Technologie ochrony środowiska

Wykład 2 /22.10.2010r.

Rodzaje i źródła zanieczyszczenia środowiska

Do zanieczyszczeń środowiska należą:

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

-cząstki stałe nieorganiczne i organiczne (pyły –np. popioły lotne, sadza, pyły z produkcji cementu, pyły metalurgiczne, związki ołowiu, związki miedzi, chromu, kadmu i innych metali ciężkich)

-mikroorganizmy –wirusy, bakterie, grzyby, których rodzaj i ilość odbiega od składu naturalnej mikroflory powietrza

-krople cieczy (kwasów, zasad, rozpuszczalników).

Wartość emisji zanieczyszczeń to ilość zanieczyszczeń wydalanych do atmosfery w jednostce czasu wyrażona: g/s, kg/h, lub t/rok.

1)związki siarki: SO, SO₂, SO₃, H₂S, H₂SO₄, siarczany różnych metali.

SO₂ –bezbarwny, silnie toksyczny gaz o duszącym zapachu. Wolno rozprzestrzenia się w atmosferze (duży ciężar właściwy 2,93kg/m³. Powstaje minimalnie w wyniku spalania paliw stałych i płynnych zanieczyszczonych siarką (węgiel, ropa naftowa).

Największy udział w emisji SO₂, ma przemysł paliwowo –energetyczny.

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

SO₂ utrzymuje się w powietrzu przez 2-4 dni i może być przenoszony na duże odległości.

SO₂ utlenia się do SO₃który reaguje z wodą i przechodzi w kwas siarkowy (H₂SO₄ ) jeden ze składników kwaśnych dreszczów.

2)związki azotu:

NO –tlenek azotu –bezbarwny i bezwonny

NO₂ (dwutlenek azotu) –brunatny o duszącej woni

Obydwa mogą utrzymywać się do pięciotlenku azotu (N₂O₅) który w obecności pary wodnej tworzy kwas azotowy (HNO₃) –jeden ze składników kwaśnych dreszczy.

3)związki węgla

Tlenek węgla (CO) powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla lub jego związków.

Głównym źródłem CO są:

-spaliny z silników (głównie benzynowych) pojazdów mechanicznych

-przemiany metalurgiczne, elektromaszynowe materiałów budowlanych

-elektrociepłownie, elektrownie cieplne,

-koksownie, gazownie, paleniska domowe

Tlenek węgla jest gazem silnie toksycznym, nie posiada smaku, zapachu, barwy –zmysły ludzkie nie ostrzegają przed nim.

CO₂ –powstaje w procesach spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych oraz w procesach oddychania organizmów żywych. CO₂ w atmosferze nie stanowi bezpośredniego zagrożenia pod warunkiem że nie nastąpi naruszenie równowagi biologicznej spowodowanej jego nadmierna ilością. Pełni funkcję naturalnej izolacji termicznej (efekt cieplarniany) oraz bierze udział w procesie fotosyntezy.

4)WWA –związki zbudowane z węgla i wodoru zawierające w cząsteczce kilka pierścieni aromatycznych.

W powietrzu pojawiają się w wyniku:

-parowania lub spalania paliw (głównie węgla, ropy naftowej i ropopochodnych)

-palenie tytoniu

…

Źródła zanieczyszczenia powietrza:

1)źródła naturalne

-wulkany (około 450 czynnych) emitują popiół i gazy (CO₂, SO₂, H₂S, i inne)

-Pożary lasów, sawanny, i stepów (CO₂, CO i pyły)

-bagna (CH₄ –metan, CO₂, H₂S, NH₃ )

-gleby i skały ulegające erozji, burze piaskowe (globalnie do 700mln ton pyłów rocznie)

-tereny zielone z których pochodzą pyłki roślinne

2)źródła antropogeniczne

-energetyczne spalanie paliw

-przemysłowe –procesy technologiczne w zakładach, rafineriach, hutach, kopalniach i cementowniach

-komunikacja –głownie transport samochodowy, wodny lotniczy, kolejowy.

-komunalne –gospodarstwa domowe oraz gromadzenie i utylizacja odpadów i ścieków (np. składowiska)

Zależnie od zasięgu źródła zanieczyszczeń mogą być:

-punktowe (np. komin)

-liniowe (np. szlaki komunikacyjne)

-powierzchniowe (np. otwarty zbiornik z lotną substancją)

Zjawiska w atmosferze związane z zanieczyszczeniem powietrza:

1)smog - gromadzenie się dużych ilości zanieczyszczeń w obniżeniach terenu, na niewielkiej powierzchni przy bezwietrznej pogodzie.

