Wykład 1: 4.10.2013r.

RODZAJE I ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA.

Do zanieczyszczen powietrza naleza:

-gazy i pary zwiazkow chemicznych (np. tlenki węgla -CO, CO2; siarki- SO i SO2; azotu; amoniak (NH3); fluor; węglowodory (łańcuchowe i aromatyczne) i ich chlorowe pochodne ; fenole.

-czastki stale nieorganiczne i organiczne (pyły- np.popiół lotny, sadza, pyły z produkcji cementu, pyły metalurgiczne, zwiazki ołowiu, zwiazki miedzi, chromu, kadmu i innych metali ciezkich.

-mikroorganizmy- wirusy, bakterie, grzyby, których rodzaj i ilosc odbiega od skladu naturalnej mikroflory powietrza;

-kropelki cieczy (kwasow, zasad, rozpuszczalnikow).

Wartosc emisji zanieczyszczen to ilosc zanieczyszczen wydalana do atmosfery w jednostce czasu, wyrazona w g/s, kg/h lub t/rok.

Charakterystyka poszczególnych zwiazkow chemicznych zanieczyszczajacych atmosfere:

-zwiazki siarki: SO, SO2, SO3, H2S, H2SO4, siarczany różnych metali. SO2 -bezbarwny, silnie toksyczny gaz o duszacym zapachu. Wolno rozprzestrzenia się w atmosferze (duzy ciezar wlasciwy 2,93 kg/m3). Powstaje miedzy innymi w wyniku spalania paliw stalych i plynnych zanieczyszczonych siarką (wegiel, ropa naftowa).

Najwiekszy udzial w emisji SO2 ma przemysl paliwowo- energetyczny.

Opalana węglem elektrownia o mocy 1000 MW emituje do atmosfery w ciagu roku 140 tys. ton siarki (głównie SO2).

Dwutlenek siarki utrzymuje się w powietrzu przez 2-4 dni i może być przenoszony na duze odleglosci.

SO2 utlenia się do SO3, który reagujac z woda przechodzi w kwas siarkowy (H2SO4)- jeden ze skladnikow kwaśnych deszczy.

-związki azotu:

+NO (tlenek azotu) -bezbarwny i bezwonny.

+NO2 (dwutlenek azotu)- brunatny o duszacej woni.

Obydwa mogą utleniac się do pięciotlenku azotu (N2O5), który w obecnosci pary wodnej tworzy kwas azotowy (HNO3) -jeden ze skladnikow kwasnych deszczy.

-związki węgla:

+CO (tlenek węgla) - powstaje w wyniku niezupelnego spalania węgla lub jego zwiazkow.

Glownym zrodlem CO sa:

*spaliny z silnikow (glownie benzynowych) pojazdow mechanicznych;

*przemysl metalurgiczny, elektromaszynowy, materialow budowlanych;

*elektrociepłownie, elektrownie cieplne;

*koksownie, gazownie, paleniska domowe.

Tlenek wegla jest gazem silnie toksycznym, nie posiada smaku, zapachu ani barwy- zmysly ludzkie nie ostrzegają przed nim.

CO2 (dwutlenek wegla) - powstaje w procesach spalania paliw stalych, cieklych i gazowych oraz w procesach oddychania organizmow zywych.

CO2 w atmosferze nie stanowi bezpośredniego zagrożenia pod warunkiem ze nie nastapi naruszenie równowagi biologicznej spowodowanej jego nadmierna iloscia. Pelni funkcje naturalnej izolacji termicznej (efekt cieplarniany) oraz bierze udzial w procesie fotosyntezy.

-wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA): zwiazki zbudowane z wegla i wodoru, zawierajace w czasteczce kilka pierscieni aromatycznych.

W powietrzu znajduja się w wyniku:

*parowania lub spalania paliw (glownie wegla, ropy naftowej i ropopochodnych);

*palenia tytoniu.

Jednym z najbardziej niebezpiecznych jest 3-4-benzopiren kancerogenny.

Źródła zanieczyszczen powietrza:

1. Zrodla naturalne :

• Wulkany (ok.450 czynnych), emituja popioly i gazy (CO2, SO2, H2S i inne);

• Pożary lasów, sawann i stepów (CO2, CO i pyly);

• Bagna (CH4 -metan, CO2, H2S, NH3);

• Gleby i skały ulegajace erozji, burze piaskowe (globalnie do 700 mln ton pyłów w roku);

• Tereny zielone z których pochodza pylki roslinne;

2. Źródła antropogeniczne (powstaja w wyniku dzialalnosci czlowieka) :

• Energetyczne -spalanie paliw;

• Przemysłowe- procesy technologiczne w zakladach chemicznych, rafineriach, hutach, kopalniach, cementowniach;

• Komunikacyjne- glownie transport samochodowy, wodny, lotniczy i koleje;

• Komunalne - gospodarstwa domowe oraz gromadzenie i utylizacja odpadow i sciekow (np.wysypiska);

Zalezne od zasiegu źródła zanieczyszczeń mogą być: punktowe (komin), liniowe (szlak komunikacyjny), powierzchniowe (otwarty zbiornik z lotna substancja).

Zjawiska w atmosferze zwiazane z zanieczyszczeniem powietrza:

*smog -gromadzenie się duzych ilosci zanieczyszczen w obnizeniach terenu, na niewielkiej powierzchni, przy bezwietrznej pogodzie.

* efekt cieplarniany- zatrzymywanie w atmosferze nadmiernych ilosci ciepla; wywoluja go wystepujace w atmosferze gazy (CO2, NH3, NO, freony) absorbujace promieniowanie podczerwone odbite od powierzchni Ziemi;

* kwasne deszcze- wywoluja zwiazki siarki i azotu;

*dziura ozonowa- ubytki w warstwie ozonowej wywolane tlenkami azotu, freonu.

Kwaśne deszcze to opady atmosferyczne zawierające w kroplach wody zaabsorbowane gazy- dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu i inne bezwodniki kwasowe oraz produkty ich reakcji w atmosferze- słabe roztwory kwasu siarkowego (IV), znacznie groźniejszego kwasu siarkowego (VI), kwasu azotowego (V).

Zapobieganie występowaniu kwaśnych deszczy:

-budowa instalacji wyłapujących tlenki siarki i azotu ze spalin emitowanych do atmosfery;

-ograniczaniu spalania paliw zawierających siarkę i jej związki głównie węgla brunatnego i kamiennego;

-wykorzystanie alternatywnych źródeł energii.

Przeciwdziałanie występowaniu kwaśnych deszczy powinno mieć charakter międzynarodowy, ponieważ nierzadko opady kwaśnego deszczu trafiają na obszary znacznie oddalone od źródeł zanieczyszczeń atmosfery.

Dziura ozonowa- zjawisko zmniejszania się stężenia ozonu w stratosferze atmosfery ziemskiej.

W 1982 roku dr Farman w czasie badań na Antarktydzie Zachodniej odkrył, że znaczna część pokrywy ozonowej nad biegunem zanikła. Przez następne lata dziura ozonowa nad biegunem powiększyła się tak, że w październiku 1987 roku ilość ozonu była tam o 50% mniejsza niż przed jej odkryciem, w 1989 roku w wyższych warstwach zanikło nawet ponad 95% ozonu.

Skutki powstania dziury ozonowej:

-wzrost temperatury ziemi → zmiana klimatu, wzmożone parowanie, wzrost powierzchni obszarów suchych;

-niszczenie chlorofilu → zmniejszenie ilości roślin na lądzie;

-niszczenie planktonu → przerwanie łańcucha pokarmowego;

-osłabienie układu odpornościowego zwierząt → wzrost zachorowań i śmiertelności;

-oddziaływanie na atmosferę → powstanie smogu fotochemicznego w miastach;

Dziura ozonowa powstaje wskutek niszczenia warstwy ozonowej przez związki chemiczne zwane freonami.

Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego:

-freony ulegają fotolizie, uwalniane zostają atomy chloru;

-chlor wchodzi w reakcje z ozonem tworząc równie aktywny tlenek chloru (ClO) oraz tlen (O2);

-reakcja dwóch cząsteczek tlenku chloru prowadzi do powstania cząsteczki dwutlenku chloru (ClO2);

-uwalniany jest kolejnego atom chloru, który rozbija następne cząsteczki ozonu;

-oprócz tego dwutlenek może ulegać rozpadowi na atom chloru oraz dwuatomową cząsteczkę tlenu;

Wśród gazów wywierających niszczący wpływ na warstwę ozonową największy udział mają:

-freony (CFC- są pochodnymi chlorowcowymi węglowodorów nasyconych);

-halony;

-tlenki azotu;

Efekt cieplarniany- wzrost temperatury planety spowodowany zwiększoną koncentracją dwutlenku węgla (lub innych gazów nieprzezroczystych dla podczerwonego promieniowania- tzw gazów cieplarnianych), jeden z negatywnych skutków skażenia środowiska naturalnego.

Przyczyny efektu cieplarnianego:

-wycinanie lasów, wielkie pożary, spalanie paliw → CO2, para wodna;

-chłodnictwo, pożarnictwo, pianki, aerozole → freony, halony,

-motoryzacja, elektrociepłownie, nawozy azotowe → CO2, tlenki azotu;

-działalność powodująca wzrost stężenia tlenków azotu i węglowodorów → ozon w przyziemnych warunkach atmosfery;

-procesy gnilne, uszkodzenia gazociągów, górnictwo → metan i in węglowodory, CO2, tlenki azotu;

-gospodarstwa domowe, wzrost hodowli bydła;

-ryżowiska, bagna, tereny podmokłe, wysypiska;

Skutki efektu cieplarnianego:

-topnienie się lodowców, podniesienie się poziomu mórz= utrata terenów mieszkalnych, zatapianie wysp i lądów;

-wysychanie rzek i jezior oraz wzrost ilości terenów suchych= niedostatek żywności, głód;

-zwiększone parowanie, wzrost opadów na północy= powodzie, huragany, oberwanie chmury, wzrost zachmurzenia;

-zmiana środowiska na kuli ziemskiej= przemieszczanie się roślin i zwierząt, wymieranie gatunków;

Sposoby ograniczenia emisji zanieczyszczeń powietrza ze źródeł antropogenicznych:

-wzbogacanie paliw, np. odsiarczanie węgla energetycznego;

-zmiana stosowanych surowców, np. spalanie paliw o wyższej jakości w okresie niekorzystnych warunków meteorologicznych;

-zmiana procesów technologicznych;

-hermetyzacja procesów technologicznych i oczyszczanie gazów odlotowych;

-oczyszczanie gazów spalinowych (odpylanie i odsiarczanie spalin);

-utylizacja odpadów przemysłowych i komunalnych, wykorzystanie niekonwencjonalnych źródeł energii (np. energia słoneczna, energia wiatru);

Jeden przelot nad Atlantykiem samolotu pasażerskiego pochlania 60 tys. litrów paliwa (więcej niż 1 kierowca zużyje w ciągu 50 lat). Samoloty pasażerskie niszczą atmosferę w stopniu 4 razy większym niż czynią to zakłady przemysłowe.

