I Budowa i właściwości fizykochemiczne wody 1. Budowa cząsteczki H 2 O a) klasyczny model budowy cząsteczki H 2 O, b) budowa cząsteczki H 2 O na gruncie teorii kwantowej, c) cząsteczka H 2 O jako dipol, d) wiązanie wodorowe i jego rola w procesie asocjacji cząsteczek wody. 2. Modele struktury ciekłej wody 3. Właściwości fizykochemiczne wody a) zależność gęstości wody od temperatury, b) zależność c p wody od temperatury, c) napięcie powierzchniowe, lepkość, moment dipolowy i stała dielektryczna wody, d) zmiany objętości właściwej i gęstości wody podczas krzepnięcia. 4. Woda jako akumulator ciepła a) ciepło właściwe wody, b) ciepło parowania wody, c) znaczenie właściwości cieplnych wody dla kształtowania klimatu na Ziemi, d) wykorzystanie wody w procesach chłodzenia (chłodzenie pośrednie, chłodzenie bezpośrednie, chłodzenie wyparkowe). 5. Wyjaśnienie pozornych anomalii we właściwościach i zachowaniu się wody a) maksimum gęstości wody w temperaturze około 4 0 C, b) minimum ciepła właściwego w temperaturze około 37 0 C, c) zwiększanie objętości podczas krzepnięcia, d) wysokie wartości temperatury topnienia i temperatury parowania w porównaniu z cząsteczkami o zbliżonej wielkości. 6. Zasoby wody na Ziemi a) całkowite zasoby wody na Ziemi, b) wody słone i wody słodkie, c) zanieczyszczenia wód powierzchniowych. 7. Twardość wody a) rodzaje twardości wody, b) twardość przemijająca i nieprzemijająca (trwała), c) twardość wody a jej przydatność do celów użytkowych, d) sposoby usuwania twardości. 8. Zanieczyszczenia wód powierzchniowych a) czynniki wpływające na zanieczyszczenie wód powierzchniowych, b) zanieczyszczenia nieorganiczne, c) zanieczyszczenia organiczne, d) klasy czystości wód. 9. W naczyniu znajduje się woda, w której pływa kostka lodu. Czy po stopieniu się lodu poziom wody w naczyniu się zmieni? a) odpowiedź uzasadnić, b) ewentualnie uwzględnić temperaturę jaką ma woda w naczyniu. 10. Znaczenie wody w przemyśle chemicznym i energetyce a) woda jako rozpuszczalnik, b) woda jako surowiec do produkcji pary technologicznej i do produkcji energii elektrycznej, c) woda jako czynnik chłodzący, d) sposoby chłodzenia z wykorzystaniem wody (np. w koksowni lub elektrociepłowni).
II Analityka wód i ścieków 1. Zasady pobierania próbek wód i ścieków do analizy a) naczynia do pobierania próbek, b) ogólne zasady pobierania próbek z wód powierzchniowych (stojących i płynących) oraz ze ścieków przemysłowych (rodzaje próbek ścieków), c) zasady pobierania próbek wody do oznaczeń specjalnych (np. oznaczenie zawartości gazów rozpuszczonych), d) przechowywanie i utrwalanie próbek wód i ścieków. 2. Badania fizyczne wody 3. Chemiczne zapotrzebowanie tlenu i utlenialność a) definicje (ChZT, utlenialność), b) metody oznaczania: dwuchromianowa, nadmanganianowa, c) omówić chemizm jednej z metod, d) znaczenie wskaźnika ChZT. 4. Biochemiczne zapotrzebowanie tlenu a) definicja, b) metody wyznaczania, c) analogia BZT do procesów samooczyszczania, d) znaczenie wskaźnika BZT 5 i ChZT:BZT 5 w ocenie jakości ścieków. 5. Fenole i substancje bromujące się a) charakterystyka fenoli, występowanie w ściekach karbochemicznych, b) oznaczanie fenoli metodą 4-aminoantypirynową, c) substancje bromujące się definicja, występowanie w ściekach karbochemicznych, d) oznaczanie zawartości substancji bromujących się w ściekach. 6. Usuwanie fenoli z koksowniczych wód poprocesowych a) powstawanie fenoli w procesie koksowania, b) ładunek fenoli w ściekach koksowniczych, c) metody ekstrakcyjne i biologiczne wykorzystywane do usuwania fenoli ze ścieków, d) porównanie metod ekstrakcyjnych z biologicznymi usuwania fenoli ze ścieków. 7. Syntetyczne wskaźniki oceny zanieczyszczeń wód i ścieków a) chemiczne zapotrzebowanie tlenu ChZT, b) biochemiczne zapotrzebowanie tlenu BZT 5, c) ogólny węgiel organiczny OWO, d) inne wskaźniki. 8. Oznaczanie różnych form azotu w wodach i ściekach a) formy występowania azotu w wodach i ściekach, b) azot organiczny, azot amonowy, c) azot azotanowy (III), d) azot azotanowy (V). 9. Oznaczanie zawartości cyjanków i rodanków w ściekach a) metody kolorymetryczne, b) ogólne zasady sporządzania krzywych kalibracyjnych (wzorcowych), c) kolorymetryczne oznaczenie rodanków, d) metody oznaczania zawartości cyjanków w ściekach. 10. Ogólne zasady oznaczania gazów rozpuszczonych w wodzie na przykładzie tlenu i chloru a) zasady pobierania próbek na analizę zawartości w nich gazów rozpuszczonych, b) oznaczenie zawartości tlenu rozpuszczonego w wodzie, c) zawartość chloru rozpuszczonego w wodzie.