2)efekt cieplarniany -zatrzymywanie w atmosferze nadmiernych ilości ciepła. Wywołują go występujące w atmosferze gazy (CO₂, NH₃, NO, freony)absorbujące promieniowanie podczerwone odbite od powierzchni Ziemi.

3)kwaśne deszcze –wywołują związki siarki i azotu.

4)dziura ozonowa –ubytki w warstwie ozonowej wywołane tlenkami azotu, freonu

Sposoby ograniczania 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 metrologicznych

-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 lot nad Atlantykiem samolotem pasażerskim pochłania 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)

Porosty jako biowskaźnik zanieczyszczenia powietrza:

-porosty (Lichenes) grzyb +glon

-grzyb –dostarcza z podłoża na którym rośnie wodę i sole mineralne, chroni przed wyschnięciem.

-glon –dzięki zdolności do fotosyntezy produkuje substancję organiczną będącą pokarmem dla obydwu organizmów

-Porosty mogą pobierać substancje odżywcze prosto z atmosfery (zawarte w pyłach i gazach) a wraz z nimi substancje trujące akumulując je w sobie.

-dzięki temu porosty mogą być organizmami określającymi poziom zanieczyszczenia atmosfery (bioindykator)

-porosty są szczególnie wrażliwe na kwaśne deszcze

W strefie umiarkowanej porosty rosną na następujących podłożach:

1)kora drzew, krzewów, krzewinek (porosty epifityczne epifity)

2)drewno (porosty epiksyliczne –epiksyle)

3)ziemia (porosty naziemne)

4)skała (porosty naskalne –epility)

-Do monitoringu zanieczyszczenia powietrza wykorzystuje się głownie porosty nadrzewne (epifityczne)

-monitoring zanieczyszczenia powietrza z wykorzystaniem porostów nie daje informacji o składzie chemicznym zanieczyszczeń ani o wpływie poszczególnych związków.

-otrzymane wyniki są świadectwem kompleksowego oddziaływania…

Substancje toksyczne w powietrzu oddziałujące bezpośrednio na porosty unieczynniają aparaty fotosyntetyczne glonów porostowych w których chlorofil ulega degradacji.

Skala porostowa monitoringu powietrza (S. Hawkswortha i ROST)

-strefa I –powierzchnia 170 µg SO₂ /m³

-strefa II –powierzchnia 150 -170 µg SO₂ /m³

-strefa III –powierzchnia 100- 150 µg SO₂ /m³

-strefa IV –powierzchnia 70-100 µg SO₂ /m³

-strefa V –powierzchnia 40-70 µg SO₂ /m³

-strefa VI –powierzchnia 10 -40 µg SO₂ /m³

-strefa VII –powierzchnia poniżej 10 µg SO₂ /m³

Strefa I –o szczególnie silnie zanieczyszczonym powietrzu (bezwzględna pustynia porostowa) całkowity brak porostów nadrzewnych

Strefa II –o bardzo silnie zanieczyszczonym powietrzu (względna pustynia porostowa). Występują tylko najbardziej odporne porosty o plechach …

Strefa III – o silnie zanieczyszczonym powietrzu (wewnętrzna strefa osłabionej wegetacji )

Strefa IV –o średnio zanieczyszczonym powietrzu (środkowa strefa osłabionej wegetacji)

Strefa V – o względnie mało zanieczyszczonym powietrzu (zewnętrzna strefa osłabionej wegetacji)

Strefa VI – o nieznacznie zanieczyszczonym powietrzu (wewnętrzna strefa normalnej wegetacji)

Strefa VII –o powietrzu czystym lub ze znikomą zawartością zanieczyszczeń (typowa strefa normalnej wegetacji w której czynnikiem ograniczającym są naturalne warunki siedliskowe)

Oczyszczanie gazów odlotowych z zanieczyszczeń gazowych.

Metody oczyszczania gazów (nie tylko odlotowych):

1)Absorpcyjne

2)Adsorpcyjne

3)Spalanie

4)Katalityczne

-Absorpcja –proces pochłaniania gazów przez absorbent (ciecz rzadko ciało stałe) zachodzący w całej jego objętości .