Metody oczyszczania przemysłowych gazów odlotowych:

1.procesy fizyczne: adsorpcja, absorpcja, kondensacja, separacja membranowa

2.procesy chemiczne - procesy, w których przebiegają reakcje chemiczne;

* procesy spalania bezpośredniego i termicznego ,

*Metody katalityczne - spalanie (utlenianie) katalityczne, redukcja katalityczna, rozkład katalityczny

*Metody biologiczne

Podstawowe pojęcia:

• Absorpcja- jest procesem, w którym cząsteczki (lub cząstki, fragment cząsteczki- rodnik, atom) jednej substancji zostaja związane na powierzchni innej substancji;

• Absorbat- substancja, która ulega związaniu na granicy faz;

• Absorbent- substancja na powierzchni, której następuje proces adsorpcji;

Adsorpcja jest procesem egzotermicznym.

Proces odwrotny- desorpcji jest endotermiczny.

Etapy procesu adsorpcji:

a.Dyfuzja cząstek z wnętrza fazy gazowej do powierzchni zewnętrznej

b.Dyfuzja cząstek w porach adsorbenta do jego powierzchni wewnętrznej

c.Adsorpcja fizyczna cząstek na powierzchni adsorbenta

Zwiększenie czynności adsorpcji:

- zwiększenie powierzchni międzyfazowej

-zwiększenie burzliwości przepływu

Adsorbenty:

• Węgiel aktywny- powierzchnie właściwe węgli aktywnych sięga 1000 m2/g, stosowany w procesach oczyszczania gazów musi mieć postać ziarnistą i odpowiednią wytrzymałość mechaniczną;

• Absorbenty: krzemowe- silikożel, ziemia Fullera, tl. Glinu

• Absorbenty glinowo krzemianowe - sita molekularne- zeolity syntetyczne o strukturze, w której wolne przestrzenie tworzą komory i kanały o ściśle określonych kształtach i wymiarach Mx/n (Alo2)x (SiO2)yI, z H2O

Absorpcja- dyfuzyjne przenoszenie cząsteczek substancji z jednej fazy (gazowej) przez granice faz w objętości drugiej fazy (cieczy) wywołane różnicą stężeń w obu fazach. Czyli absorpcja polega na pochłanianiu zanieczyszczeń gazowych przez ciecz (absorbent).

Absorpcja zastosowanie:

-stężenie zanieczyszczeń wynosi kilka procent;

-gazy rozcieńczone gdy zanieczyszczenia są ławo rozpuszczalne w absorbencie;

Absorbenty: woda, roztwory kwasów, zasad, soli o właściwościach utleniających lub redukujących, związki organiczne.

Produkt absorpcji- obojętny dla środowiska nie stanowi ponownego problemu do utylizacji.

Zwiększenie szybkości absorpcji:

1.Zwiększenie powierzchni międzyfazowej;

2.Zwiększenie szybkości dyfuzji;

3.Absorpcja z reakcją chemiczną, np. z reakcją utleniacza- roztwory utleniające takie jak chlor, dwutlenek chloru, podchloryn sodu, nadmanganian potasu oraz obecnie najbardziej popularny ozon;.

4.Wprowadzenie do układu adsorpcyjnego gaz- cieczy, cząsteczek stałych, elementy obojętne chemicznie zwiększające burzliwość układu, katalizatory, substancje reaktywne chemicznie, sorbenty naturalne i syntetyczne oraz substancje biologicznie czynne.

Kondensacja- jest metodą usuwania z gazów odlotowych substancji o wysokich temperaturach wrzenia przez chłodzenie wodą lub powietrzem w wymiennikach ciepła . W metodzie kondensacji zanieczyszczeń gazowych stosuje się 2 metody chłodzenia: bezprzeponową i przeponową.

Spalanie- usuwanie z gazów odlotowych niebezpiecznych dla środowiska substancji palnych tj. węglowodany, tlenki węgla, rozpuszczalniki organiczne itp. W reakcji tej węglowodany są utleniane do CO₂ i H₂O. Spalaniu podlegać też mogą organiczne aerozolowe cząstki stałe, dymy, mgły i krople. Spalanie może być prowadzone jako bezpośrednie, termiczne, katalityczne.

Katalizą- nazywa się zjawisko zmiany szybkości reakcji chemicznych w wyniku oddziaływania na reagenty substancji zwanych katalizatorami.

Katalizator- definiuje się jako substancje, które zwiększa szybkość z jaką reakcja chemiczna osiąga stan równowagi, sama się jednak nie zużywa i której symbol nie występuje w równaniu stechiometrycznym.

Kataliza heterogeniczna-

Centrum aktywne- jest to atom lub grupa atomów powierzchni, która tworzy z substancjami wiązanie chemiczne prowadzące do powstania kompleksu przejściowego a następnie produktu

Większość katalizatorów stałych zawiera 3 typy składników:

1. substancja aktywna (0,1-100%)

2. nośnik

3. promotory

Etapy procesu katalizy na stałych katalizatorach porowatych

Dezaktywacja katalizatorów:

• blokowanie powierzchni przez depozyty pyłów

• koksowanie LZO (depozyty węglowe)

• sublimacja katalizatora

• spiekanie powierzchni aktywnych

• zatruwanie katalizatora (siarkowodór, siarczki organiczne, nieorganiczne , związki arsenu, związki fosforu ołowiu, rtęci)

PROCESY KATALITYCZNE W OCHRONIE ŚRODOWISKA

Reakcja katalityczna- stosowana w procesach usuwania tlenków azotu z gazów odlotowych polega na redukcji tlenków azotu za pomocą różnych reduktorów jak amoniaku, tlenku węgla lub węglowodorów w obecności katalizatorów

Rozkład katalityczny- tlenków azotu na azot i tlen w obecności katalizatorów

Utlenianie katalityczne- węglowodorów, tlenków węgla do ditlenku węgla i wody

Metody membranowe:

Separacja membranowa oparta jest ona na selektywnej przepuszczalności zanieczyszczeń z gazów odlotowych przez membrany.

Membrany: ceramiczne, polimerowe, układy wielostopniowe

Metody odsiarczania gazów odlotowych- w dużych elektrowniach rzędu 1000MW emitowane są do atmosfery strumienie spalin rzędu 5 mln m³/h

Metody odsiarczania dzieli się na:

• odpadowe

• regeneracyjne (bezodpadowe)

• mokre (absorpcyjne)

• suche (adsorpcyjne)

Przegląd absorpcyjnych metod odsiarczania spalin: (podział):

Metody mokre-adsorpcyjne:

A)Odpadowe- produkt odsiarczania (mieszanina gipsu, siarczynu wapnia i popiołów) wydalany jest w całości na składowiska, do wypełnień górniczych lub do morza, składowiska wymagają rekultywacji.

B)Półodpadowe- produktem jest gips CaSO₄^- 2H2O, który można wykorzystać np. w budownictwie; ale często jest składowany (mniejsze zagrożenie dla środowiska niż produkt odsiarczania metodą odpadową)

C)Bezodpadowe- absorbent zostaje zregenerowany, a wydzielony SO2 wykorzystuje się do produkcji H2SO4, siarki elementarnej lub w innych gałęziach przemysłu. (najkorzystniejsze rozwiązanie)

Metody odsiarczania gazów odlotowych:

*METODA ABSORPCYJNA, MOKRA, ODPADOWA

-metoda wapniowo- wapienna - odpadowa - oparta na absorpcji SO₂ w zawiesinie wapna (CaO) lub kamienia wapiennego CaCO₃

* METODA ABSORPCYJNA, MOKRA, PÓŁODPADOWA

- wapienna- wapniakowi z produkcja gipsu- metoda oparta na absorpcji SO₂ w zawiesinie wapna (CaO) lub kamienia wapiennego CaCO₃. Koniecznie dokładne odpylenie gazów. Reakcje takie jak w metodach odpadowych z tym, ze utlenianie przeprowadza się niemal całkowicie w dodatkowym reaktorze, przez co otrzymuje się tylko gips CaSO₄·2H₂O

* METODA ABSORPCYJNA, MOKRA, REGENERACYJNA, BEZODPADOWA

- metoda magnezowa

a.Absorpcja- oczyszczane gazy muszą być dokładnie odpylone, absorbentem jest wodna zawiesina MgO; MgO+SO₂+nH₂O=MgSO₃*nH₂O, gdzie n= 3 lub 6

b.Regeneracja- polega na prażeniu wytrącanych siarczynów; MgSO₃nH₂O=MgO+SO₂+nH₂O (800-1000^oC) Dwutlenek siarki kierowany jest do produkcji kwasu siarkowego

- metody rozwojowe (stosowane w coraz większym stopniu)

1. zastosowanie jako absorbentów pochodnych anilny, glikolu etylenowego, dietyloaminy, i inne. Stopnie odsiarczania gazów powyżej 99%

2. katalityczne utlenianie SO₂ do SO₃ wobec V₂O₃ jako katalizatora a następnie absorpcja trójtlenku siarki w kwasie siarkowym- sprawność oczyszczania gazu powyżej 99%. Produktem jest 80% kwas siarkowy

3. biologiczna redukcja jako metoda regeneracyjna usuwania SO₂ ze spalin odlotowych

Suche metody odsiarczania gazów odlotowych:

*METODA SUCHA- ODPADOWA:

- absorpcyjna: absorpcja SO₂ suszarni rozpyłowej z jednoczesnym odpylaniem. Rozpylona w atomizerach zawiesina lub roztwór absorbenta (Ca(OH)₂ itp.) kontaktuje się w suszarce z gorącymi gazami spalinowymi; Reakcja główna: SO₂+Ca(OH)₂=CaSO₄ +H₂O; Woda ulega odparowaniu. Powstałą suchą mieszaninę siarczynu i siarczanu wapnia wraz z pyłem usuwa się w odpylaczach (najlepiej tkaninowych)

stosowane adsorbenty:

1. tlenki metali: manganu, miedzi, które reagują na odpowiednich siarczków. Regeneracja - reakcje z wodorem CO lub węglowodanami odzyskuje się SO₂, sprawność oczyszczania powyżej 95%

2. węgiel aktywny- adsorbent, temperatura 390-420^oK,

- adsorpcja SO₂ z reakcja chemiczną : SO₂+H₂O+1/2O₂=H₂SO₄

- regeneracja gazem objętym w temperaturze ok 670K : 3H₂S+H₂SO₄=4S+4H₂O; 2H₂SO₄+C=2SO₂+2H₂O+CO₂

Porównanie metod mokrych i suchych:

Metody mokre- WADY

1. konieczność podgrzewania gazów odlotowych powyżej punktu rosy kwasu siarkowego, co znacznie podwyższa koszty oczyszczania

2. konieczność usuwania wody z produktów

ZALETY

• wysoka sprawność odsiarczania

• możliwość wykorzystania produktu ubocznego powstającego podczas odsiarczania w postaci dwuwodnego gipsu (spoiwo gipsowe - gips budowlany)

Metody suche- WADY

• mała efektywność wykorzystania ziaren sorbentu

• mała prędkość gazu

• duże straty sorbentu podczas regeneracji

• stosowane w metodach suchych sorbenty są bardziej korzystne niż w metodach mokrych

