczyszczania ścieków potrafi doświadczalnie dobrać parametry procesów służących do oczyszczania wód i ścieków, używając właściwych metod, technik i narzędzi potrafi przeprowadzać eksperymenty, interpertowac wyniki i wyciągać wnioski potrafi wykonać analizę ekonomiczną alternatywnych technologii oczyszczania scieków i zaproponować optymalne rozwiązanie potrafi sporządzić bilans jakościowy i ilościowy scieków i osadów ściekowych Kompetencje społeczne M_K001 M_K002 potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role potrafi określić priorytetowe cele wykonywanego zadania i sposoby jego realizacji / 8

4 M_K003 ma świadomość skutków działalności inżynierskiej, jej wpływu na środowisko i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje; prawidłowo identyfikuje oraz rostrzyga dylematy związane z wykonywaniem zawodu Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Aspekty prawne Podstawy prawne i organizacyjne odprowadzania i oczyszczania ścieków komunalnych w Unii Europejskiej i Polsce. Dyrektywy unijne i ich transpozycja do ustawodawstwa polskiego; ustawy i rozporządzenia wykonawcze. Podstawy prawne gospodarowania osadami ściekowymi. Podstawowe definicje. Krajowy Program oczyszczania ścieków komunalnych Cele i zadania Krajowego programu oczyszczania ścieków komunalnych, etapy wdrażania i realizacji zadań; oczekiwane efekty ekologiczne; skala inwestycji. Charakterystyka ilościowa i jakościowa ścieków komunalnych Czynniki wpływające na ilość odprowadzanych ścieków; nierównomierność dopływu ścieków; zasady obliczenia ilości ścieków komunalnych, jednostkowe ilości ścieków i jednostkowe ładunki zanieczyszczeń. Zbiór i odprowadzanie ścieków z terenów zurbanizowanych i o zabudowie rozproszonej. Klasyfikacja oczyszczalni ścieków pod względem ich przepustowości i stosowanych technologii. Zbiorcze oczyszczalnie ścieków, lokalne oczyszczalnie ścieków, przydomowe oczyszczalnie ścieków: warunki zastosowania.. Dobór technologii oczyszczania ścieków z uwzględnieniem RLM oraz rodzaju odbiornika. Schematy technologiczne oczyszczania ścieków. Oczyszczalnie mechaniczne, konwencjonalne biologiczne, oczyszczalni ze wzmożonym usuwaniem związków biogennych; podstawy teoretyczne biologicznego usuwania azotu i fosforu; układy technologiczne, efektywność oczyszczania, problemy eksploatacji. Rozwiązania alternatywne. Sposoby zagospodarowania osadu ściekowego. Zasady doboru schematów technologicznych i urządzeń do oczyszczania ścieków i obróbki osadów ściekowych. Podstawowe parametry projektowe. Nanotechnologie w oczyszczaniu wody i ścieków. Ocena efektywnosci funkcjonowania oczyszczalni Parametry oceny funkcjonowania oczyszczalni ścieków. Obliczenia wymaganego stopnia redukcji zanieczyszczeń, ocena efektywności pracy oczyszczalni i prawidłowości przebiegu procesów oczyszczania. Oddziąływania oczyszczalni ścieków na srodowisko. Aspekty ekonomiczne oczyszczania scieków. Jednostkowe koszty oczyszczania; struktura kosztów oczyszczania. Aaliza porównawcza koztów oczyszcania w róznych technologiach. Optymizacja kosztów oczyszczania ścieków; ocena ekonomicznej efektywności inwestycji w zakresie gospodarki ściekowej 4 / 8