III Fizykochemiczne metody oczyszczania ścieków 1. Podstawy teoretyczne procesu sedymentacji a) siły działające na cząstkę ciała stałego w cieczy, b) szybkość opadania cząstki, c) sposób wyznaczania szybkości opadania cząstki, d) sposób wyznaczania współczynnika oporu przepływu λ. 2. Opadanie zakłócone (skrępowane) a) opis opadania zakłóconego, b) czynniki decydujące o szybkości opadania skrępowanego, c) wzory opisujące opadanie skrępowane, d) flokulacja i flokulanty. 3. Zastosowanie sedymentacji w technologii oczyszczania ścieków a) zanieczyszczenia usuwane w procesie sedymentacji, b) urządzenia wykorzystywane w procesie sedymentacji (osadniki), c) usytuowanie procesu sedymentacji w ciągu technologicznym oczyszczania ścieków, d) wspomaganie (intensyfikacja) procesu sedymentacji. 4. Opis działania osadników radialnych i czynniki decydujące o ich skuteczności a) ideowy opis typowego osadnika radialnego, b) wydajność a skuteczność osadnika, c) wydzielanie i utylizacja osadów posedymentacyjnych. 5. Mechanizm procesu flotacji a) ciała zwilżalne (liofilowe, hydrofilowe) i niezwilżalne (liofobowe, hydrofobowe), b) graniczny kąt zwilżalności, c) naturalna flotacja, d) inwersja powierzchni w procesie flotacji. 6. Sposoby prowadzenia procesu flotacji a) flotacja bezciśnieniowa, b) flotacja ciśnieniowa, c) ozonoflotacja, d) elektroflotacja. 7. Flotacja ciśnieniowa a) zależność rozpuszczalności gazów w wodzie od ciśnienia i temperatury, b) sposoby realizacji przemysłowych procesu flotacji ciśnieniowej, c) zalety i wady flotacji ciśnieniowej w porównaniu z flotacją bezciśnieniową, d) zanieczyszczenia usuwane w procesie flotacji. 8. Charakterystyka zanieczyszczeń koloidalnych w ściekach a) definicja układów koloidalnych, b) przykłady układów koloidalnych, c) właściwości układów koloidalnych, d) sposoby destrukcji układów koloidalnych. 9. Koagulacja układów koloidalnych a) sposoby wywołania koagulacji koloidów, b) mechanizm koagulacji, c) koagulacja w technologii wód i ścieków, d) stosowane koagulanty i ich charakterystyka. 10. Zastosowanie koagulacji w uzdatnianiu wód i oczyszczaniu ścieków a) rola koagulacji w oczyszczaniu ścieków i uzdatnianiu wód, b) stosowane koagulanty i ich charakterystyka,
c) porównanie koagulantów glinowych i żelazowych, d) układy technologiczne (usytuowanie procesu koagulacji w technologii kompleksowego oczyszczania ścieków). 11. Adsorpcja w oczyszczaniu ścieków i uzdatnianiu wód a) zalety metod adsorpcyjnych (jakie zanieczyszczenia usuwają), b) wady metod adsorpcyjnych, c) metody statyczne, d) stosowane sorbenty w metodach statycznych. 12. Zastosowanie węgli aktywnych do oczyszczania ścieków a) równowagi adsorpcyjne (izotermy adsorpcji), b) kinetyka adsorpcji w roztworach wodnych, c) adsorpcja statyczna i dynamiczna, d) regeneracja węgli aktywnych. 13. Porównanie metod statycznych i dynamicznych w adsorpcyjnym oczyszczaniu ścieków a) opis metod statycznych i stosowanych w nich sorbentów, b) opis metod dynamicznych i stosowanych w nich sorbentów, c) porównanie metod statycznych i dynamicznych. 14. Regeneracja zużytych węgli aktywnych (granulowanych) i utylizacja pylistych a) regeneracja termiczna węgli aktywnych, b) regeneracja chemiczna węgli aktywnych, c) sposoby utylizacji zużytych pylistych węgli aktywnych. 15. Podstawy teoretyczne procesu wymiany jonowej a) wymieniacze jonowe ogólny schemat budowy, b) zapis ogólny reakcji przebiegających podczas wymiany jonowej, c) wpływ ph środowiska na przebieg wymiany jonowej. 16. Właściwości jonitów a) podstawowe definicje (kationity, anionity, amfolity, jonity bipolarne), b) podziały jonitów (ze względu na różne kryteria), c) właściwości jonitów, d) selektywność jonitów ze względu na grupy jonowymienne. 17. Zastosowanie wymiany jonowej do usuwania twardości wody a) parę słów o twardości wody, b) jakie jonity (z jakimi grupami funkcyjnymi) mogą byś stosowane, c) przygotowanie wody do procesu wymiany jonowej, d) przebieg wymiany jonowej podczas zmiękczania wody. 18. Dezynfekcja wody a) definicje, cel procesu, b) metody dezynfekcji (fizyczne i chemiczne), c) ogólne równanie różniczkowe opisujące proces dezynfekcji. 19. Dezynfekcja chemiczna i stosowane dezynfektanty a) charakterystyka stosowanych dezynfektantów (potencjał utleniający, współczynnik siły dezynfekującej...), b) porównanie dezynfekcji związkami chloru i ozonem, c) lokalizacja procesu dezynfekcji chemicznej w ciągu technologicznym uzdatniania wody. 20. Dobór metod oczyszczania ścieków w zależności od rodzaju występujących zanieczyszczeń a) schemat z wykładu, b) omówienie skrótowe mechanizmu poszczególnych procesów,
c) umiejętność wskazania procesu przydatnego do usuwania ze ścieków konkretnego rodzaju zanieczyszczeń. 21. Ogólna charakterystyka procesu filtracji a) filtracja jako współwystępowanie wielu zjawisk, b) charakterystyka zjawisk mających miejsce podczas filtracji: cedzenie, sedymentacja, flokulacja, kohezja, adhezja, dyfuzja. 22. Bilans masowy procesu filtracji a) równanie różniczkowe bilansu zawiesiny w oczyszczanej wodzie, b) długość cyklu filtracji jako funkcja jakości filtratu i oporu hydraulicznego złożą (pożądane wykresy). 23. Porównanie filtracji powolnej i pospiesznej a) charakterystyka filtrów pospiesznych, b) charakterystyka filtrów powolnych (biologicznych), c) porównanie filtrów powolnych i pospiesznych pod kątem: prędkości filtracji, skuteczności filtracji (stopnia usunięcia zanieczyszczeń), regeneracji filtrów, nakładów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. 24. Rodzaje filtrów i stosowanych materiałów filtracyjnych a) najczęściej stosowane materiały filtracyjne i ich właściwości, b) parametry charakteryzujące złoże filtracyjne (porowatość złoża, współczynnik równomierności złoża WR, średnica czynna złożą d 10 ), c) podział filtrów ze względu na różne rozwiązania konstrukcyjne (np. jedno- i wielowarstwowe, grawitacyjne i ciśnieniowe, otwarte i zamknięte). IV Metody membranowe 1. Ogólna charakterystyka metod membranowych a) ogólna charakterystyka metod membranowych (siła napędowa procesu), b) podział metod membranowych, c) zastosowanie metod membranowych w technologii uzdatniania wód, d) przygotowanie wody do procesów membranowych. 2. Odwrócona osmoza a) opis procesu osmozy: mechanizm, podstawowe prawo osmozy, przykłady osmozy w życiu codziennym, b) odwrócona osmoza: mechanizm, warunki prowadzenia procesu odwróconej osmozy, c) zastosowanie odwróconej osmozy, d) przygotowanie wody do procesu odwróconej osmozy. 3. Metody membranowe w odsalaniu wód a) podstawowe definicje (ciecz zasilająca, filtrat, permeat, ciecz zatężona), b) metody membranowe stosowane w odsalaniu wód, c) inne metody stosowane do odsalania wód (destylacja, wymiana jonowa itp.), d) porównanie metod membranowych z innymi sposobami odsalania wód. 4. Polaryzacja stężeniowa a) omówić w sposób ogólny przebieg odwróconej osmozy, b) gradient stężeń jako siła napędowa procesów dyfuzyjnych, c) rola dyfuzji w polaryzacji stężeniowej, d) skutki praktyczne występowania polaryzacji stężeniowej. 5. Charakterystyka membran stosowanych w procesach membranowych a) budowa membran półprzepuszczalnych, b) cechy dobrej membrany, c) moduły membranowe i ich charakterystyka.