-Absorbat –składnik gazowy który usuwany jest w drodze absorpcji

-Absorber –aparat do przeprowadzania procesu absorpcji

-Adsorpcja –proces wiązania składników (tzw. adsorbatu) z płynu (mieszaniny gazowej lub ciekłej) na powierzchni porowatego ciała stałego (adsorbenta)

-Adsorber –aparat do prowadzenia procesu adsorpcji

-Cząsteczki absorbatu lub adsorbatu mogą być wiązane siłami przyciągania między cząsteczkowego natury fizycznej (sorpcja fizyczna) lub oddziaływaniami natury chemicznej (chemisorpcja)

-Absorbery są podobne konstrukcyjnie do …

Zastosowanie metod absorpcyjnych:

1)odsiarczanie spalin (usuwanie tlenków siarki SO_X)

2)usuwanie tlenków azotu ze spalin oraz z przemysłowych gazów odlotowych (np. z produkcji HNO₃)

3)jednoczesne usuwanie NO_X i SO_x z gazów spalinowych

4)absorpcja gazów przemysłowych (np. HF, HCl, Cl, NH₃)

5)dezodoryzacja gazów odlotowych (usuwanie odorantów ):

-metoda absorpcyjna fizykochemiczna,

-metoda absorpcyjna połączona z biodegradacją (tzw. płuczki biologiczne)

Zastosowanie metod adsorpcyjnych:

1)ochrona dróg oddechowych

2)oczyszczanie powietrza napływającego z zewnątrz do wewnątrz pomieszczeń

3)odzyskiwanie składników

Przegląd absorpcyjnych metod odsiarczania spalin –podział:

1)proste odpadowe –produkt odsiarczania (mieszanina gipsu, siarczanu wapnia i popiołu) wydalany jest w całości na składowisko do wypełnień górniczych lub do morza.

2)półodpadowe –produktem jest gips CaSO₄ -2H₂O który można wykorzystać np. w budownictwie

3)bezodpadowe –absorbent zostaje zregenerowany a wydzielony SO₂ wykorzystuje się do produkcji H₂SO₄, siarki elementarnej lub w innych gałęziach przemysłu.

Technologie ochr. Środowiska wykład 05.11.2010

Ad 2. Metody półodpadowe:

Wapienna z produkcją gipsu oraz

Wapniakowa z produkcją gipsu- reakcje podobne jak w poprzednich metodach tylko, że utlenianie przeprowadza się niemal całkowicie w dodatkowym reaktorze, przez co otrzymuje się tylko gips CaSO₄ .x 2H20 Wymagane jest dokładniejsze odpylenie gazów.

Dwualkaiczna z prod. Gipsu-wykonuje się rozdzielenie procesów absorpcji i wytrącania osadów

absorpcja: NaOH+SO2=NaHSO2

2NaOH+ SO2=Na2SO3+H2O

Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO2

Utlenianie siarczynu i wytrącanie gipsu( w osobnym zbiorniku-reaktorze):

2NaHSO3+CaCO3=Na2SO3 + CaSO3+CaSo3+H2O+CO2 lub

2NaHSO3+Ca(OH)2=Na2SO3

D. Metoda z absorpcją w roztworze kwasu siarkowego- SO2 dobrze rozpuszcza się w tym roztworze reagując z wodą:SO2+ H2O=H2SO3 powstały kwas siarkawy utlenia się do kwasu siarkowego H2SO3+ ½ O2 +/Katalizator/=H2SO4 a ten zobojętnia się do gipsu H2SO4 + CaCO3 + H2O=Ca SO4 x 2H2O+CO2

E. Metoda półsucha- (Met. Nowatorska oparta na wykorzystaniu tzw. Suszarki rozpyłowej) rozpylona w atomizerach zawiesina lub roztwór absorbentu kontaktuje się w suszarce z gorącymi gazami spalinowymi: reakcje zachodzą szybko (głównie SO2+Ca(OH) 2 = CaSO3), a woda ulega odparowaniu. Powstałą suchą mieszaninę poreakcyjną wraz z pyłem usuwa się w odpylaczach, najlepiej tkaninowych.

Ad.3 Met. Bezodpadowe(regeneracyjne)

Wallmana – Lorda –oczyszczane gazy muszą być dokładnie odpylone, sorbentem jest wodny roztwór Na2SO3(Ph=6-7)

Na2SO3+SO2+H2O=2NaSO3

Regeneracyjna polega na termicznym rozkładnie wyparkach:2Na = Na2SO3+So2+H2O (w r-rze wodnym). Uzyskany SO2 wykorzystuje się np. do produkcji H2SO4.

Magnezytowa- idea podobna tylko absorbentem jest wodna zawiesina MgO.

MgO + SO2+nH2O=MgSO3+ nH2; n= 3 lub 6. Regeneracja polega na prażeniu wytrąconych siarczynów MgSO3 x nH2O=MgO+SO2+nH2O(800-1000 Stp. C.)

Amoniakalna-odpylone gazy przepłukuje się wodą amoniakalną, zachodzą głownie reakcje SO2+2NH3+H2O=(NH4) 2 SO2

(NH4) 2SO3 + ½ O2=(NH4)SO4

CO2+2NH4+H2O=(NH4)2CO3

Powstały siarczan amonu jest cennym nawozem azotowym. Zawiera ok. 3-5% węglanu amonu.

Wtórne metody ograniczania emisji NOx. (oczyszczanie gazów odlotowych)

Metody te polegają na:

Utlenianiu NO do NO2 i wiązaniu NO2 metodami absorpcyjnymi np. metoda amoniakalna odsiarczania połączona z utlenianiem NO2 ozonem:

Skruber nr. 1- odsiarczanie jak w pkt. 3C/met. Amoniakalna

Skruber nr. 2- NO+O3= NO2

2NO2+2NH3+H2O=NH4NO2+NH4NO3

Skruber nr. 3- dodatkowe oczyszczanie

Produkt końcowy: 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 przyśpieszanych katalizatorami min.: 2NO+CO=2CO2+N2.

SKRUBERY- aparaty do usuwania z ciał mieszaniny gazowej zanieczyszczających ciał stałych lub cieczy.

Zanieczyszczenia wód:

-bezpośrednie szkodliwe (np. fenole, kw. Cyjanowodorowy, kw. Siarkowy, siarczany)

-pośrednie szkodliwe (prowadzą do obniżenia zawartości tlenu w wodzie poniżej poziomu niezbędnego do utrzymania w niej życia biologicznego).

Nieorganiczne znaczenie wód:

-ścieki kopalne i przemysłu chemicznego o dużym zasoleniu zawierające chlorki i siarczany (VI) wapnia i magnezu i związki żelaza i jony sodu, wapnia i chlorkowe dostają się do wód, również zimą z soli, którą posypuje się ulice

-ścieki przemysłu nawozów sztucznych zawierające znaczne ilości azotanów (V), siarczanu (VI) amonu, także fosforanów (V). są one przyczyną eutrofizacji zbiorników wodnych

-jony metali ciężkich zawarte w ściekach z hut metali kolorowych i innych zakładów, przedostające się do wody wraz z zanieczyszczeniami powietrza np. Pb

-azotany (V) – najniebezpieczniejsze trucizny, blokują zdolność hemoglobiny do przenoszenia tlenu.

Podział zanieczyszczeń wód zależnie od ich trwałości:

- rozkładalne wszystkie substancje organiczne potencjalnie trujące podlegające przemianom chemicznym do prostych związków nieorganicznych

- nierozkładalne- substancje nie ulegają …

-trwałe

Czynniki wpływające na degradację wód zależnie od ich pochodzenia dzieli się na:

-naturalne (np. zasolenie, zasolenie, zanieczyszczenie humusem, związkami siarki)

-sztuczne (pochodzące z działalności człowieka np. odpady lotne, ciekłe, stałe środki chemizacji rolnictwa, odpady hodowlane- obornik, gnojowica w tym podgrzane wody chłodnicze- stanowią 80% ścieków przemysłowych w Polsce.

Negatywny wpływ na środowisko podgrzanych wód chłodniczych sprowadza się do:

-zaburzenia równowagi ekosystemu do którego są wprowadzane

-zmiany składu flory i fauny ekosystemu

-ograniczenie zdolności do samooczyszczania

Wszelkie zanieczyszczenia wody zmniejszają klasę czystości wody.

Rozróżnia się 3 klasy czystości wód:

KLASA I- rzeki – woda nadaje się do picia i hodowli ryb łososiowatych

Klasa II- wykorzystuje się do hodowli zw. Gospodarskich i ryb

Klasa III- wody do upraw rolniczych i ogrodniczych

ŚCIEKI:

Do parametrów charakteryzujących ścieki surowe i oczyszczone należą:

-ilość
-barwa

-gęstość

-mętność

-zasolenie

-temperatura

-pH

-potencjał oksydacyjny

-napięcie powierzchniowe

-zawartość tlenu

-zawartość fosforu i azotu

-zaw. Związków organicznych (ChZT, BZT, utlenialność)

-zawartość zawiesin

-zawartość subst. Toksycznych

-zaw. niektórych jonów

-zaw. Metali ciężkich

-liczba komórek pałeczki okrężnicy (Escherichiia coli)

Skład ścieków:

-składniki organiczne: białko, węglowodany, tłuszcze, oleje, żywice, barwniki, fenole

-składniki nieorganiczne: zasady, kw. Nieorganiczne, metale ciężkie

-inne (arsen, chlor, siarczan, siarkowodór).

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

- bytowo- gospodarcze- powstałe z wód wykorzystywanych w gospodarstwach domowych- do utrzymywania higieny osobistej.