5 Procesy fizyczne stosowane w uzdatnianiu wody Procesy separacji fazy stałej cedzenie, sedymentacja, flotacja, filtracja. Procesy membranowe w uzdatnianiu wody membrany i moduły membranowe, ciśnieniowe procesy membranowe, inne procesy membranowe stosowane w uzdatnianiu wody. Koagulacja jako chemiczno-fizyczny proces usuwania fazy stałej z wody przebieg procesu koagulacji, chemizm koagulantów hydrolizujących, flokulacja. Metody sorpcyjne w uzdatnianiu wody Adsorbenty stosowane w uzdatnianiu wody węgle aktywne, adsorbenty nie węglowe. Izoterma adsorpcji. Usuwanie naturalnej materii organicznej, innych zanieczyszczeń organicznych, metali ciężkich i zanieczyszczeń nieorganicznych z wody z wykorzystaniem metod sorpcyjnych. Praktyczne rozwiązania z zastosowaniem węgli aktywnych do oczyszczania wody wyznaczanie dawek pylistego węgla aktywnego oraz parametrów złoża z granulowanym węglem aktywnym. Procesy chemiczne stosowane w uzdatnianiu wody Utlenianie w technologii uzdatniania wód utlenianianie zanieczyszczeń powietrzem i związkami chemicznymi (chlorem, chloraminowanie, dwutlenkiem chloru, nadmanganianem potasu, ozonem). Zaawansowane procesy utlenianiania reakcje wolnorodnikowe, homogeniczne i heterogeniczne procesy utleniania, ozonowanie katalityczne. Wymiana jonowa istota procesu, wymieniacze jonowe, technologiczna charakterystyka procesu wymiany jonowej, zastosowanie wymiany jonowej w technologii uzdatniania wody. Metody strąceniowe w uzdatnianiu wody Biologiczne metody uzdatniania wody Podstawy biologicznych metod uzdatniania. Procesy biochemiczne wykorzystywane w uzdatnianiu wody aerobowe utlenianie materii organicznej, nitryfikacja, denitryfikacja, biologiczne utlenianie żelaza i manganu. Uzdatnianie wody w reaktorach do nitryfikacji i denitryfikacji. Filtry powolne. Procesy biochemiczne w filtrach pospiesznych. Biologicznie aktywne filtry węglowe. Infiltracja jako metoda oczyszczania wód powierzchniowych. Uzdatnianie wody w warstwie wodonośnej. Mikrobiologia wód i dezynfekcja Organizmy uciążliwe dla ujęć wodociągowych. Rodzaje zagrożeń wywołanych przez organizmy wodne. Organizmy w urządzeniach wodociągowych. Metody zwalczania organizmów i zapobiegania ich rozwojowi. Organizmy chorobotwórcze w wodach powierzchniowych i podziemnych. Dezynfekcja wody kinetyka dezynfekcji, metody chemiczne, fizyczne. Produkty uboczne dezynfekcji. Przykładowe schematy technologiczne uzdatniania wody. Ćwiczenia laboratoryjne Filtracja pospieszna w uzdatnianiu wody Wyznaczenie rzeczywistego czasu kontaktu ścieków ze złożem metodą chemiczną oraz skuteczności usuwania mętności wody na różnego rodzaju złożach w filtracji pospiesznej. Wymiana jonowa w technologii uzdatniania wód Zapoznanie się z procesem wymiany jonowej jako metody uzdataniania wody. Wymiana jonowa na różnego rodzaju jonitach. Wyznaczenie zdolności wymiennej jonitów dla jonów wapnia na kationitach i chlorków na anionitach. Proces utleniania zanieczyszczeń w technologii uzdatniania wód i oczyszczania ściekó Utlenianie zanieczyszczeń różnymi utleniaczami. Wyznaczenie optymalnej dawki, czasu kontaktu i odczynu podczas utleniania zanieczyszczeń wybranymi utleniaczami. 5 / 8

6 Dezynfekcja wody Zastosowanie metod fizycznych w dezynfekcji wody. Wyznaczenie efektywności usuwania mikroorganizmów z wykorzystaniem zjawiska kawitacji powstającego podczas stosowania ultradźwięków. Określenie ogólnej liczny mikroorganizmów metodą posiewu wgłębnego. Zaawansowane procesy utlenianiania w technologii wód i ścieków Zastosowanie reakcji Fentona do uzuwania zanieczyszczeń z wód i ścieków. Wyznaczenie optymalnego ph reakji, stężenia reagentów i czasu reakcji Fentona. Ćwiczenia projektowe Podstawowe obliczenia z zakresu technologii oczyszczania ścieków Obliczanie osadu czynnego i zapotrzebowania na tlen. Projekt elementów oczyszczalni ścieków z wykorzystaniem programu Ekspert Osadu Czynnego Wymiarowanie komór osadu czynnego, obliczanie parametrów ich pacy. Modelowanie procesów technologicznych z zastosowaniem programu BioWin2 Zapoznanie się z programem i modelem ASM, podstawowy model osadu czynnego, modelowanie pracy oczyszczalni SBR. Projektowanie