6. Parametry opisujące ilościowo procesy membranowe a) definicje: współczynnika retencji R s, szybkość filtracji J v, przepuszczalność hydrauliczna membrany L p, stopień konwersji (odzysku) Y, b) wykorzystanie wartość parametrów z pkt. a do oceny procesów membranowych. 7. Charakterystyka procesu ultrafiltracji a) definicja procesu ultrafiltracji, b) charakterystyka procesu UF, c) porównanie UF z innymi procesami pod względem wielkości rozdzielanych cząstek. 8. Charakterystyka procesu elektrodializy a) opis procesu dializy, b) opis procesu elektrodializy, c) zastosowania procesu elektrodializy, d) polaryzacja stężeniowa w elektrodializie. 9. Techniczne wykorzystanie różnych metod odsalania wód a) metody stosowane do odsalania (np. wymiana jonowa, destylacja, procesy membranowe), b) zakresy stosowania (opłacalności ekonomicznej) poszczególnych metod odsalania, c) ogólne wytyczne do wyboru najkorzystniejszej metody odsalania wody. 10. Porównanie odwróconej osmozy z ultrafiltracją a) krótka charakterystyka w/w metod, b) charakterystyka (porównanie) w/w metod pod kątem: wielkości zatrzymywanych cząstek, ciśnienia osmotycznego, ciśnienia roboczego, stosowanych membran, obszarów zastosowań. V Procesy biologiczne w oczyszczaniu ścieków 1. Samooczyszczanie się wód powierzchniowych a) procesy składające się na samooczyszczanie wód powierzchniowych, b) eliminacja zanieczyszczeń w procesie samooczyszczania, c) kinetyka procesu samooczyszczania na przykładzie zmian BZT w czasie. 2. Opis rozwoju mikroorganizmów w środowisku wodnym a) warunki niezbędne do rozwoju mikroorganizmów w środowisku wodnym, b) opis ilościowy przyrostu biomasy, c) parametry charakteryzujące podatność danego związku chemicznego na biodegradację. 3. Proces amonifikacji a) ogólna definicja procesu amonifikacji, b) warunki przebiegu amonifikacji i ich wpływ na przebieg procesów enzymatycznych, c) chemizm procesu amonifikacji. 4. Proces nitryfikacji i denitryfikacji a) definicja w/w procesów, b) charakterystyka nitryfikacji (warunki, mikroorganizmy, przebieg procesu, ogólne równania reakcji), c) charakterystyka denitryfikacji (j.w.), d) połączenie procesu nitryfikacji i denitryfikacji w technologii oczyszczania ścieków. 5. Biodegradacja zanieczyszczeń organicznych a) ogólna definicja procesu biodegradacji związków organicznych, b) podatność poszczególnych grup związków organicznych na biodegradację, c) przebieg procesu biodegradacji (ogólne równanie reakcji biochemicznej, wpływ wybranych czynników na biodegradację), d) związki refrakcyjne. 6. Schematy technologiczne usuwania związków azotu metodami biologicznymi
a) krótko scharakteryzować procesy amonifikacji, nitryfikacji, denitryfikacji, b) przykłady schematów technologicznych usuwania związków azotu, c) ocena i porównanie przedstawionych rozwiązań. 7. Oczyszczanie biologiczne z wykorzystaniem osadu czynnego a) osad czynny charakterystyka, b) technologia biologicznego oczyszczania ścieków z wykorzystaniem osadu czynnego (omówić stosowane układy technologiczne: przygotowanie ścieków, warunki prowadzenia oczyszczania metodą osadu czynnego, postępowanie ze ściekami w kierunku wydzielenia osadu nadmiernego), c) osad nadmierny: ogólna charakterystyka, sposoby utylizacji. 8. Oczyszczanie biologiczne ścieków metodami złóż biologicznych a) charakterystyka złóż biologicznych (budowa, parametry, warunki pracy złoża), b) technologie biologicznego oczyszczania ścieków z wykorzystaniem złóż biologicznych, c) porównanie metody osadu czynnego z metodą złóż biologicznych. 9. Opis stosowanych układów technologicznych biologicznego oczyszczania ścieków a) cel metod biologicznych (jakie zanieczyszczenia są usuwane i jakie muszą być spełnione warunki techniczne do skutecznej pracy węzła biologicznego oczyszczania), b) opisać przykładowy schemat oczyszczania biologicznego metodą osadu czynnego, c) opisać przykładowy schemat oczyszczania biologicznego metodą złóż biologicznych (zraszanych). 10. Gospodarka osadami powstającymi podczas oczyszczania ścieków a) rodzaje osadów powstających podczas oczyszczania ścieków, b) charakterystyka w/w rodzajów osadów, c) możliwości utylizacji osadów, d) praktyka przemysłowa dotycząca utylizacji osadów.