Ścieki bytowo- gospodarcze dzieli się na:

-szara wodę tzw. Odciek ze wszystkich urządzeń domowych (poza toaletą) o małym zanieczyszczeniu bakteriologicznym

-czarna wodę- odpływ z toalet skażony

Problem ścieków w szczególności dotyczy:

-koksowni

-zakładów petrochemicznych

-garbarni

-celulozowni

-mleczarni

-cukrowni

Drobnoustroje chorobotwórcze ( w postaci wegetatywnej lub zarodnikowej) mogą zawierać ścieki z przemysłu spożywczego.

Rodzaje ścieków:

-ścieki rolnicze

-wody opadowe

-wody podgrzewane

Określenie stopnia zanieczyszczenia cieków:

BZT- oznacza ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie, zużytą przez bakterie aerobowe (tlenowe w ciągu określonego czasu.

Metody oczyszczania ścieków:

-mechaniczne

-biologiczne

-chemiczne.

Mechaniczne – I stopień oczyszczania

-mają na celu usunięcie ze ścieków ciał stałych pływających i grubych.

Polegają na rozdrabnianiu, cedzeniu, sedymentacji, flotacji, wymieszaniu i odwirowaniu.

Metody mechaniczne mogą zapewniać redukcję zawiesin w granicach 60-70%, BZT do 20%.

Urządzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu ścieków:

Kraty

Sita

Piaskowniki

Osadniki

Flota tory

Technologie ochrony środowiska 19.11.2010

Urządzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu ścieków:

Karty –

Sito – ciała stałe o rozmiarach 0,150 do 2 mm, duża wydajność i skuteczność oraz bezobsługowa praca

Piaskownik – do oczyszczania ścieków z ziarnistych zanieczyszczeń (piasek, węgiel, popiół)

Poziome – częściej stosowane, prędkość przepływu 0,25 – 0,35 m/s

Pionowe

Odtłuszczanie ścieków

Flotacja – oddzielanie fazy stałej która jest wypychana ze ścieków na powierzchnie przez pęcherzyki powietrza. W przeciwieństwie do sedymentacji w procesie flotacji możliwe jest oddzielenie cząsteczek o większej i mniejszej masie niż woda.

Metody biologiczne

Ich celem jest usunięcie ze ścieków biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń przez wykorzystanie populacji mikroorganizmów zawieszonych w toni ścieków lub tworzących utwierdzoną biomasę.

Zasada metody:

Zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biologicznych są wykorzystywane przez mikroorganizmy jako pokarm do zwiększania ich biomasy

......... część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniana jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek węgla i woda

w przypadku procesów beztlenowych produktami gazowymi rozkładu materii organicznej jest dwutlenek węgla i metan

nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń ze ścieków oddzielany jest ze ścieków w osadnikach wtórnych

osad czynny – mikroorganizmy zawieszone w toni ścieków w postaci gąbczastych kłaczków

złoże biologiczne – stos tłuczonych kamieni, żużlu, koksu a nawet elementów z tworzyw sztucznych pokryty błoną biologiczną złożoną z mikroorganizmów

Oczyszczanie biologiczne może przebiegać w warunkach:

- naturalnych – stosowane są filtry gruntowe oraz pola wodonośne (stawy):

+ staw beztlenowy – dominuje gnicie i fermentacja metanowa, głębokość 3-4m, ścieki zalegają kilka dni

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

+ staw tlenowy – płytki, nie przekracza 1,5m (doczyszczający) dobre warunki tlenowe, ścieki zalegają kilka tygodni

+ staw rybny – usuwane są ....... zanieczyszczenia, głównie organizmy planktonowe

W technologiach biologicznych wyróżnia się procesy:

- tlenowe (nitryfikacja, biologiczne utlenienie)

- beztlenowe (denitryfikacja)

Nitryfikacja – proces utleniania amoniaku i soli amonowych do azotanów III i V prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne. Powstałe azotany mogą być przyswajane przez rośliny lub ulegać akumulacji (powstanie złóż saletry)

Proces zachodzi w 2 etapach:

bakterie z rodziny Nitrosomonas i Nitrosospina utleniaja jony azotowe do azotanów III

utlenianie azotanów III przez bakterie z rodziny Nitrobacter do azotanów V

Warunki nitryfikacji autotroficznej:

- pH 5,5-9 (optymalne7,5)

- zawartość tlenu rozpuszczonego min 2mg/dm3

- obecność mikroelementów: Ca, Fe, Cu, Mg, P

- gazowy NH3 poniżej 1mg/m3 (toksyczny dla nitryfikatorów)

- brak innych toksycznych związków (fenoli, antybiotyków)

- obecność CO2 lub węglanów jako źródła węgla dla autotrofów

- neutralizacja

Denitryfikacja – redukcja azotanów do azotu

redukcja azotanów do azotynów – denitryfikacja częściowa

denitryfikacja do azotu atmosferycznego – denitryfikacja całkowita

Proces przeprowadzają różne bakterie (Pseudomonas fluorescenses)

Denitryfikacja i nitryfikacja są częścią cyklu azotowego w przyrodzie.