układów technologicznych z zastosowaniem norm ATV Norma ATV 133, projektowanie małych oczyszczalni i stawów. Obliczenia membran Zastosowanie membran w uzdatnianiu wody, dobór membran, konstrukcja linii technologicznej. Obliczenia jonitów Zastosowanie jonitów do uzdatniania wody, dobór wymienników i obliczenia ilościowe. Sposób obliczania oceny końcowej OK = 0,4 E + 0,3 L+ 0,3 P gdzie E ocena uzyskana z egzaminu L ocena uzyskana z laboratoriów P ocena uzyskana z ćwiczeń projektowych Ocena z egzaminu E to średnia arytmetyczna z ocen z kolejnych terminów. W przypadku uzyskania oceny pozytywnej z ćwiczeń laboratoryjnych lub projektowych dopiero w terminie poprawkowym, jako ocenę L lub P przyjmowana jest ocena ostateczna (z terminu poprawkowego). W przypadku zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych i projektowych oraz uzyskania pozytywnej oceny z egzaminu, ocena końcowa wynosi co najmniej 3,0. W przypadku braku pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych lub projektowych lub z egzaminu wystawiana jest ocena końcowa: nie zal. Wymagania wstępne i dodatkowe Znajomość podstaw z zakresu chemii wód oraz systemów zaopatrzenia w wodę i usuwania ścieków. Zalecana literatura i pomoce naukowe 1. Anielak A. Fizyczne i fizykochemiczne oczyszczanie ścieków, Wyd. PWN, Bartkiewicz B. Oczyszczanie ścieków przemysłowych. Wyd. PWN, Bauer A.: Poradnik eksploatatora systemów zaopatrzenia w wodę. Wyd. Seidel-Przywecki, Warszawa Dymaczewski Z., Oleszkiewicz J.A., Sozański M.M. (red.): Poradnik eksploatatora oczyszczalni 6 / 8

7 ścieków. PZITS Imhoff K. R., Bode H., Evers P.: Przykłady projektów komunalnych oczyszczalni ścieków. Wyd. Seidel- Przywecki, Szczecin Heidrich Z.: Gospodarka wodno-ściekowa, Wyd. Verlag Dashofer, Heidrich Z., Witowski A.: Urządzenia do oczyszczania ścieków projektowanie, przykłady obliczeń. Wyd. Seidel-Przywecki, Warszawa Jędrczak A.: Biologiczne przetwarzanie odpadów, PWN, Kowal A.L., Świderska-Bróż M.: Oczyszczanie wody. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa Miksch K., Sikora J.: Biotechnologia Ścieków. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa Nowakowski T. Zakres i metodyka sporządzenia raportów oddziaływania na środowisko przedsięwzięć c z zakresu gospodarki ściekowej. Księgarnia techniczna Fachowa.pl, Obarska-Pempkowiak H., Oczyszczalnie hydrofitowe, Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Rosik-Dulewska C. Podstawy gospodarki odpadami, PWN, Szpindor A., Piotrowski J. Gospodarka wodna, PWN, Warszawa, Nawrocki J., Uzdatnianie wody. Procesy Fizyczne, Chemiczne i Biologiczne. Tom 1 i 2. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010 Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu 1. Neverova E.: Determination of ecologically permissible nutrient discharge on the base of regional standarts. 51st Scientific Conference, St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, 1994, s Neverova-Dziopak E.: Rozwój zrównoważony w gospodarce wodno-ściekowej. V Konferencja Naukowa Rzeszowsko-Lwowsko-Koszycka nt. Aktualne problemy budownictwa i inżynierii środowiska. Rzeszów, September 2000, s Dziopak J., Neverova-Dziopak E.: O efektywnych sposobach odprowadzania wód opadowych ze zlewni miejskich. VI Konferencja Naukowa Rzeszowsko-Lwowsko-Koszycka nt. Aktualne problemy budownictwa i inżynierii środowiska, Lwów, września, 2001, s Neverova-Dziopak E.: Możliwości praktycznego wykorzystania kryterium integralnego do oceny stanu troficzności wód powierzchniowych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, nr 11/2002, s Dziopak J., Neverova-Dziopak E.: Możliwości modernizacji systemów