Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Technologia oczyszczania ścieków i unieszkodliwiania osadów

Koordynator przedmiotu:

dr hab. inż. Jolanta Podedworna, prof. nzw.PW

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia I stopnia

Program:

Inżynieria Środowiska

Grupa przedmiotów:

Kierunkowe i Specjalizacyjne

Kod przedmiotu:

1110-ISISW-ISP-5302

Semestr nominalny:

5 / rok ak. 2020/2021

Liczba punktów ECTS:

5

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

Obecność na wykładach - 30 h, Obecność na laboratoriach – 45 h, Zapoznanie się ze wskazaną literaturą – 15 h, Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych – 15 h, Przygotowanie raportów z ćwiczeń laboratoryjnych - 15 h, Przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie – 25 h, Razem - 145 h

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

3

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

2

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium45h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Chemia środowiska, Biologia

Limit liczby studentów:

brak

Cel przedmiotu:

Zapoznanie studentów z charakterystyką ilościową i jakościową ścieków komunalnych, obowiązującymi wymaganiami prawnymi dotyczącymi stopnia ich oczyszczania przed odprowadzeniem do odbiorników naturalnych, mechanicznymi, chemicznymi i biochemicznymi procesami jednostkowymi stosowanymi w oczyszczaniu ścieków komunalnych, a także z technologiami biologicznego ich oczyszczania metodą osadu czynnego i złoża biologicznego oraz konwencjonalnymi i nowoczesnymi układami technologicznymi do usuwania związków węgla organicznego, azotu i fosforu. Omówienie miejsc powstawania oraz charakterystyki ilościowej i jakościowej osadów ściekowych, procesów jednostkowych i podstawowych układów technologicznych ich unieszkodliwiania i utylizacji. W ramach zajęć laboratoryjnych nabycie umiejętności prowadzenia badań technologicznych mechanicznego i biologicznego oczyszczania ścieków oraz przeróbki osadów ściekowych, a także interpretacji wyników analizy fizyczno-chemicznej ścieków i osadów pod kątem prawidłowości przebiegu i uzyskiwanej efektywności procesów jednostkowych.

Treści kształcenia:

Program wykładu: 1. Charakterystyka ilościowa i jakościowa ścieków komunalnych. Wprowadzenie pojęć: stężenie zanieczyszczeń, wskaźnik zanieczyszczeń, ładunek zanieczyszczeń, jednostkowy ładunek zanieczyszczeń. Określenie relacji pomiędzy wskaźnikami zanieczyszczeń organicznych i związków biogennych. 2.Rodzaje odbiorników ścieków, wpływ ścieków na odbiornik, procesy samooczyszczania wód odbiornika. Warunki odprowadzania ścieków oczyszczonych do odbiorników-omówienie obowiązujących przepisów prawnych w kraju i UE . Wprowadzenie określenia Równoważnej Liczby Mieszkańców (RLM). Schemat blokowy mechaniczno-biologicznej i mechaniczno-biologiczno-chemicznej oczyszczalni ścieków komunalnych. 3. Rozróżnienie pojęć: mechaniczne oczyszczanie ścieków (urządzenia do mechanicznego oczyszczania ścieków) i mechaniczne procesy jednostkowe oczyszczania ścieków: rozdzielanie układów niejednorodnych za pomocą przegród (cedzenie, filtracja, procesy membranowe); rozdzielanie frakcji z wykorzystaniem różnicy gęstości (sedymentacja zawiesin ziarnistych, sedymentacja zawiesin kłaczkowatych, sedymentacja strefowa, flotacja, koalescencja). Sposoby postępowania z zanieczyszczeniami usuwanymi podczas mechanicznego oczyszczania ścieków (skratki, piasek, tłuszcze, osady wstępne). 4. Fizyczno-chemiczne procesy oczyszczania ścieków (koagulacja, strącanie chemiczne związków węgla i fosforu). Miejsca stosowania chemicznego oczyszczania ścieków w łańcuchu technologicznym oczyszczalni, określenie stosowanych reagentów, sposób doboru dawki reagentu. 5. Biochemiczne procesy jednostkowe oczyszczania ścieków: usuwanie związków węgla organicznego (tlenowe i beztlenowe procesy przemiany materii); usuwanie związków azotu (amonifikacja; asymilacja azotanów; nitryfikacja; denitryfikacja dysymilacyjna; biologiczne usuwanie związków fosforu (zasada procesu, zjawisko uprzywilejowanej selekcji bakterii akumulujących fosforany, nadmiarowy pobór ortofosforanów w warunkach tlenowych i anoksycznych); porównanie biologicznego i chemicznego usuwania fosforu (wady i zalety). 6. Biologiczne oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego: parametry technologiczne procesu, rozwiązania techniczne i systemy technologiczne bioreaktorów osadu czynnego-układy przepływowe i porcjowe, rozwiązania do usuwania węgla, węgla i azotu, węgla i fosforu, węgla , azotu i fosforu. Wprowadzenie pojęć recyrkulacja wewnętrzna ścieków i recyrkulacja zewnętrzna osadu, denitryfikacja wstępna, symultaniczna i wtórna. Podstawowe mechanizmy selekcji wykorzystywane w kontroli puchnięcia osadu spowodowanego przez mikroorganizmy nitkowate (selekcja kinetyczna, selekcja metaboliczna), podstawowe konfiguracje reaktorów z osadem czynnym wspierające wzrost bakterii kłaczkujących. 7. Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych (biocenoza osiadła). Tworzenie błony, grubość błony a limitowanie transportu substratu w biofilmie, warunki oczyszczania ścieków w błonie. Rodzaje złóż biologicznych, charakterystyka, parametry technologiczne. Zasada napowietrzania złóż. Systemy i rozwiązania technologiczne reaktorów z błoną biologiczną (złoża zraszane, tarczowe, fluidalne. Omówienie technologii złoża ruchomego. 8. Przykłady rozwiązań hybrydowych wykorzystujących biocenozę osiadłą i osad czynny (układy dwuzbiornikowe i jednozbiornikowe typu IFAS). Korzyści wynikające z zastosowania układów hybrydowych. Omówienie procesów: denitryfikacji defosfatacyjnej i ANAMMOX. 9. Osady ściekowe, jako produkt uboczny oczyszczania ścieków komunalnych: miejsca powstawania osadów, oraz podstawowe procesy ich przeróbki.: kondycjonowanie, zagęszczanie, stabilizacja biologiczna w warunkach tlenowych i beztlenowych, stabilizacja chemiczna, odwadnianie końcowe. Podstawowe informacje o utylizacji osadów w świetle uwarunkowań prawnych (procesy termiczne, utylizacja agrotechniczna). Ćwiczenia laboratoryjne: 1.Wprowadzenie teoretyczne do zadań technologicznych realizowanych w ramach ćwiczeń. Przypomnienie zasad BHP przy pracy w laboratorium. Analiza fizykochemiczna ścieków komunalnych-(4 godz) 2.Mechaniczne oczyszczanie ścieków-wyznaczenie efektywności sedymentacji zawiesin w lejach Imhoffa bez wspomagania i z zastosowaniem napowietrzania oraz strącania chemicznego.-(5 godz) 3.Biologiczne oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego. Wyznaczanie parametrów technologicznych procesu. Określenie efektywności oczyszczania z uwzględnieniem procesów usuwania węgla, amonifikacji, nitryfikacji i denitryfikacji symultanicznej (bilans azotu).-(5 godz) 4.Biologiczne oczyszczanie ścieków metodą złoża biologicznego. Wyznaczanie parametrów technologicznych procesu. Określenie efektywności oczyszczania z uwzględnieniem procesów usuwania węgla, amonifikacji, nitryfikacji i denitryfikacji symultanicznej (bilans azotu)-(5 godz) 5.Chemiczne strącanie fosforu. Wyznaczanie dawki teoretycznej reagentu (koagulantu). Dobór dawki optymalnej-(5 godz) 6.Defosfatacja biologiczna. Wyznaczanie efektywności procesów uwalniania ortofosforanów w warunkach beztlenowych i wiązania w warunkach tlenowych. Efektywność obniżania zawartości związków organicznych w warunkach beztlenowych i tlenowych-(5 godz). 7.Grawitacyjne zagęszczanie osadów ściekowych bez wspomagania i po wstępnym kondycjonowaniu chemicznym polielektrolitem. Wyznaczanie efektywności zagęszczania , optymalnej dawki polielektrolitu, optymalnego czasu zagęszczania-(5 godz). 8.Mechaniczne odwadnianie osadów ściekowych z wykorzystaniem próżni i siły odśrodkowej. Wyznaczanie efektywności odwadniania-(5 godz). 9.Ocena porównawcza podatności osadów na odwadnianie na podstawie testu czasu ssania kapilarnego (CSK) -(5 godz). 10.Kolokwium-(2 godz).

Metody oceny:

wykład (W): egzamin pisemny; ćwiczenia laboratoryjne (L): obecność na wszystkich zajęciach, ustna odpowiedź przed i po zajęciach, zaliczenie sprawozdań z kolejnych ćwiczeń i pisemnego kolokwium końcowego; ocena łączna = 0,6*W+0,4*L

Egzamin:

tak

Literatura:

1. K i K.R. Imhoff: Kanalizacja miast i oczyszczanie scieków. Poradnik, Oficyna Wydawnicza Projprzem-EKO, Bydgoszcz 1996. 2. Praca zbiorowa pod red. K. Mikscha i J. Sikory: Biotechnologia ścieków. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2010. 3. Łomotowski J., Szpindor A.:Nowoczesne systemy oczyszczania ścieków. Arkady, Warszawa 1999. 4. Klimiuk E., Łebkowska M.: Biotechnologia w ochronie środowiska. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2003. 5. Sadecka Z.: Podstawy biologicznego oczyszczania scieków. Wyd. Seidel-Przywecki, Warszawa 2010. 6. Henze M. i in. : Oczyszczanie ścieków miejskich, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2002. 7. Apolinarski M., Bartkiewicz B., Wąsowski J.: Ćwiczenia laboratoryjne z technologii ścieków, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001. 8. Bień J.: Osady ściekowe. Teoria i praktyka, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2002. 9. Podedworna J., Umiejewska K.:Technologia osadów ściekowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008. 10. Podedworna J., Umiejewska K.: Laboratorium z technologii osadów ściekowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.