Wzbogacanie gleby w tlen hamuje procesy denitryfikacji.

Znaczenie denitryfikacji:

- zmniejszenie ilości przyswajalnego azotu

- usuwanie nadmiaru NO2 i NO3 ze środowiska

- zamknięcie obiegu azotu

Metody chemiczne oczyszczania ścieków – wspomaganie mechanicznego oczyszczania ścieków poprzez koagulantów

Zasada metody – ścieki mieszane są z koagulantem (wytwarzają się kłaczki na wodorowęglan glinu lub żelaza sorbują zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyspieszają sedymentacje zawiesiny w osadniku)

Metody chemiczne stosuje się do usuwania ze ścieków (głównie przemysłowych) substancji nie ulegających biologicznemu rozkładowi.

Metody chemiczne:

- chlorowanie (unieszkodliwianie bakterii chorobotwórczych, usuwanie przykrej woni)

- destylacja

- ekstrakcja

- elektroliza

- koagulacja

- neutralizacja

- sorpcja

- utlenianie

Koagulacja – łączenie cząsteczek koloidowych w większe zespoły, wytrąca się osad. Można ją wywołać: dodatek elektrolitu, koloidu o przeciwnym znaku ładunku elektrycznego do ładunku cząsteczek kolidujących, dehydratacja zolu, odparowanie lub wymrażanie ośrodka dyspersyjnego a także ogrzewanie lub wytrząsanie zolu. Redukcja BZT5 do 85%, zawiesiny do 90%. Zostają duże ilości osadów. Przemysł włókienniczy, garbarski, chemiczny.

Ekstrakcja – polega na wydobyciu ze ścieków zanieczyszczeń przez wprowadzenie specjalnych substancji które nie są rozpuszczalne w wodzie, zaś lepiej rozpuszczają zanieczyszczenia zawarte w ściekach

Neutralizacja – zobojętnienie kwaśnego lub zasadowego odczynu ścieków, przez wprowadzenie specjalnych substancji i związków chemicznych lub na zmieszaniu kwaśnych z zasadowymi ścieków

Sorpcja – przyciąganie przez powierzchnie niektórych ciał stałych rozpuszczonych w ściekach substancji lub gazów

Utlenienie – wprowadzenie do ścieków związków redukcyjnych (opiłki żelaza, dwutlenek siarki, węgiel, siarkowodór) w wyniku zachodzących reakcji powstają produkty mniej lub bardziej nieszkodliwe

Chemikalia najczęściej stosowanie:

- PIX – najczęściej stosowany, usuwa fosfor, siarkowodór, polepsza fermentacje, zagęszczanie osadów i często pomaga w stabilizacji procesów nitryfikacji i denitryfikacji

- polimery – blendy żelowe, olinowe, PAX – zwalczają bakterie nitkowate, które powodują pogorszenie indeksu osadu, powstawanie korzucha
- koagulanty żelazowo – glinowe (Fe2+, Fe3+, Al-)

Oczyszczanie ścieków gospodarczo-bytowych (pochodzących z gospodarstw domowych)

Wykonuje się wykorzystując metody osadu czynnego – dochodzi do biologicznego usuwania zanieczyszczeń ze ścieków w warunkach tlenowych przez kłaczkowate skupienia mikroorganizmów

Wykorzystuje się kompaktowe oczyszczanie ścieków.......:

- osadnika wstępnego

- komory natleniania?

- osadnika wtórnego

- ............ do napowietrzania i recyrkulacji osadu

Ścieki przemysłu spożywczego

Wysoka jakość produktu oraz różnorodność produkcji wymaga wysokiego zużycia wody, z której powstają ścieki zmieszanym składzie

Przy wyborze metody oczyszczania ścieków w przemyśle spożywczym decydują:

- warunki zrzutu ścieków (wielkość produkcji)

- lokalizacja zakładu

- pozwolenia wodnoprawne określające parametry odprowadzanych ścieków

Zakład o dużym ładunku zanieczyszczeń zawierających:

- substancje rozpuszczalne

- substancje koloidalne

- zawiesiny (związki organiczne: białko, tłuszcz i nieorganiczne: chlorki, azotany, fosforany, siarczany, węglany)

Ścieki niektórych zakładów (np mięsnych) są źródłem zagrożeń epidemiologicznych (treść przewodów pokarmowych)

Przemysł ziemniaczany

- strumienie wody z ........... i płuczek ziemniaczanych

- z operacji obierania, krojenia i płukania

- wytwarzanie różnych ........