• duże wymiany aparatów rzędu 100m³

ZALETY

• zużycie wody jest o około 50% mniejsze niż w metodach mokrych lub woda nie jest stosowana




• zużycie energii w metodach suchych jest mniejsza

• tworzą mniej odpadów

• produkty odsiarczania są łatwe do przetworzenia na niepalący granulat

• nie stosuje się wielu aparatów stosowanych , zaś w metodach mokrych nie występuje problem blokowania wnętrza aparatury osadami i korozji

Podsumowanie metod odsiarczania gazów odlotowych

1. obecnie opracowanych jest około 100 metod odsiarczania spalin

2. najlepsza to metoda bezodpadowa (regeneracyjna) ze względu na brak odpadów, które trzeba by było składować

3. gdzie się stosuje?- duże jednostki ciepłownicze i elektrociepłownie

Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

Metody usuwania NO_x z gazów odlotowych

1. metody mokre

• metoda adsorpcyjna

metody suche

• adsorpcja

• selektywna redukcja katalityczna

• nie selektywne redukcje katalityczne

• katalityczny rozkład

Metody mokre - absorpcyjne

1. stosunek molowy NO₂/NO=1 , procesy absorpcji w roztworach alkalicznych takich jak NaOH, Na₂CO₃, CaCO₃, MgCO₃, (NH4)₂CO₃ (90%)

NO+NO₂+2NaOH= NaNO₂+NaNO₃+H₂O;

2NO₂+2NaOH= NaNO₂+NaNO₃+H₂O;

2NO₂+(NH4)2CO3= NH4NO+NH4NO2+CO2

2. stosunek molowy NO2/NO<1 prowadzi się absorpcję alkaliczną w obecności substancji utleniających tj. pochodnych sodu, pochodnych wapnia, sole żelazowców, ozon, dwutlenek chloru, woda utleniona oraz bardzo ekonomiczne metody- gazy odlotowe są zraszane kwasem azotowym w wieżach absorpcyjnych

Metoda sucha bezodpadowa

*Adsorpcja NO_x na zeolitach, węglu aktywnym i anionitach

• cykl adsorpcji i utleniania

• cykl regeneracji

• desorbowany NO₂ kieruje się do kolumny adsorpcyjnej w instalacji kwasu azotowego

Metoda adsorpcyjna

• Wysoka sprawność jest bezodpadowa

• Koszt adsorbentów jest wysoki i regeneracja kolumny

*Metody selektywnej redukcji katalitycznej (SRK): Redukcja tlenków azotu cząsteczkowego za pomocą amoniaku w obecności katalizatora.

Metoda SRK

• W zakresie 200-300^oC: 2NH₃+NO+NO₂= 2N₂+3H₂O

• W temperaturze niższej od 150^oC: 2NO₂+2NH₃= N₂+H₂O+NH4NO3

• W temperaturze powyżej 320°C: 5NO₂+2NH₃= 7NO+3H₂O

Katalizatory: platynowce: Pt, Rh, Pd, tlenki metali przejściowych np. V₂O₅, TiO₂, V₂O₅ osadzony na TiO₂ lub na mieszanym nośniku TiO₂-SiO₂

WADY SRK

• Stosowanie bardzo drogiego i wysoce korozyjnego oraz toksycznego amoniaku

• Katalizator platynowy

• Mała odporność na zatrucia przez metale ciężkie, P₂O₅ lub As₂O₃

• Dezaktywacja w rezultacie działania tlenków siarki i związków halogenowych

• Wymagane jest wcześniejsze wstępne oczyszczanie gazów odlotowych, gdyż zawarte w nich cząstki popiołów lotnych powodują obniżenie aktywności katalitycznej

USUWANIE TLENKÓW AZOTU Z GAZÓW ODLOTOWYCH:

Metody suche, bezodpadowe:

1.Metody nieselektywnej redukcji katalitycznej:

2NO+2H2=N2+2H2O;

2NO2+4H2=N2+4H20

4NO+CH4=2N2+CO2+2H2O

2NO2+CH4=N2+CO2+2H2O

2NO+2CO=N2+2CO2

2NO2+4CO=N2+4CO2

Redukcję nieselektywną katalizują katalizatory platynowe i palladowe, a także tlenki metali przejściowych osadzone na tlenkach krzemu, glinu lub glinokrzemianach.

2.Metody katalityczne rozkładu tlenku azotu NOx=N2+x/20z. Katalizator dla rozkładu NOx- zeolity dotowane jonami miedzi lub platyny.

Nox jest adsorbowany na centrach aktywnych w tym wypadku atomach metalu (np. Cu, Pt). W wyniku oddziaływania 2 metod przebiega reakcja: M+NO=M-NO=M-O+M-N; 2M-O+2M-N=4M+N2+O2

Wykład 3:

Wykład 2: ???

Czasteczki absorbatu lub adsorbatu mogą być wiazane silami przyciagania miedzyczasteczkowego natury fizycznej (sorpcja fizyczna) lub oddzialywaniami natury chemicznej (chemisorpcja). Absorbery sa podobne konstrukcyjnie do odpylaczy mokrych??????

Zastosowanie metod absorpcyjnych:

- odsiarczanie spalin (usuwanie tlenków siarki SOx);

-usuwanie tlenkow azotu ze spalin oraz z przemyslowych gazow odlotowych (np. z produkcji HNO3);

-jednoczesne usuwanie NOx i SOx z gazow spalinowych;

-absorpcja gazow przemyslowych (np. HF, HCl, Cl2, NH3)

-dezodoryzacja gazow odlotowych (usuwanie odorantów): metoda absorpcyjna fizykochemiczna; metoda absorpcyjna polaczona z biodegradacja (tzw. Płuczki biologiczne).

Zastosowanie metod adsorpcyjnych:

-ochrona drog oddechowych (maski przeciw gazowe);

-oczyszczanie powietrza naplywajacego z zewnatrz do wewnatrz pomieszczen, pojazdow itp.;

-odzyskiwanie skladnikow (np.rozpuszczalnikow organicznych z lakierni);

-rozdzielanie mieszanin gazowych;

-oczyszczanie gazow odlotowych (mniejsze znaczenie w porownaniu z metodami absorpcyjnymi).

Przeglad absorpcyjnych metod odsiarczania spalin: (podzial);

2. Proste odpadowe- produkt odsiarczania (mieszaninia gipsu, siarczynu wapnia i popiołów) wydalany jest w calosci na skladowiska, do wypelnien górniczych lub do morza.

3. Półodpadowe- produktem jest gips CaSO4 * 2H2O, który można wykorzystac np.w budownictwie;

4. Bezodpadowe- sorbent zostaje zregenerowany, a wydzielony SO2 wykorzystuje się do produkcji H2SO4, siarki elementarnej lub w innych gałęziach przemysłu.

Ad.1. metody odpadowe:

• wodna- metoda historyczna; zastosowana w elektrowni węglowej w Londynie w latach trzydziestych XXw. Gazy spalinowe przepłukiwano w skruberach wodą alkaliczną wprost z Tamizy, a po absorpcji produkty utleniano i wprowadzono bez oczyszczania do rzeki. Skutecznosc wysoka (95%) ale duza uciazliwosc dla srodowiska wodnego. Elektrownie zamknieto w 1975 roku.

• Wapniakowa- absorbentem jest wodna zawiesina wapienia. SO2 + CaCO3 = CaSO3 + CO2; SO3 + CaCO3 + 2H2O = CaSO4 * 2H2O + CO2; CaSO3 +1/2 O2 + 2H2O= CaSO4 * 2H2O (utlenianie czesciowe).

• Wapienna- polega na myciu spalin mlekiem wapiennym: SO2 + Ca (OH)2 = CaSO3; SO3 +Ca (OH)2 + 2H2O = CaSO4 * 2H2O; CaSO3 + ˝ O2 + 2H2O = CaSO4 * 2H2O (utlenianie czesciowe).

Ad.2. metody półodpadowe:

• Wapienna z produkcja gipsu oraz

• Wapniakowa z produkcja gipsu- reakcje podobne jak w poprzednich metodach, tylko że utlenianie przeprowadza się niemal całkowicie w dodatkowym reaktorze, przez CO otrzymuje się tylko gips CaSO4 * 2H2O. Wymagane jest dokladniejsze odpylanie gazów.

• Dwualkaliczna z produkcja gipsu- wykonuje się rozdzielenie procesow absorpcji i wytracania osadow. Absorpcja : NaOH +SO2 = NaHSO3; 2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O; Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3. Utlenianie siarczynu i wytracanie gipsu (w osobnym zbiorniku- reaktorze). 2NaHSO3 +CaCO3 = Na2SO3 + CaSO3 + H2O + CO2 lub 2NaHSO3 + Ca(OH)2 -> Na2SO3 + CaSO3 + 2H2O; CaSO2 + ˝ O2 + 2H2O = CaSO4 *2H2O 9calkowite utlenianie).

• Metoda z absorpcja w roztworze kwasu siarkowego- SO2 dobrze rozpuszcza się w tym roztworze reagujac z woda: SO2 + H2O = H2SO3 powstaly kwas siarkowy utlenia się do kwasu siarkowego : H2SO3 + ½ O2 + /katalizator/= H2SO4 a ten zobojętnia się do gipsu: H2SO4 + CaCO3 + H2O= CaSO4 * 2H2O + CO2;

• Metoda półsucha (ang. Dry scrubbing) - metoda nowatorska, oprta jest na wykorzystaniu tzw. suszarki rozpyłowej. Rozpylona w atomizerach zawiesina lub roztwór absorbenta kontaktuje się w suszarce z gorącymi gazami spalinowymi. Reakcje zachodza szybko (głównie: SO2 + Ca (OH)2 = CaSO3), a woda ulega odparowaniu . powstala sucha mieszanine poreakcyjna wraz z pylem usuwa się w odpylaczach, najlepiej tkaninowych.

Ad.3. Metody bezodpadowe (regeneracyjne):

• Wellmana-Lorda- oczyszczane gazy musza być dokladnie odpylone; sorbentem jest wodny roztwór Na2SO3 (pH= 6+-7) : Na2SO3 + SO2 + H2O= 2NaHSO3; Regeneracja polega na termicznym rozkladzie w wyparkach: 2NaHSO3 = Na2SO3 + H2O (w roztworze wodnym). Uzyskany SO2 wykorzystuje się np. do produkcji H2SO4.

• Magnezytowa- idea podobna, tylko absorbentem jest wodna zawiesina MgO: MgO + SO2 + nH2O= MgSO3 * nH2O, gdzie n=3 lub 6. Degradacja polega na prażeniu wytrąconych siarczynów: MgSO3 *nH2O= MgO + SO2 + nH2O (800-1000 st.C).

• Amoniakalna- odpylone gazy przepłukuje się woda amoniakalną, zachodza głownie reakcje: SO2+ 2NH3 + H2O= (NH4)2SO3; (NH4)2SO3 +1/2 O2 = (NH4)2SO4; CO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2CO3; powstaly siarczan amonu jest cennym nawozem azotowym. Zawiera tez ok. 3-5 % węglanu amonu.