kanalizacyjnychw centrach historycznych polskich miast. International scientific and Engineer Conference Reconstruction St- Petersburg, 1-3 october Dziopak J., Neverova-Dziopak E., Słyś D.: Grawitacyjno-pompowe zbiorniki retencyjne w systemach kanalizacji: Infrastruktura podziemna miast. Prace naukowe Instytutu Inżynierii Lądowej Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2002, s Dziopak J., Neverova-Dziopak E.: Nowe spojrzenie na problemy gospodarki wodno-ściekowej. Materiały XII Konferencji naukowo-technicznej nt. Problemy gospodarki wodno-ściekowej w regionach rolniczo-przemysłowych, Politechnika Białostocka, Białystok 2003, s Neverova-Dziopak E., Wajda A.: Analiza stanu troficzności rzeki Warty w obszarze Częstochowy. Czasopismo Uczelniane WSP Chemia i Ochrona Środowiska, 2003, s Neverova-Dziopak E., Tsvetkova L.I., Alexejev M.I.: Ecological Capacity of Water Body as a Criterion of Permissible Discharges of Nutrients. Book of Proceedings of 3rd Symposium Quality and Management of Water Resources, Italian-Russian Institute of Ecological Researches and St. Petersburg State University, St. Petersburg, June 16-18, 2005, p Neverova-Dziopak E.: New Approaches to Estimation of Permissible Discharges of Biogenic Matters of Water Bodies (example of the Neva Estuary of the Baltic Sea). Environment Protection Engineering (EPE), Wrocław, 2007, vol. 33, No 1, p Neverova-Dziopak E., New Approaches to Estimation of Permissible Biogenic Loads to Water Bodies. The Annual International Environmental Forum "Baltic Sea Day 2008 in Saint Petersburg, March 2008, s Bergier T., Włodyka-Bergier A.: Aliphatic hydrocarbons C7 C30 removal from motorway runoff on constructed wetlands. Polish Journal of Environmental Studies, 2009, vol. 18, no. 2B, pp Włodyka-Bergier A., Bergier T.: The Occurrence of Haloacetic Acids in Krakow Water Distribution System. Archives of Environmental Protection, 2011, Vol. 37, No. 3, pp Włodyka-Bergier A. Bergier T.: Wpływ dezynfekcji wody promieniami nadfioletowymi na potencjał tworzenia halogenowych produktów chlorowania w sieci wodociągowej. Ochrona Środowiska, 2013, vol. 35, nr 3, s Cvetkova L. I., [et al.], Neverova-Dziopak E.: Influence of wastewater discharge from Saint- Petersburg on eutrophication of the Neva Bay. Vestnik Graždanskih Inženerov = Bulletin of Civil Engineers, 2012, no 1, s Odwodnieniowy wpust separacyjny wynalazca: Słyś Daniel, Neverova-Dziopak Elena. Int.Cl.: E03F 7 / 8

8 5/046\textsuperscript{( )}. Opis zgłoszeniowy wynalazku; PL A1; Opubl Zgłosz. nr P z dn // Biuletyn Urzędu Patentowego; 2013, nr 3, s Dziopak E., Cierlikowska P., Wpływ modernizacji wybranej oczyszczalni ścieków na stan troficzny wód odbiornika. Ochrona Środowiska, 2014, vol. 36, nr 2, s Włodyka-Bergier A., Rajca M., Bergier T.: Removal of halogenated by-products precursors in photocatalysis process enhanced with membrane filtration. Desalination and Water Treatment, 2014, 52 (19-21), pp Neverova-Dziopak E., Preisner M., Analiza metod ustalania warunków wprowadzania ścieków komunalnych do odbiorników w wybranych państwach. Ochrona Środowiska, 2015, vol. 37, nr 1, s Informacje dodatkowe Obecność na wszystkich laboratoriach jest obowiązkowa. W przypadku usprawiedliwionej nieobecności jedne zajęcia można odrobić pod koniec semestru. Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Przygotowanie do zajęć Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Wykonanie projektu Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach projektowych Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 11 godz 42 godz 10 godz 8 godz 16 godz 10 godz 18 godz 8 godz 10 godz 133 godz 5 ECTS 8 / 8