Właściwości: bogate w związki rozpuszczalne, głównie łatwo rozkładalne cukry, zawiesiny ................ i związki organiczne.

Przemysł spirytusowo-drożdżowy

- drożdże piekarnicze

- produkt uboczny – wywar

Właściwości: bardzo wysokie BZT, odczyn kwaśny o charakterystycznym zapachu drożdzy, bogate w rozpuszczalne związki organiczne, zaliczane do oddzielnego zagospodarowania?

Przemysł owocowo-warzywny

- ścieki powstają głównie z mycia surowca oraz obierania, blansowania, chłodzenia i napełniania (zalewy cukrowe)

Właściwości: zawierają kawałki owoców i warzyw, odcieki soków, znaczne ilości związków nieorganicznych i organicznych, ..............

Technologie ochrony środowiska 17.12.2010

Wykład

Odpady jako czynnik działalności człowieka obciążającej środowisko

Odpady – wszystkie nie zużyte produkty bytowej i gospodarczej działalności człowieka

Charakter i ilość wytworzonych odpadów zależą od:

- ilości i dostępności surowców

- technologii produkcji i postępu technologicznego

- poziomu życia ludności i konsumpcji dóbr materialnych

- poziomu etyki ekologicznej

Polska 135mln ton odpadów

124mln ton – odpady przemysłowe

11mln ton – odpady komunalne

300kg/ Polaka

Każdy niezagospodarowany i nie mający określonego przeznaczenia produkt może stać się odpadem

Podział odpadów ze względu na stopnie zagrożenia:

- grożące zakażeniem

- grożące skażeniem

- szczególnie szkodliwe dla środowiska

- surowe produkty i materiały uznane za nieprzydatne do wykorzystania gospodarczego

Podział ze względu na zawartość frakcji organicznych:

- mineralne do 1% substancji organicznej

- organiczno – mineralne 5-50% substancji organicznej

- organiczne powyżej 50% substancji organicznej

Wytwórca odpadów – każdy którego działalność lub bytowanie powoduje powstanie odpadów oraz każdego kto przeprowadza wstępne przetwarzanie … lub inne działanie.

Obowiązki wytwórcy odpadów:

- zapobieganie powstawaniu odpadów lub ograniczanie ich ilości oraz niekorzystnego wpływu na środowisko

- zapewnienie zgodnego z zasadami ochrony środowiska odzysku odpadów

- zapewnienie zgodnego z zasadami ochrony środowiska unieszkodliwianie odpadów

Posiadacz odpadów – każdy kto faktycznie włada odpadami (wytwórca odpadów, inna osoba fizyczna, osoba jawna lub jednostka organizacyjna)

Składowanie i magazynowanie:

Z punktu widzenia ochrony środowiska składowanie i magazynowanie odpadów nie jest pożądane.

Składowiska dzielą się na:

- składowiska odpadów niebezpiecznych

- obojętnych

- innych niż niebezpieczne i obojętne

O szkodliwości decyduje:

- składnik najniebezpieczniejszy, który określa przynależność odpadów do odpowiedniej kategorii szkodliwości

- toksyczność i szkodliwość odpadów dla organizmów żywych

- właściwości rakotwórcze

- zagrożenie dla wód i gleb

- zanieczyszczenie atmosfery

- łatwość zapłonu

Ekonomiczne skutki wykorzystania surowców wtórnych:

- eliminowanie zanieczyszczenia środowiska naturalnego

- zwiększenie bazy surowcowej gospodarki narodowej

- obniżenie kapitałochłonności i energochłonności pozyskiwania i przetwarzania surowców

- zmniejszenie zużycia materiałów oraz kosztów produkcji w wyniku wyeliminowania zanieczyszczenia środowiska

- niekorzystne skutki:

Przetwarzanie może być pracochłonne

Stosowanie specjalistycznych maszyn

Przetwórstwo surowców wtórnych jest trudniejsze

Gorsze cechy technologiczne surowców wtórnych – obniżenie wskaźników jakościowych i użytkowych

Dodatkowe koszty przerobu

Rodzaje recyklingu:

- chemiczny

- surowcowy

- materiałowy

- organiczny

- ...

Kompostowanie – polega na rozdrobnieniu i oddzieleniu substancji gnijących od odpadów ….

Składowanie

- składowiska odpadów obojętnych i niebezpiecznych

- składujemy to czego nie da się odzyskać

- odpady gęsto upakowane w uszczelnionych kopcach, okopach ograniczających wyciek i emisję gazów

- wykorzystanie procesów mikrobiologicznych

- niskie koszty

- możliwość przeróbki w przyszłości

Komunalne:

- znaczna zmienność ilościowo - jakościowa

- duża niejednorodność składu surowcowego i chemicznego

- potencjalne zagrożenie skażeniem

- niestabilność i podatność na gnicie frakcji organicznej

- obecność odpadów niebezpiecznych

- zanieczyszczenie poszczególnych składników

Selektywna zbiórka i segregacja (zmniejszenie o 30%) realizowana:

- metoda zbiórki selektywnej

- w zakładach mechanicznego sortowania

- sortowanie na wysypiskach odpadów

Przemysłowe:

- wypełnianie terenów

- wykorzystanie w podziemnych technikach górniczych

- przetwarzanie odpadów w celu ich przygotowania do odzysku, w tym recyklingu

- termiczne przekształcanie

Mineralne surowce odpadowe – odpady stałe powstające w procesach wydobycia, wzbogacania i przetwarzania kopalin

Organiczne

Grupy odpadów organicznych o szczególnym niekorzystnym działaniu na środowisko:

- przetwórstwo surowców zwierzęcych

- odpady przemysłu drobiarskiego

- odpady przemysłu mleczarskiego

- osady ściekowe

Metody postępowania z osadami ściekowymi:

- składanie na wysypiskach

- unieszkodliwianie metodami termicznymi

- wykorzystanie przyrodnicze

- zrzucanie do morza

Biogaz i jego produkty

- skład: metan 55-70%, dwutlenek węgla 27-44%, wodór 0,2-1%, siarkowodór 0,2-3%

Technologia ochrony środowiska 14.01.2011

Zaliczenie: zanieczyszczenia powietrza – źródła emisji, uciążliwość dla środowiska. Oczyszczanie ścieków – metody, etapy. Odpady – źródła, utylizacja, uciążliwość dla środowiska.

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.

Charakterystyka poszczególnych etapów:

- rozkład substancji organicznej (mineralizacja), utlenienie substancji organicznej do CO₂, H₂O, azotanów, siarczanów, fosforanów i innych składników o najwyższym stopniu utlenienia. Są to reakcje egzotermiczne, temperatura w początkowym okresie wzrasta do około 70C.

-humifikacja – synteza w rezultacie procesów biologicznych (przy udziale biokatalizatorów). Humifikacja substancji organicznej łączy się z rozkładem zawartych w niej związków z syntezą połączeń przez mikroorganizmy, autoliza 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 nie zawierające substancji szkodliwych. Optymalna zawartość azotu w materiale wyjściowym powinna zawierać się w granicach 0,8-1,7%

- stosunek C:N jest istotnym czynnikiem procesu kompostowania (przebieg temperatur, straty azotu), powinien wynosić 1:25-30. W dojrzałym kompoście <20.

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

-Wilgotność- optymalna 40-50%

-Napowietrzanie- istotny czynnik niezbędny dla mikroorganizmów aerobowych.

-Temperatura – pierwszy etap egzotermiczny 70-75C, w dalszych etapach 45-50C (około 10 dni wystarczy by zabić wszystkie 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.

Wermikompost – kompost uzyskany przy intensywnym wykorzystaniu dżdżownic nosi nazwę biohumusu. Cechuje się on szczególnie dobrymi właściwościami w porównaniu z kompostem uzyskanym metodami tradycyjnymi. Biohumus zawiera w dużych ilościach enzymy i mikroorganizmy związane z metabolizmem dżdżownic. Wprowadzenie takiego kompostu do gleby pobudza jej Zycie biologiczne. W rezultacie nawet toksyczne związki metali ciężkich przekształcane są w trudno przyswajalne przez rośliny związki.

Wykorzystanie kompostu:- nawóz organiczny w rolnictwie.

Skład kompostu zależy od:- rodzaju kompostowanego materiału (proporcje, ilość, rejon)

Źródła energii:

Nieodnawialne: węgiel kamienny i brunatny, łupki bitumiczne, pierwiastki promieniotwórcze, ropa naftowa, gaz ziemny.

Odnawialne: „biały węgiel”, energia słoneczna, energia wiatru, prądów morskich, pływów, energia geotermalna.

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

Dlaczego powinno się korzystać z alternatywnych źródeł energii: ocieplenie klimatu, zanieczyszczenie powietrza w procesie spalania węgla i ropy, kończące się zasoby paliw nieodnawialnych, oszczędność.