Wtórne metody ograniczenia emisji Nox (oczyszczanie gazów odlotowych):

Metody te polegaja na:

1. Utlenianiu NO do NO2 i wiązaniu NO2 metodami absorpcyjnymi np. metoda amoniakalna odsiarczania połączona z utlenianiem NO ozonem: skruber (urzadzenie do oczyszczania) nr 1 : odsiarczanie jak w metodzie amoniakalnej); skruber nr 2: NO + O3 = NO2; 2NO2 + 2NH3 + H2O= NH4NO2 + NH4NO3; skruber nr 3: dodatkowe oczyszczanie. Produkt koncowy: siarczan amonu i saletra amonowa (nawozy).

2. Redukcji niekatalitycznej np. amoniakiem w komorze spalania: 4NO + 4NH3 +O2 = 4N2 + 6H2O; 2NO2+ 4NH3 + O2= 3N2 + 6H2O.

3. Redukcji katalitycznej- zachodzi wiele reakcji przyspieszonych katalizatorami, m.in.: 2No + 2Co= 2Co2 + N2. Skrubery- aparaty do usuwania z mieszaniny gazowej zanieczyszczajacych ja cial stalych lub cieczy.

ZANIECZECZYSZCZENIA WÓD.

-bezposrednio szkodliwe (np. fenole, kwas cyjanowodorowy, kwas siarkowy, siarczany itp.);

-posrednio szkodliwe (prowadza do obnizenia zawartosci tlenu w wodzie ponizej poziomu niezbednego do utrzymania w niej zycia biologicznego).

Nieorganiczne zanieczyszczenia wod:

-scieki kopalne i przemyslu chemicznego o duzym zasoleniu, zawierajace chlorki i siarczany (VI) wapnia i magnezu sodę i zwiazki żelaza, jony sodu, wapnia i chlorkowe dostaja się do wod również zima z soli, która posypuje się ulice.

-scieki przemyslu nawozow sztucznych zawierajace znaczne ilosci azotanow (V), siarczanu (VI) amonu, a także fosforanow (V). Sa one przyczyna eutrofizacji zbiornikow wodnych.

-jony metali ciezkich zawarte w sciekach z hut metali kolorowych i innych zakladow przedostajace się do wody wraz z zanieczyszczeniami powietrza (Pb, Cd, Hg) lub powstajace w wyniku korozji rur i urzadzen metalowych (Cu, Zn).

-azotany (V)- jedne z najniebezpieczniejszych trucizn. Blokuja zdolnosc hemoglobiny do przenoszenia tlenu.

Podzial zanieczyszczen wod zaleznie od ich trwałosci:

-rozkładalne (wszystkie substancje organiczne potencjalnie trujace podlegajace przemianom chemicznym do prostych zwiazkow nieorganicznych przy udziale bakterii);

-nierozkladalne (substancje nie ulegajace wiekszym przemianom chemicznym i nie rozkladalne przez drobnoustroje, np. sole metali ciezkich);

-trwale (substancje w niewielkim stopniu ulegajace rozkladowi biologicznemu np. pestycydy, fenole, produkty destylacji ropy naftowej, w niezmienionej formie pozostaja w srodowisku przez dlugi czas).

Czynniki wplywajace na degradacje wod, zaleznie od ich pochodzenia dzieli się na:

-naturalne (np. zasolenie, zanieczyszczenie humusem, zwiazki siarki itp.);

-sztuczne (pochodzace glownie z dzialalnosci czlowieka, np. odpady lotne, ciekle, stale srodki chemizacji rolnictwa, odpady hodowlane- obornik, gnojowica, w tym podgrzane wody chlodnicze- stanowia 80% wszystkich sciekow przemyslowych w Polsce.

Negatywny wplyw na srodowisko podgrzanych wód chłodniczych sprowadza się do:

-zaburzenia równowagi ekosystemu do którego sa wprowadzane;

-zmiany składu flory i fauny ekosystemu;

-ogranczenie zdolnosci do samooczyszczania się wod powierzchniowych;

-zmiany właściwosci fizycznych i chemicznych wód powierzchniowych.

Wszelkie zanieczyszczenia wód wpływające na obnizenie klasy czystości wód. Rozróznia się trzy klasy czystości wody:

*klasę I- maja rzeki, których woda nadaje się do picia, do hodowli ryb łososiowatych;

*klasę II- mają wody nadające się do hodowli zwierząt gospodarskich i ryb oraz do kąpieli i uprawiania sportów wodnych;

*klasa III- oznacza wody nadające się do upraw rolniczych i ogrodniczych oraz dla zakładów przemysłowych (z wyjątkiem przemysłów: spożywczego, farmaceutycznego i kosmetycznego).

ŚCIEKI. CHARAKTERYSTYKA I KLASYFIKACJA.

Ścieki- to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny a także odpadowe ciała stałe odprowadzane za pomoca rurociągów do odbiorników naturalnych jakimi mogą być zbiorniki lub cieki wodne, doły gnilne itp. W postaci sciekow odprowadza się odpadowe substancje przemyslowe oraz odpady żywnościowe i fekalia z miejskich i osiedlowych gospodarstw domowych. Ze względu na duża szkodliwosc biologiczna ścieków (komunalnych, przemysłowych), przed odprowadzaniem do odbiornika powinno się poddawac je oczyszczaniu w oczyszczalniach.

Do parametrow charakteryzujacych scieki surowe i oczyszczone naleza: ilosc, barwa, gestosc, mętność, zasolenie, temperatura, pH, potencjał oksydoredukcyjny, napięcie powierzchniowe, zawartość tlenu, zawartość fosforu i azotu, zawartosć zwiazkow organicznych (ChZT, BZT, utlenialność), zawartosc zawiesin, zawartosc substancji toksycznych, zawartosc niektórych jonów, zawartosc metali ciezkich, liczba komórek pałeczek okrężnicy (Escherichia coli).

Skład ścieków: *składniki organiczne: białka, węglowodany, tłuszcze, oleje, żywice, barwniki, fenole, produkty naftowe, detergenty, pestycydy itd.; *składniki nieorganiczne: zasady, kwasy nieorganiczne, metale ciężkie (ołów, miedź, rtęć, cynk, kadm, chrom); *inne: aresen, chlor, siarkowodór, siarczan, jony siarczanowe, chlorkowe, azotanowe, fosforanowe, węglanowe, amonowe itd.

Ze względu na pochodzenie i skład chemiczny ścieki dzieli się na:

• Bytowo- gospodarcze- powstaja z wód wykorzystywanych w gospodarstwach domowych- do utrzymywania higieny osobistej, spłukiwania urządzen sanitarnych, przygotowywania posiłków itp., sa bardzo mętne, mają szarożółte zabarwienie, charakterystyczny zapach i odczyn lekko zasadowy; zawieraja 40% zanieczyszczen nieorganicznych i 60% organicznych w postaci rozpuszczalnej i zawiesin. BZT5 tych sciekow wynosi od 200 do 600 mg tlenu/ litr, z czego 1/3 wystepuje w postaci zawiesin organicznych. Scieki bytowo- gospodarcze sieli się na: * szarą wodę, tzn. odciek ze wszystkich urzadzen domowych (poza toaletą), o malym zanieczyszczeniu bakteriologicznym; *czarną wodę - odpływ z toalet skażony znaczna iloscia patogenów.

• Scieki przemysłowe- zawieraja rozne zwiazki chemiczne bedace ubocznym produktem procesow technologicznych stosowanych w zakladach przemyslowych. Probelm sciekow w szczegolnosci dotyczy: koksowni, zakladow petrochemicznych, garbarni, celulozowni, mleczarni, cukrowni. Ich nie oczyszczone scieki stanowia duze zagrozenie dla odbiornikow naturalnych. Nie stanowia one zagrozenia sanitarno-epidemiologicznego (na ogol nie zawieraja bakterii chorobotworczych). Drobnoustroje chorobotwórcze (w postaci wegetatywnej lub zarodnikowej) mogą zawierac scieki z przemyslu dlatego powinny być poddawane procesowi dezynfekcji.

Rodzaje ścieków:

*scieki rolnicze- powstaja z wod spływających z pól, gospodarstw wiejskich, zawieraja nawozy sztuczne, pestycydy, zanieczyszczenia drobnoustrojami. Szczególnie niebezpieczna jest gnojowica (może zawierac tysiace razy wiecej zanieczyszczen organicznych i nieorganicznych niż scieki bytowo- gospodarcze).

*wody opadowe- scieki powstajace z opadow atmosferycznych zmywajacych tereny zabudowane, zawieraja duze ilosci zanieczyszczen organicznych i nieorganicznych (mogą być traktowane jako szara woda i odzyskiwane na potrzeby gospodarcze).

Okreslenie stopnia zanieczyszczenia sciekow. Parametrem okreslajacym ilosc zanieczyszczen w sciekach jest tzw. biochemiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT)- ilosc tlenu rozpuszczonego w wodzie zużyta przez bakterie aerobowe (tlenowe) w ciagu okreslonego czasu. Ponieważ ok. 50% zanieczyszczeń zostaje utleniona przez bakterie w ciagu 3 dni, a po ok. 20 dniach proces jest zwykle zakonczony, przyjmuje się czas 5 dni jako reprezentatywny do wyznaczenia charakterystyki biochemicznego zapotrzebowania tlenu.

Metody oczyszczania ścieków: mechaniczne, biologiczne, chemiczne.

Metody mechaniczne- tzw. I stopień oczyszczania: maja na celu usuniecie ze sciekow cial stalych plywajacych i grubych (zawiesin mineralnych iorganicznych). Polegaja na: rozdrabnianiu, cedzeniu, sedymentacji (osadzaniu się ), flotacji, wypienianiu, odwirowaniu. Metody mechaniczne mogą zapewnic redukcje zawiesin w granicach 60-70%, BZT5 do 20%. Urzadzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu sciekow: kraty (reczne, mechaniczne), sita, piaskowniki, osadniki, flotatory. Kraty- na nich dochodzi do usuwania ze sciekow substancji stalych, o stosunkowo duzych rozmiarach w wyniku cedzenia. Zanieczyszczenia zatrzymywane na kracie- skratki- sa okresowo zgaźniane, niekiedy prasowane i dezynfekowane. Sito obrotowe sluzy do mechanicznego oczyszczania sciekow z cial stalych w rozmiarach od 0,150 do 2 mm. Sito cechuje duza wydajnosc i skuteczność oraz bezobsługowa praca. Sito obrotowe znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu,wszędzie tam gdzie w procesie technologicznym do oczyszczania wykorzystuje się wodę a także w oczyszczalniach ścieków.Głównie sito obrotowe jest wykorzystywane w  : cukrowaniach, browarach, zakładach mięsnych,drobiarskich, zakładach owocowo-warzywnych, zakładach papierniczych, zakładach włókienniczych, oczyszczalniach komunalnych i przemysłowych. Sito bębnowe typu FD sluzy do mechanicznego usuwania zanieczyszczen stalych o wymiarach wiekszych od prześwitu sita. Urządzenie montowane jest bezpośrednio na kolektorze, którym przepływają ścieki komunalne lub przemysłowe. Zanieczyszczenia stałe zatrzymywane są na zewnętrznej powierzchni perforowanego bębna. Zanieczyszczenia usuwane są z powierzchni bębna za pomocą plastikowego skrobaka skąd spadają grawitacyjnie do pojemnika na skratki lub do urządzenia prasującego w celu zmniejszenia ich objętości (Praska do skratek typu PDO). Po usunięciu zanieczyszczeń bęben filtrujący jest płukany czystą wodą lub ściekiem oczyszczonym. Sito bębnowe typu FD wykonane jest standardowo ze stali nierdzewnej AISI 304. Sito może być sterowane automatycznie lub uruchamiane i zatrzymywane ręcznie. Piaskownik sluzy do oczyszczania sciekow z ziarnistych zanieczyszczen (piasek, popiół, węgiel). Piaskowniki ze względu na kierunek w którym przepływają ścieki oraz budowę, dzielimy na: piaskowniki poziome, piaskowniki pionowe. Piaskowniki poziome są częściej stosowane w procesie oczyszczania ścieków. Wysoka skuteczność oczyszczania piaskownika jest zapewniana przy utrzymaniu prędkości przepływu ścieków na poziomie 0.25- 0.35 metra na sekunde i czasie przepływu ścieków przez piaskownik w granicach jednej minuty. W czasie eksploatacji piaskowników konieczne jest regularne wybieranie osadzonego w nich piasku. Odtłuszczanie ścieków. Flotacja - jest sposobem na oddzielenie fazy stalej, która jest wypychana ze sciekow na powierzchnie przez pecherzyki powietrza. W przeciwienstwie do sedymentacji w procesie flotacji możliwe jest tylko oddzielenie czasteczek o wiekszej i mniejszej masie niż woda (flotator). W większości oczyszczalni ścieków stopień mechanicznego oczyszczania ścieków nie może wystepować samodzielnie z uwagi na niewystarczający stopień oczyszczania ścieków. Wyjątek stanowią tutaj podczyszczalnie ścieków przemysłowych, oraz przydomowe oczyszczalnie ścieków współpracujące z drenażem rozsączającym.

Metody biologiczne: ich celem jest usunięcie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń przez wykorzystnie populacji mikroorganizmów zawieszonych w toni ścieków (metody osadu czynnego) lub mikroorganizmów tworzących utwierdzoną biomasę (złoża biologiczne). Zasada metody: *zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm przyczyniając się do przyrostu biomasy bakteryjnej. *Pozostała część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla i woda. *W przypadku procesów beztlenowych produktami gazowymi rozkładu materii organicznej jest dwutlenek węgla oraz metan).*Nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń zawartych w ściekach oddzielana jest od strumienia ścieków w osadnikach wtórnych. Rozwiazania: 1. Osad czynny (mikroorganizmy zawieszone w toni scieku w postaci gąbczastych kłaczków); 2. Złoże biologiczne (stos tłuczonych kamieni, żużlu, koksu, a nawet elementow z tworzyw sztucznych pokryty błoną biologiczna złożoną z mikroorganizmów). Oczyszczanie biologiczne może przebiegac w warunkach:

• naturalnych - gdzie stosowane są filtry gruntowe oraz pola nawodnione. Przebiega to oczyszczanie najczęściej w stawach które dzielimy na :

1. staw beztlenowy - dominuje gnicie i fermentacja metanowa . Głębokość stawu wynosi 3-4 m . ścieki przebywają w nim kilka dni

2. staw fakultowy - tlenowo - beztlenowy - głębokość 1,5-2 m na powierzchni stawu panują dobre warunki tlenowe natomiast przy dnie panują warunki beztlenowe .

3. staw tlenowy - jest płytki nie przekracza 1 m. Jest zwany stawem doczyszczającym . są dobre warunki tlenowe , ściek zalega parę tygodni.

4. staw rybny - usuwane są resztkowe zanieczyszczenia , głównie organizmy planktonowe (pożywienie dla ryb)

sztucznych - opiera się na złożu biologicznym i procesach osadu czynnego. Główną role odgrywają tu bakterie , grzyby , pleśnie , glony , pierwotniaki jak i wyższe organizmy - stawonogi , które przeciętnie w ciągu 10 h usuwają zanieczyszczenia organiczne . W złożu biologicznym wykorzystywane są żelbetowe cylindry o średnicy 6 - 20 m , wypełnione są koksem , granitem , żużlem wielkopiecowym . Na takim wypełnieniu gromadzą się organizmy żywe oczyszczające ściek .

W technologii biologicznego oczyszczania ścieków wyróżnia się procesy prowadzone w warunkach: tlenowych - biologiczne utlenianie, nitryfikacja oraz w beztlenowych (niedotlenionych) - denitryfikacja. Nitryfikacja- proces utleniania amoniaku i soli amonowych do azotanów(III) i azotanów(V) prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne. Azotany powstałe w tym procesie mogą zostać przyswojone przez rośliny lub ulegać akumulacji, czego efektem może być powstanie złóż saletry. Proces ten zachodzi w warunkach tlenowych i jest dwuetapowy. Bakterie z rodzaju np. Nitrosomonas i Nitrosospira utleniają jony amonowe do azotanów(III) (azotynów), które następnie są utleniane przez bakterie z rodzaju np. Nitrobacter do azotanów(V) (azotanów). Warunki nitryfikacji autotroficznej:

• pH od 5,5 do 9 (optymalnie 7,5)

• zawartość tlenu rozpuszczonego minimum 2 mg O₂/dm³ oraz teoretycznie 4 mg O₂/mgNH₄⁺

• obecność mikroelementów Ca, Fe, Cu, Mg, P

• gazowy NH₃ poniżej 1 mg/dm³ (jest toksyczny dla nitryfikatorów)

• brak innych toksycznych związków (fenoli, antybiotyków itp.)

• obecność CO₂ lub węglanów jako źródła węgla dla autotrofów

• neutralizacja (np. przez dodatek kredy) powstającego kwasu azotowego(III), który hamuje obie fazy nitryfikacji

Nitryfikacja nie jest procesem odwrotnym do denitryfikacji.

Denitryfikacja - reakcja chemiczna, proces redukcji azotanów do azotu. Redukcja azotanów do azotynów to denitryfikacja częściowa a denitryfikacja do azotu atmosferycznego to denitryfikacja całkowita. Proces ten jest przeprowadzany przez różne bakterie (określane jako bakterie denitryfikacyjne), jako jedna z postaci oddychania beztlenowego, np. heterotroficzną bakterię (Pseudomonas fluorescens). Zarówno denitryfikacja jak i nitryfikacja są częściami cyklu azotowego w przyrodzie. Istnieją organizmy zdolne jednocześnie do denitryfikacji całkowitej, jak i procesu (częściowo) odwrotnego, tj. wiązania azotu cząsteczkowego i przekształcania go do postaci użytecznych biologicznie (diazotrofia), np. niektóre bakterie z rodzaju Azospirillum. W rolnictwie zabiegi agrotechniczne zwiększające przewietrzanie gleby sprzyjają zatrzymywaniu azotu w postaci przyswajalnej dla roślin, co oznacza że wzbogacenie gleby w tlen hamuje proces denitryfikacji, a roślina może przetrwać nawet przy małej ilości bakterii symbiotycznych, które będą dla niej syntetyzować przyswajalne związki azotu. Rolę bakterii przejmie bowiem dostarczony do gleby tlen. Proces denitryfikacji nie jest procesem odwrotnym do procesu nitryfikacji. Znaczenie denitryfikacji: zmniejszenie ilości przyswajalnego azotu, usuwa nadmiar NO₂^- i NO₃^- ze środowiska, zamyka obieg azotu.

Metody chemiczne- To wspomaganie mechanicznego oczyszczania ścieków poprzez działanie koagulantów. Ścieki mieszane są z roztworem koagulanta, w wyniku czego wytwarzają się kłaczki wodorotlenku glinu lub żelaza, sorbujące zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyśpieszające proces sedymentacji zawiesin w osadniku. Metody chemiczne stosuje się do usuwania ze ścieków (głównie przemysłowych) substancji nie ulegających biologicznemu rozkładowi. Polegają one na destylacji, ekstraktacji, elektrolizie, koagulacji, neutralizacji, sorpcji, utlenianiu i chlorowaniu. Chlorowanie ma na celu unieszkodliwieniu bakterii chorobotwórczych i usunięcie przykrej woni ze ścieków. Oczyszczanie przez koagulacje. Koagulacja: łaczenie czastek koloidowych w wieksze zespoly, wytraca się osad (zawarty koagulat). Koagulacje może wywolac: dodatek elektrolitu, koloidu o przeciwnym znaku ładunku elektrycznego do ładunku czastek koloidowych, hydratacja zolu, odparowanie lub wymrażanie ośrodka dyspersyjnego, a także czasami ogrzewanie lub wytrzasanie zolu. W procesie koagulacji uzyskuje się znaczny efekt oczyszczania (redukcja BZT5 do 85% i zawiesin do 90%). Powstaje tu jednak duza ilosc osadow. Metode stosuje się najczesciej do oczyszczania sciekow przemyslu włókienniczego, garbarskiego i chemicznego. Ekstrakcja- polega na wydobyciu ze sciekow zanieczyszczen przez wprowadzenie specjalnych substancji (substancje te nie sa rozpuszczalne w wodzie, zas lepiej rozpuszczaja zanieczyszczenia zawarte w sciekach). Neutralizacja- zobojetnienie kwasnego lub zasadowego odczynu sciekow, polega na wprowadzeniu specjalnych substancji i zwiazkow chemicznych lub na zmieszaniu sciekow kwasnych z zasadowymi. Sorpcja- przyciaganie przez powierzchnie niektórych cial stalych rozpuszczonych w sciekach substancji lub gazow ( jest to usuwanie roznych domieszek znajdujacych się w cieczy przy zetknieciu się sciekow z cialem stalym, np. weglem aktywnym). Utlenianie- wprowadzenie do sciekow zwiazkow redukujacych (opiłki Fe, SO2, C, H2S)- w wyniku zachodzacych reakcji powstaja produkty mniej lub wcale nieszkodliwe.

Chemikalia najczesciej stosowane w oczyszczalniach: PIX- najczesciej stosowany, usuwa fosfor, siarkowodór, polepsza fermentacje, zageszczanie osadow i często pomaga w stabilizacji procesow nitryfikacji oraz denitryfikacji. Polimery- blendy żelazowe, glinowe, PAX- zwalczaja bakterie nitkowate, które powoduja pogarszanie indeksu osadu, powstawanie kożucha itp. Koagulaty żelazowo- glinowe (Fe2+; Fe 3+; Al-). Zasady bezpieczenstwa i higieny pracy przy stosowaniu srodkow chemicznych do uzdatniania wody i oczyszczania sciekow reguluje Rozporzadzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa z 27.I. 1994 r. (Dz.U.z 1994r. nr 21, poz.73).

Oczyszczanie ścieków gospodarczo- bytowych (pochodzacych z gospodarstw domowych) wykonuje się wykorzystujac metody osadu czynnego- dochodzi do biologicznego usuwania zanieczyszczen ze sciekow w warunkach tlenowych przez kłaczkowate skupiska mikroorganizmow (osad czynny). Wykorzystuje się kompaktowe oczyszczalnie sciekow zbudowane z: osadnika wstepnego, komory natleniania, osadnika wtornego, urzadzenia do napowietrzania i recyrkulacji osadu.

Przydomowe oczyszczalnie sciekow, usytuowanie.Aby móc zainstalować na działce przydomową oczyszczalnię ścieków konieczne jest spełnienie następujących wymagań: - teren przezaczony pod drenaż musi być łatwo przepuszczalny, najlepiej piasek, zwykła ziemia - lokalizacja osadnika i pola rozsączającego na działce musi być zgodna z wymogami niżej przedstawionych treści aktów prawnych.

Scieki przemyslu spozywczego- wysoka jakosc produktu, oraz roznorodnosc produkcji wymaga wysokiego zuzycia wody, z ktorej powstaja scieki… ilosc sciekow wytworzonych przez przemysl spozywczy: *przetwarzanie owocow i warzy 18,3 mln m3. Przy wyborze metody oczyszczania sciekow przemyslu spozywczego decyduja: *warunki zrzutu sciekow oczyszczonych (wielkosc produkcji); *lokalizacja zakladu; *pozwolenia wodnoprawne okreslajace parametry odprowadzanych sciekow. Zaklady branzy spozywczej sa zrodlem sciekow o duzym ladunku zanieczyszczen o roznym charakterze i rozmiarach zawierajacych: substancje rozpuszczone, substancje koloidalne, zawiesiny (zwiazki organiczne: bialko, tluszcze i zwiazki nieorganiczne: chlorki, azotany, fosforany, siarczany, weglany).

Scieki niektórych zakladow np. miesnych sa zrodlem zagrozen epidemiologicznych (tresc przewodu pokarmowego). Scieki powstajace podczas wytwarzania niektórych produktow spozywczych (drozdzy, produktow miesnych, surowego spirytusu ziemniaczanego) ilosciowo sa rowne sciekom wytwarzanym przez…

Przemysl ziemniaczany: *scieki tworza strumienie wody ze spławiaków i płuczek ziemniakow; *scieki produkcyjne powstaja z operacji obierania, krojenia i płukania; * scieki powstajace przy wytwarzaniu roznych asortymentow. Właściwości sciekow: bogate w zwiazki rozpuszczone, glownie latwo rozpuszczalne cukry (skrobia), zawiesiny nieorganiczne i zwiazki organiczne.

Przemysl spirytusowo- drozdzowy: produktem sa drozdze piekarskie, produkt uboczny - wywar. Właściwości sciekow: bardzo wysokie BZT5, odczyn kwasny, o charakterystycznym zapachu drozdzy, bogate w rozpuszczalne zwiazki organiczne, zalecane do oddzielnego zagospodarowania.

Przemysl owocowo- warzywny- scieki powstaja glownie z mycia surowcow oraz obierania, blanszowania, chlodzenia i napelniania (zalewy cukrowe). Właściwości sciekow: zawieraja kawalki owocow i warzyw, odciek sokow, znaczne ilosci zwiazkow nieorganicznych i organicznych, zmienna zawartosc i wartosc pH, wysokie BZT oraz stezenie zawiesin.

Odpady jako czynnik działalności człowieka obciążającej środowisko.

Odpady- wszystkie nie zużyte produkty bytowej i gospodarczej działalności czlowieka. Charakter i ilość wytworzonych odpadów zależą od: jakosci i dostepnosci surowcow, technologii produkcji i postepu technologicznego, poziomu zycia ludnosci i konsumpcji dóbr materialnych, poziomu etyki ekologicznej. W Polsce rocznie wytwarza się 135 milionow ton odpadow (124 miliony stanowia odpady przemyslowe, 11 milionow stanowia odpady komunalne). Każdy Polak wytwarza ok. 300 kg odpadow komunalnych rocznie, każdy obywatel innych krajów UE rocznie wytwarza srednio 320-620 kg. Każdy nie zagospodarowany i nie majacy okreslonego przeznaczenia produkt (surowiec, produkt, material finalny) może stac się odpadem. Każdy odpad staje się surowcem ( w tym zasobem surowcowym…). Kazda substancja pozyskiwana, przetwarzana i przemieszczana przez człowieka może być zasobem i uzytecznym produktem lub odpadem o różnej uciążliwości dla otoczenia.

Podzial odpadow wg stopnia szczególnego zagrożenia: *grożące zakażeniem (zawierajace drobnoustroje chorobotwórcze, jaja pasożytów itp.). *grożące skażenia (zawierajace substancje promieniotwórcze). *szczególnie szkodliwe dla srodowiska (zawierajace uznane przez Ministra Zdrowia za trucizny i środki szkodliwe). *surowe produkty i inne materialy uznane za nieprzydatne do wykorzystania gospodarczego.

Podzial odpadow ze względu na zawartosc frakcji organicznej: mineralne (do 1% substancji organicznyc), organiczno- mineralne ( 5-50% substancji organicznej), organiczne (powyzej 50% substancji organicznej).

Wytworca odpadów- każdy, którego dzialalnosc lub bytowanie powoduje powstawanie odpadow oraz kazdego, kto przeprowadza wstepne przetwarzanie, mieszanie lub inne dzialania powodujace zmiane charakteru lub skłądu tych odpadow.

Obowiazki wytwórcy odpadów:

-zapobieganie powstawaniu odpadów lub ograniczenie ich ilosci oraz niekorzystnego wplywu na srodowisko;

-zapewnienie zgodnego z zasadami ochrony środowiska odzysku odpadow;

-zapewnienie zgodnego z zasadami ochrony srodowiska unieszkodliwiania odpadow.

Posiadaczem odpadów jest każdy, kto faktycznie włada odpadami (wytwórca odpadów, inna osoba fizyczna, osoba prawna lub jednostka organizacyjna); domniemywa się, że władający powierzchnią ziemi jest posiadaczem odpadów znajdujących się na nieruchomości.

Składowanie i magazynowanie odpadów. Z punktu widzenia ochrony środowiska skladowanie i magazynowanie odpadow nie jest pożądane. Skladowiska odpadow dziela się na skladowiska odpadow niebezpiecznych, skladowiska odpadow obojętych i skladowiska odpadow innych niż niebezpieczne i obojetne.

Szkodliwosc odpadow. O szkodliwosci odpadow decyduja: *skladnik najniebezpieczniejszy, który okresla przynaleznosc do odpowiedniej kategorii szkodliwosci; *toksycznosc i szkodliwosc odpadu dla organizmów zywych; *właściwości rakotwórcze; *zagrozenie dla wod powierzchniowych i gleby; *zanieczyszczenie atmosfery przez odpady pylące; *łatwośc zapłonu.

Klasyfikacja odpadów w świetle unormmowań prawnych. Podstawa klasyfikacji odpadow sa dobrane kryteria o charakterze fizykochemiczno- chemicznym, biologicznym, technologicznym i ekonomicznym. 1). Klasyfikacja odpadów według Ustawy o odpadach z kwietnia 2001, załączniki 1-6: -o szkodliwości decyduje składnik najniebezpieczniejszy, -określona jest technologia postępowania z tym odpadem. 2). klasyfikacja odpadów wg Rozporządzenia Ministra Ochrony Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z 27.IX.2001 r.w sprawie katalogu odpadów.

Ekonomiczne skutki wykorzystania surowców wtórnych: *Eliminowanie zanieczyszczenia środowiska naturalnego, *Zwiększenie bazy surowcowej gospodarki narodowej, *Obniżenia kapitałochłonności i energochłonności pozyskiwania i przetwórstwa surowców, *Zmniejszenie zużycia materiałów oraz kosztów produkcji w wyniku wyeliminowania zanieczyszczenia środowiska odpadami. *Niekorzystne skutki: Przetwarzanie może być bardzo pracochłonne, Stosowanie specjalistycznych maszyn, Przetwórstwo surowców wtórnych jest trudniejsze, Gorsze cechy technologiczne surowców wtórnych - obniżenie wskaźników jakościowych i użytkowych, Dodatkowe koszty przerobu.

Rodzaje recyclingu:

• Recycling chemiczny -przetworzenie odpadów na materiały o innych właściwościach fizykochemicznych (np. wytworzenie materiału termoizolacyjnego z makulatury),

• Recycling surowcowy -przetwarzanie materiałów i wyrobów odpadowych do postaci surowców, z których zostały wytworzone; pod wpływem temperatury następuje rozkład organicznych materiałów odpadowych (np. z butelki PET można odzyskać kwas tereftalowy i glikol),

• Recycling materiałowy - odzyskiwanie z odpadów tworzyw sztucznych, które nadają się do ponownego przetworzenia (reglanulaty),

• Recycling termiczny - spalanie odpadów z tworzyw sztucznych z odzyskaniem energii,

• Recycling organiczny - obróbka tlenowa (w tym kompostowanie) lub beztlenowa odpadów, które ulegają rozkładowi biologicznemu w kontrolowanych warunkach przy wykorzystaniu mikroorganizmów (metan).

Proces kompostowania: Kompostowanie polega na rozdrobnieniu i oddzieleniu substancji gnijących od odpadów komunalnych, wypełnieniu z innymi substancjami organicznymi i poddaniu reakcji rozkładu mikrobiologicznego. Rozkład może przebiegać w sposób tlenowy i beztlenowy za pomocą bakterii termofilnych, promieniowców i grzybów. W kompostowaniu zachodzą dwa procesy biochemiczne: -mineralizacji - utlenienie substancji do ditlenku węgla, wody, azotanów, siarczanów i innych składników, jest to proces egzotermiczny; -humifikacji - syntezy składników rozkładu w wielkocząsteczkowe substancje próchnicze. Proces kompostowania prowadzony w warunkach naturalnych: -pryzmy otwarte bez wstępnego przygotowania, -otwarte z wstępnym przygotowaniem, -otwarte lub osłonięte ze wstępnym sterowaniem procesu rozkładu, -osłonięte czasowo lub stale.

Składowanie: *Składowiska odpadów obojętnych i niebezpiecznych; *Składujemy to czego nie da się odzyskać aktualnie. *Odpady gęsto upakowane w uszczelnionych kopcach, okopach ograniczają wyciek i emisję gazów (CH₄, CO₂), *Wykorzystanie procesów mikrobiologicznych biegnących z wytworzeniem metanu jako bioreaktorów (wykorzystanie jako paliwo), *Niskie koszty składowania, *Możliwość przeróbki w przyszłości, *Nowoczesne składowiska odpadów powinny być zlokalizowane na podłożu nieprzepuszczalnym (bez wycieku), uwzględniając warunki demograficzne, topograficzne, geologiczne, klimatyczne.

Charakterystyka odpadów komunalnych: *Znaczna zmienność ilościowo - jakościowa w cyklu wieloletnim i porach roku, *Duża niejednorodność składu surowcowego i chemicznego OKS w postaci mieszanej (bez selektywnej zbiórki) i w pozostałości po selektywnej zbiórce, *Potencjalne zagrożenie skażeniem związane z obecnością drobnoustrojów, *Niestabilność, podatność na gnicie frakcji organicznej uwodnionej (odór), *Obecność odpadów niebezpiecznych (chemikalia domowe, przeterminowane leki, zużyte baterie, świetlówki), *Zanieczyszczenie poszczególnych składników odpadów komunalnych substancjami niebezpiecznych (metale ciężkie).

Gromadzenie i usuwanie odpadów komunalnych: Selektywna zbiórka i segregacja (zmniejszenie o 30%) realizowana: -metodą zbiórki selektywnej „u źródła”, -w zakładach mechanicznego sortowania, -sortowanie na wysypiskach odpadów (ręcznie).

Działania z odpadami przemysłowymi:

-wypełnianie terenów (zapadliska, nieeksploatowane odkrywkowe wyrobiska),

-wykorzystanie w podziemnych technikach górniczych (posadzka, wzmocnienia, stabilizacja wyrobisk);

-Przetwarzanie odpadów w celu ich przygotowania do odzysku, w tym recyclingu (zużyty sprzęt elektryczny i elektroniczny, termiczne przekształcenie).

-Najwięcej odpadów przemysłowych gromadzi się na terenie woj. katowickiego, legnickiego, wałbrzyskiego, krakowskiego;

-Wybudowano stacje pras błota (Przeworsk),

-Wykorzystano 2 mln ton odpadów poflotacyjnych do rekultywacji gruntów.

-Największą ilość odpadów przemysłowych w Polsce stanowią odpady górnicze (43%) i odpady z energetyki (15%).

Mineralne surowce odpadowe (MSO):

• To odpady stałe powstające w procesach wydobycia, wzbogacania i przetwarzania kopalin.

• MSO dzieli się na:

-odpady górnicze,

-odpady przeróbcze,

-odpady wtórne przeróbcze (energetyczne, żużle techniczne)

Odpady organiczne:

Grupy odpadów organicznych o szczególnym niekorzystnym oddziaływaniu na środowisko:

- przetwórstwo surowców zwierzęcych (zakłady mięsne, padłe i zarażone bydło), odpady mięsno-tłuszczowe do produkcji pasz, włosie do produkcji szczotek, kości do produkcji żelatyny, klejów, pasz, gnojowica - nawóz

-odpady przemysłu drobiarskiego w rzeźniach, w wylęgarniach, w zakładach jajczarskich, głównie przerabia się je na mączki mięsno-kostne, padły dró na mączki lub do produkcji kompostu,

-odpady przemysłu mleczarskiego - ścieki są obciążone serwatką (cukier, białka, sole mineralne, witaminy) przerabia się w 18%, reszta na cele paszowe; przerób serwatki metodami membranowymi - otrzymanie laktozy, syropu laktozowego, kwasów organicznch, alkoholu, biomasy, paliwa przemysłowego,

-osady ściekowe - Polska zobowiązała się do usuwania ze ścieków pierwiastków biogennych.

• Metody postępowania z osadami ściekowymi:

-składowanie na wysypiskach,

-unieszkodliwianie metodami termicznym,

-wykorzystanie przyrodnicze,

-zrzucanie do morza.

Biogaz i jego produkcja:

• Fermentacja metanowa jest podstawowym procesem stosowanym w przeróbce osadów ściekowych.

• Cel: przemiana silnie uwodnionego, lepkiego, niebezpiecznego osadu surowego w łatwo odwadniający się, o małej lepkości osad przefermentowany.

• Połowa substancji organicznych ulega rozkładowi z wytworzeniem biogazu;

• Biogaz - cenny surowiec do produkcji energii elektrycznej i cieplnej

• Fermentacja węglowodanów: CH₄ 1 : CO₂ 1

• Fermentacja białek, aminokwasów: CH₄ 7 : CO₂ 3

• Fermentacja tłuszczów: CH₄ 7 : CO₂ 3

Skład biogazu:

Ilość biogazu zależy od składu chemicznego poddanych fermentacji związków chemicznych, temperatury i czasu przetrzymywania substratów w reaktorze.

Wartość opałowa zależy od zawartości CH₄. (wartość opałowa metanu 35MJ/m³). Średnia wartość opałowa biogazu wynosi około 21,5MJ/m³

Za i przeciw termicznej utylizacji odpadów:

1. Konieczne jest opracowanie koncepcji zagospodarowania odpadów ulegajacych biodegradacji ponieważ zgodnie z Dyrektywą Unii dopuszczonych do skłądowania będzie od roku: 2010 -75%, 2013- 50%, 2020- 35% calkowitej ilosci odpadow komunalnych ulegajacych biodegradacji wytworzonych w 1995 roku. Oznacza to, ze pozostale odpady będą musialy być w jakis sposób unieszkodliwione lub odzyskiwane.

2. Zgodnie z dyrektywa UE, nalezy poddac recyklingowi srednio 55-70% opakowan już w 2008 roku, a to oznacza, ze w naszym kraju prawie trzykrotnie powinna wzrosnac ilosc odpadow zbieranych selektywnie. Na wdrożenie dyrektywy Polska wynegocjowala okres przejsciowy do 2014 roku, ponieważ nie jestesmy w stanie wysegregowac takiej ilosci z masy odpadow komunalnych.

3. Polska powinna uzyskac redukcje ilosci odpadow skladowanych na skladowiskach o: 25% do 31 grudnia 2010, 50% do 31 grudnia 2013r., 65% do 31 grudnia 2020 roku.

4. Osiagnac do konca 2008 roku poziom zbierania 4kg sprzetu elektrycznego na mieszkanca na rok.

5. Uzyskac co najmniej 50% odzysku i 27% recyklingu odpadów opakowaniowych do konca 2008 roku.

6. Trzeba uwzglednic fakt wyczerpywania się miejsc na skladowanie odpadow. Z uwagi na brak miejsca i przyzwolenia spolecznego dla budowy nowych wysypisk, a istniejace będą się zapelniac.

Segregacja odpadow. Aby segregacja miala sens powinna skladac się z dwóch etapow: segregacji wstepnej „u źródla”- prowadzonej bezposrednio w mieszkaniach oraz segregacji wtornej na linii sortowniczej. Do pojemnikow i workow nie wolno wrzucac opakowan po srodkach niebezpiecznych takich jak: rozpuszczalniki, srodki ochrony roslin, farby, leki i oleje silnikowe itp.

WYMAGANIA DOTYCZĄCE STANDARDÓW GOSPODAROWANIA ODPADAMI KOMUNALNYMI W OBOWIĄZUJĄCYM PRAWIE I DOKUMENTACH PLANISTYCZNYCH.

Obowiązujące w Polsce wymagania dotyczące gospodarowania odpadami komunalnymi stanowią implementację standardów europejskich.

Są one określone w aktach prawnych:

• ustawach wraz z aktami wykonawczymi,

• dokumentach planistycznych, szczególnie w Krajowym Planie Gospodarki Odpadami i zgodnymi z planem krajowym planami wojewódzkimi, powiatowymi i gminnymi.

Pierwszy Krajowy plan gospodarki odpadami przyjęty został uchwałą Nr 219 Rady Ministrów z dnia 29 października 2002r. (M.P. z 2003r. Nr 11, poz. 159). W dniu 29 grudnia 2006 r. Rada Ministrów podjęła uchwałę Nr 223 w sprawie „Krajowego planu gospodarki odpadami 2010” (M.P. z 2006 r. Nr 90, poz. 946).

KRAJOWY PLAN GOSPODARKI ODPADAMI 2010

KPGO jako cele główne przyjmuje m.in.:

• zwiększenie udziału odzysku, w tym w szczególności odzysku energii z odpadów, zgodnego z wymaganiami ochrony środowiska,

• zmniejszenie ilości wszystkich odpadów kierowanych na składowiska odpadów,

• zamknięcie do końca 2009 r. wszystkich krajowych składowisk nie spełniających standardów Unii Europejskiej,

• wyeliminowanie praktyki nielegalnego składowania odpadów.

Unieszkodliwianie odpadów polega na poddaniu ich procesom przekształcania biologicznego, fizycznego lub chemicznego w celu doprowadzenia ich do stanu, który nie stwarza zagrożeń dla życia lub zdrowia człowieka oraz dla środowiska. Jest to definicja na podstawie ustawy o unieszkodliwianiu odpadów. W myśl tej ustawy unieszkodliwianiem odpadów jest także ich składowanie.

Unieszkodliwianie może być prowadzone na trzy sposoby:

• poprze usuwanie składnika niebezpiecznego z odpadu i miarę możliwości jego ponowne wykorzystanie

• poprzez rozkład odpadu niebezpiecznego do postaci, która nie ma cech odpadu niebezpiecznego

• poprzez przekształcenie odpadu niebezpiecznego w postać nie stwarzającą zagrożenia dla środowiska

Odpady zakaźne- substancje zawierające żywe mikroorganizmy lub ich toksyny, o których wiadomo lub co do których istnieją wiarygodne podstawy do przyjęcia, że powodują choroby człowieka lub innych żywych organizmów.

Recykling Organiczny- to Obróbka tlenowa, w tym kompostowanie, lub beztlenowa odpadów, które ulegają rozkładowi biologicznemu w kontrolowanych warunkach przy wykorzystaniu mikroorganizmów, w wyniku której powstaje materia organiczna lub metan;

Zgodnie z Krajowym Planem Gospodarki Odpadami (KPGO), masa odpadów komunalnych biodegradacji wytworzonych w Polsce w 1995 roku wynosiła ok. 4380 tys. Mg. Oznacza to, że dopuszczalne składowanie tych odpadów powinno wynosic: w 2010 r- 75% wagowo całkowitej masy odpadów komunalnych ulegających biodegradacji, w 2013r.- nie wiecej niż 50%, w 2020r- nie wiecej niż 35%.

W Polsce pierwsze wskazówki racjonalnego kompostowania spotykamy w książkach z XVI w; Anzelm Gostowski z 1563r. gospodarstwo rolne; Jakub Ham 1675r. Ekonomika Ziemiańska; Krzysztof Kluk 1799r. O rolnictwie.

Kompostowanie - tlenowy proces biologiczny, podczas którego materiały organiczne są przekształcane w kompost. Współcześnie kompostowanie jest bardziej procesem biotechnologicznym ( zastosowanie różnych technologii) polegającym na rozkładzie substancji organicznych w warunkach tlenowych pod wpływem mikroorganizmów termofilnych promieniowców, bakterii i pleśni.

W kolejnych fazach procesu kompostowania zmieniają się dominujące mikroorganizmy:

• pleśnie i bakterie niezarodnikowe

• bakterie zarodnikowe

• promieniowce

Cykl przemian w tworzeniu próchnicy:

• rozkład substancji organicznej

• humifikacja

• stabilizacja

Charakterystyka poszczególnych etapów:

*Rozkład substancji organicznej -(mineralizacji) utlenienia substancji organicznej do dwutlenku węgla, wody, azotanów, siarczanów, fosforanów i innych składników w najwyższym stopniu utlenienia. Są to reakcje egzotermiczne, które wywołują proces samozagrzewania się pryzm, temp. w początkowym okresie wzrasta nawet do ok. 70^oC

*humifikacja - synteza w rezultacie procesów biologicznych (przy udziale biokatalizatorów) wytwarza się próchnica proces ten jest znacznie bardziej złożony niż proces mineralizacji (ma charakter przede wszystkim biochemiczny). humifikacja substancji organicznej łączy się z rozkładem zawartych w nich związków, z syntezą połączeń przez mikroorganizmy, autolizą obumarłych komórek tych organizmów oraz ze zmianami fizykochemicznymi i chemicznymi związków bardziej odpornych na rozkład.

*stabilizacja- dojrzewanie wskaźnikiem dojrzałości jest stosunek C:N (<20)

Czynniki wpływające na przebieg procesu kompostowania:

• skład chemiczny materiału wyjściowego (wsadu), do przerobu najlepiej nadają się odpady bogate w substancje organiczne, oraz inne makroskładniki i nie zawierające substancji szkodliwych, optymalna zawartość azotu w mat. wyjściowym powinna się zawierać w granicach 0,8 - 1,7%

• stosunek C:N jest istotnym czynnikiem procesu kompostowania (przebieg temp. straty azotowe), powinien wynosić 1:25-30, w dojrzałym kompoście C:N(<20)

• Odczyn - optymalnym dla rozwoju mikroorganizmów oraz zabezpieczającym przed stratą azotu jest pH 6,5-7,5

• wilgotność - optymalna w granicach 40-50%

• napowietrzanie - istotny czynnik niezbędny dla rozwoju mikroorganizmów aerobowych

• temperatura - pierwszy etap egzotermiczny (70-75^oC), w dalszym etapie 45-50⁰C (ok.10dni wystarcza by zniszczyć patogeny)

Technologie kompostowania:

*Kompostowanie w warunkach naturalnych w pryzmach na otwartym powietrzu bez wstępnej obróbki lub ze wstępnym rozdrabnianiem odpadów

*Kompostowanie w warunkach sztucznych ze wstępną obróbką, w komorach - biostabilizatorach

*Systemy kompostowania w pryzmach bez wstępnej obróbki to najstarsze, a równocześnie najprostsze technologicznie procesy.

Wermikompost- Kompost uzyskany przy intensywnym współudziale dżdżownic nosi nazwę biohumusu (inne nazwy: kompost koprolitowy, wermikompost, kompost dżdżownicowy). Cechuje się on szczególnie korzystnymi właściwościami w porównaniu z kompostem otrzymywanym metodami tradycyjnymi. Uzasadnia się to tym, że biohumus zawiera w dużych ilościach enzymy i mikroorganizmy, związane z metabolizmem dżdżownic. Wprowadzenie takiego kompostu do gleby pobudza jej życie biologiczne, w rezultacie czego nawet toksyczne związki metali ciężkich przekształcane są w trudno przyswajalne przez rośliny połączenia chemiczne tych metali.

Wykorzystanie kompostu:

• Kompost wyprodukowany w ramach własnego gospodarstwa należy traktować jako dobrej jakości nawóz organiczny i tak też stosować - nawożenie podobnie jak z obornikiem

• Skład kompostu zależy od: Rodzaju kompostowanego materiału (proporcje, ilość, rejon, sezonowość); Azot (N) ok. 1,3 %; Fosfor (P2O5) ok. 2,2 %; Potas (K2O) ok. 0,4 %; Substancja organiczna ok. 60 % .

Metanizacja- powstawanie biogazu. Jest to proces biologiczny - z masy organicznej w wyniku fermentacji metanowej powstaje mieszanina gazów, tak zwany biogaz. W przyrodzie jest to proces szeroko rozpowszechniony - odbywający się np. na: torfowiskach, dnie mórz, w gnojowicy itp. Utworzona mieszanina gazów w około dwóch trzecich składa się z metanu i w około jednej trzeciej z dwutlenku węgla, oprócz tego w biogazie znajdują się jeszcze niewielkie ilości wodoru, siarkowodoru, amoniaku i innych gazów

Etapy metanizacji:

1. hydroliza - rozkład złożonych związków materiału wyjściowego (np. węglowodanów, białek, tłuszczy) na proste związki organiczne (np. aminokwasy, cukier, kwasy tłuszczowe), uczestniczące w tym procesie bakterie uwalniają enzymy, które rozkładają materiał na drodze reakcji biochemicznych.

2. faza zakwaszania (fermentacja kwasowa) - przy udziale bakterii kwasotwórczych powstają kwasy tłuszczowe (kwas octowy, propionowy i masłowy) oraz dwutlenek węgla i wodór, oprócz tego powstają niewielkie ilości kwasu mlekowego i alkoholu, produkty te w następnej fazie „tworzenia się kwasu octowego”, przy udziale bakterii zamieniają się w substancje poprzedzające powstanie biogazu (kwas octowy, wodór i dwutlenek węgla)

3. metanogeneza (fermentacja metanowa) - okres działania bakterii metanowych, wykorzystujących wodór i kwas octowy do produkcji metanu i dwutlenku węgla.

ŹRÓDŁA ENERGII

-nieodnawialne: wegiel kamienny, wegiel brunatny, łupki bitumiczne; pierwiastki promieniotwórcze; ropa naftowa; gaz ziemny.

-odnawialne: bialy wegiel; energia sloneczna; energia wiatru; energia prądów morskich i pływów; energia geotermiczna; energia biomasy.

Wykorzystanie energii słonecznej: ogrzewanie i klimatyzowanie pomieszczen; zasilanie instalacji centralnego ogrzewania; ogrzewanie wody gospodarczej; podgrzewanie wody w basenach odkrytych; suszenie płodów rolnych; zasilanie elektryczne stacji kosmicznych.

Dlaczego powinno się korzystać z alternatywnych źródeł energii?

Zasadniczym oraz coraz częściej rozpowszechnianym powodem korzystania
z alternatywnych źródeł energii jest ocieplenie się klimatu. Prowadzi ono do roztapiania lodowców, a przez to mogą zostać zalane niżej położone lądy i przybrzeżne miasta. Dzieje się to dlatego, iż podczas spalania ropy wydobywają się zanieczyszczenia oraz szkodliwe substancje do atmosfery. Zanieczyszczenia te zatrzymują ciepło i nie pozwalają wydostać się mu do przestrzeni kosmicznej. Następuje kumulacja ciepła , przez co tworzy się efekt cieplarniany. Następnym ważnym powodem są kończące się zasoby naturalne na kuli ziemskiej. Dobrym przykładem są bezustanne wydobycia ropy naftowej, której zasoby mogą się skończyć już za 40 lat. Kolejnym istotnym powodem (zwłaszcza dla kieszeni) to oszczędności płynące z korzystania z alternatywnych źródeł energii. Praktycznym przykładem jest bateria słoneczna. Koszty jakie musimy ponieść to zakup panela oraz jego montaż, zaś samo odzyskiwanie energii jest dla nas oszczędnością . Porównując koszty zakupu pieca grzewczego oraz niezbędnego do niego paliwa, oszczędności wydają się bardzo duże i opłacalne. Kolejnym argumentem na korzystanie z alternatywnych źródeł energii jest nieustanne zanieczyszczanie środowiska. Elektrownie bazujące na paliwach kopalnianych emitują szkodliwe gazy (tlenek węgla, dwutlenek węgla, tlenki azotu i siarki) oraz pyły przyczyniając się do powstawania kwaśnych deszczy, które powodują usychanie roślinności oraz erozji budynków i budowli.

Energia wody- Powstaje dzięki wodzie, którą zbiera się w ogromnych zbiornikach,
a następnie przelewa się przez turbiny, które zmieniają energię wody w energię elektryczną. Polska wykorzystuje potencjał energii wodnej w zaledwie 11%. W tym ok. 70% na Wiśle (połowa w dolnym odcinku) oraz na Odrze ok. 30%. ZALETY: -źródło energii odnawialnej-nie emituje szkodliwych gazów. WADY: -może źle wpływać na bilans hydrologiczny okolicy.

Energia wiatru- Jest to odnawialne źródło energii, które powstaje dzięki podmuchom wiatru. Za przemianę energii wiatru w mechaniczną odpowiada turbina. Historia tego źródła energii sięga aż do kodeksu Hammurabiego. Prawdopodobnie były one wykorzystywane do pompowania wody. Dzisiaj wiatraków używamy do przemiany energii wiatru w energię elektryczną. ZALETY: nie hałasuje; nie zanieczyszcza środowiska; wszechstronne wykorzystanie. WADY: jest zależna od pogody; może być zagrożeniem dla ptactwa.

Energia słoneczna- Jest to źródło energii odnawialnej, które wykorzystuje baterie słoneczne do przemiany promieniowania słonecznego w np. energię elektryczną (można też je wykorzystać do uzyskania energii cieplnej). Jest to modne i łatwo dostępne alternatywne źródło energii. Baterie słoneczne montuje się na dachach domów, ale są także przemysłowe elektrownie słoneczne. ZALETY:- może być wykorzystana do pozyskania różnych energii- łatwo dostępne w sklepach. WADY:- zależna od pogody.

Energia geotermiczna- Odnawialne źródło energii, które wykorzystuje ciepło wód z wnętrza ziemi. Jest zaliczane jako odnawialne źródło energii, ponieważ wody te ogrzewają się dzięki jądru ziemi, którego ciepło nie zapowiada się na razie skończyć. Jest wykorzystywana jako źródło ciepła i ciepłej wody. W Polsce istnieją zakłady cieplne wykorzystujące energię geotermiczną. Są to: Bańska Niżna, Pyrzyce, Stargard Szczeciński, Mszczonów, Uniejów, Słomniki, Lasek oraz Klikuszowa. ZALETY:- wykorzystana woda jest ponownie ogrzewana - wykorzystywana w układach centralnego ogrzewania. WADY: zagrożenie zanieczyszczeniem wód głębinowych.

Biomasa- To masa materii w organizmach żywych. Może być wykorzystana jako pokarm (energia) dla człowieka lub jako energia elektryczna. Do uzyskania energii wykorzystuje się: drewno słabe technologicznie, odchody zwierząt, słomę, wodorosty, odpady organiczne, osady ściekowe oraz oleje roślinne tłuszcze zwierzęce. Spalanie biomasy jest korzystniejsze niż paliw kopalnych, bo emituje mniej siarki oraz dwutlenku węgla, który był wchłaniany przez rośliny, które stworzyły biomasę. ZALETY:- jest to tanie źródło energii; energię pozyskuje się w prosty sposób. WADY: emituje CO_2.

Biogazy- Ich inną nazwą jest gaz wysypiskowy. Nazwa ta nawiązuje do miejsca ich powstawania, czyli wysypiska. Biogazy powstają z odpadów organicznych (np. ścieków). Na nowoczesnych wysypiskach instaluje się specjalne komory fermentacyjne oraz bioreaktory. Przykładowym zastosowaniem biogazów jest motoryzacja. Do używania instalacji na biogaz zachęca niska cena gazu wysypiskowego. ZALETY: są tanie, wytwarzają się samoczynnie. WADY: emitują gazy do środowiska.

---