Witryna www przedmiotu:

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01

Zna aktualnie obowiązujące w Europie i w Polsce wymagania dotyczące stopnia oczyszczania ścieków przed ich odprowadzaniem do odbiorników naturalnych. Zna obecnie powszechnie wykorzystywane technologie i układy technologiczne wysoko efektywnego oczyszczania ścieków komunalnych z usuwaniem węgla organicznego, azotu i fosforu do poziomu dyktowanego obowiązującym prawem.
Weryfikacja: egzamin pisemny z wykładów
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W07, IS_W20
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W02

Zna zasady i warunki przebiegu procesów jednostkowych oczyszczania ścieków (mechanicznych, biologicznych i chemicznych) wykorzystywanych w tych technologiach a także podstawowych procesów przeróbki osadów ściekowych.
Weryfikacja: egzamin pisemny, kolokwium zaliczeniowe na ćwiczeniach laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W20
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W03

Zna parametry technologiczne przebiegu oczyszczania ścieków i głównych urządzeń, w których prowadzone są procesy oczyszczania, a także metody oceny efektywności przebiegu poszczególnych procesów jednostkowych
Weryfikacja: egzamin pisemny, kolokwium zaliczeniowe na ćwiczeniach laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W20
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W04

Posiada podstawową wiedzę na temat nowych procesów wykorzystywanych w technologii biologicznego oczyszczania ścieków i możliwości ich zastosowania do modernizacji starych oczyszczalni oraz zwiększenia efektywności oczyszczania ścieków w obiektach nowo projektowanych
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_W20
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01

Potrafi samodzielnie wykonać analizę fizyczno-chemiczną ścieków
Weryfikacja: ustna odpowiedź po każdych zajęciach laboratoryjnych z kontrolą uzyskanych wyników
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U02

Potrafi opisać przebieg i ocenić efektywność procesów jednostkowych (fizycznych, chemicznych i biologicznych) realizowanych w układach technologicznych oczyszczania ścieków komunalnych.
Weryfikacja: ustna odpowiedź po każdych zajęciach laboratoryjnych z kontrolą uzyskanych wyników, sprawozdania z kolejnych ćwiczeń laboratoryjnych, kolokwium końcowe na zajęciach laboratoryjnych, egzamin pisemny z wykładów
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U03

Potrafi policzyć i ocenić wielkości parametrów technologicznych charakteryzujących proces oczyszczania ścieków realizowany metodą osadu czynnego lub złoża biologicznego
Weryfikacja: sprawozdania z kolejnych ćwiczeń laboratoryjnych, kolokwium końcowe na zajęciach laboratoryjnych, egzamin pisemny z wykładów
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U05, IS_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U04

Potrafi przeprowadzić ocenę skuteczności technologicznej określonego urządzenia wchodzącego w skład całego układu technologicznego. Potrafi dokonać całościowej analizy wyników oczyszczania ścieków, odnosząc się do obowiązujących przepisów prawnych oraz napisać raport z przeprowadzonych samodzielnie badań formułując wnioski końcowe.
Weryfikacja: ustna odpowiedź po zajęciach laboratoryjnych , sprawozdania z kolejnych ćwiczeń laboratoryjnych, kolokwium końcowe na zajęciach laboratoryjnych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U06, IS_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U05

Potrafi narysować i opisać podstawowe układy technologiczne do oczyszczania ścieków komunalnych służące osiągnięciu określonego celu (usuwanie tylko związków węgla organicznego, usuwanie związków węgla organicznego i jednego z biogenów, zintegrowane usuwanie związków węgla organicznego, azotu i fosforu)
Weryfikacja: egzamin z wykładów
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01

Uczestnicząc w zespołowej pracy podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych ma świadomość odpowiedzialności za uzyskiwane przez siebie wyniki w kontekście końcowego odbioru i oceny wspólnie pisanego sprawozdania z realizacji określonych zadań technologicznych.
Weryfikacja: wspólne sprawozdanie z realizacji danego zadania laboratoryjnego
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka K02

Ma świadomość wagi formułowanych przez siebie wniosków (wynikających z analizy wyników badań) w kontekście podejmowania decyzji o wyborze określonego układu technologicznego oczyszczania ścieków i ewentualnych jej negatywnych następstw społecznych i ekonomicznych w przypadku gdyby nie została podjęta właściwie.
Weryfikacja: odpowiedź ustna po zakończeniu ćwiczenia laboratoryjnego, sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego
Powiązane charakterystyki kierunkowe: IS_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe: