Ad 1 Ekosystem i jego struktura

to zespół żywych organizmów tworzących biocenozę łącznie ze wszystkimi elementami środowiska nieożywionego, czyli z biotopem. Każdy naturalny ekosystem stanowi układ otwarty i funkcjonuje dzięki przepływowi energii i krążeniu materii. Energia przepływa jednokierunkowym strumieniem w układzie otwartym, materia natomiast krąży w ekosystemie w obiegu zamkniętym. Najważniejszym źródłem energii w ekosystemach jest energia słoneczna. Niecała docierająca energia zostaje skumulowana w organizmach. Część z niej jest wykorzystywana do podstawowych procesów metabolicznych i budowy własnych struktur organizmów, ale część tracona jest bezpowrotnie w postaci ciepła.

Do obiegu materii konieczna jest obecność producentów, konsumentów i reducentów, a przynajmniej producentów i reducentów. Dzięki producentom jest syntetyzowana materia organiczna. Konsumenci zjadają organizmy lub martwą materię organiczną. Destruenci (reducenci) rozkładają martwą materię organiczną i uwalniają nieorganiczne składniki pokarmowe dla producentów. Dzięki reducentom i procesom rozkładu:

- zamknięty jest obieg materii w przyrodzie, wpływający na wzrost i rozwój roślin,

- włączane są do obiegu składniki odżywcze,

- zachodzi produkcja pokarmu dla organizmów cudzożywnych.

Ekosystem dzielimy na:

- ekosystem autotroficzny to ekosystem, którego podstawą funkcjonowania jest obecność światła i materia organiczna zwana autochtoniczną, wytwarzana w procesie fotosyntezy głównie przez rośliny zielone. Przykładami takich ekosystemów są las, torfowisko, łąka, staw, jezioro.

- ekosystem heterotroficzny to ekosystem niepełny, niesamowystarczalny, pozbawiony producentów, w którym znajduje się materia pochodząca z zewnątrz, zwana materią allochtoniczną. Przykładem takiego ekosystemu jest jaskinia. Brak światła uniemożliwia występowanie roślin.

Siedlisko - to miejsce, w którym żyje populacja danego gatunku.

Producentów, czyli organizmy autotroficzne, które są zdolne do wytwarzania materii organicznej w procesie fotosyntezy ( rośliny zielone i bakterie fotosyntetyzujące ) oraz chemosyntezy ( bakterie chemosyntetyzujące ),

Konsumentów, czyli organizmy heterotroficzne, niezdolne do wytwarzania związków organicznych z nieorganicznych, a przystosowane do pobierania gotowej materii organicznej; należą tu wszystkie zwierzęta,

Reducentów (destruentów ), czyli grupę organizmów heterotroficznych, które odżywiają się martwą materią organiczną i rozkładając ją na proste związki nieorganiczne dostarczają je roślinom zielonym; należą tu głównie bakterie i niektóre grzyby.

Ad 2 Łańcuchy troficzne

Łańcuchy troficzne organizmy tworzące biocenozę (rośliny , zwierzęta ) należą do różnych grup uzależnionych od siebie pod względem troficznym pokarmowym Takie uzależnienie od siebie grupy tworzą łańcuchy pokarmowe czyli uporządkowany ciąg organizmów z których jeden zjada dugi zanim sam nie zostanie zjedzony przez inne Podstawą łańcuchów są producenci czyli organizmy wytwarzające na drodze fotosyntezy lub chemosyntezy ze związków mineralnych substancji organicznych w których gromadzą energie potencjalną

Ad 3 Wydajność ekologiczna ekosystemu

Wydajność ekologiczna ekosystemu WE określa stosunek asymilacji danego poziomu troficznego(B) do asymilacji poprzedniego(A) w łańcuchu

Ad 4 Piramida ekologiczna (piramida energii)

Piramida ekologiczna graficzne przedstawienie kolejnych członów łańcucha

Energia słoneczna → lucerna → cielęta → chłopiec

3,4*10^4

1,5*10^6

6,3*10^7

2,6*10^10

Wydajność EW poszczególnych poziomów troficznych jest bardzo mała 0,24% energii słonecznej wykorzystuje lucerna 8% energii na gromadzonej w lucernie wykorzystują cielęta 0,7% energii zmagazynowanej w cielętach wykorzystuje w ciągu roku chłopiec

Ad 5 Wyjaśnij na czym polega krążenie azotu wody i węgla w przyrodzie

Jeżeli materii organicznej odebrać energię stanie się ona materią nieorganiczną z której ponownie będą korzystać producenci. Napędem tych przemian jest stały dopływ energii słonecznej.

KRĄŻENIE WODY: 1) woda ma duże ciepło właściwe, wolno się nagrzewa i stygnie. 2) w stanie stałym ma mniejszą gęstość od wody w stanie ciekłym. 3) wody morskie stanowią ok. 97%, wody słodkie ok. 3% z czego ¾ to lądolody. 4) głównym źródłem pary wodnej w atmosferze jest parowanie z powierzchni mórz i oceanów, woda ta wraca na powierzchnię ziemi w postaci opadów. 5) najważniejszy jest bilans wodny, jest to stosunek między przychodem a tą ilością wody która wyparowuje lub jest pochłaniana przez rośliny. W I przypadku gdy opady mocno przekraczają parowanie to dużo wody odpływa z ekosystemu, wypłukując i wynosząc z niego wiele biogenów. Puszcze tropikalne paradox bogatego ekosystemu na ubogiej glebie. Ekosystem istnieje tylko dlatego że biogeny są od razu wchłaniane przez rośliny. Wycięcie puszczy powoduje ucieczkę miogenów i ubożenie gleby. W II przypadku gdy parowanie zabiera z ekosystemu w przybliżeniu tyle samo wody ile dostarczają jej opady to wszystkie biogeny pozostają w ekosystemie do dyspozycji roślin. Efekt to bardzo żyzne gleby na Ukrainie lub preriach USA. W III przypadku gdy parowanie jest wyższe od opadów, do ekosystemu dociera również woda z powodzi lub ze sztucznego nawadniania, rośnie twedy stężenie soli mineralnych w glebie co skutkować może zasoleniem gleby i utrudnić uprawę. Krążenie wody: opady nad lądem zasilają jeziora, rzeki, morza, część opadów wsiąka w głąb ziemi -wody gruntowe. Opady nad morzem, wody z rzek, gruntowe zasilają morza i oceany. Woda następnie paruje tworzą się chmury i opada na ziemię.

KRĄŻENIE AZOTU: głównym zbiornikiem N₂ powietrze 78% ale jest to azot niedostępny dla organizmów żywych (obojętna cząsteczka chemiczna). DROGI PRZYSWAJANIA AZOTU ATMOSFERYCZNEGO: 1) za pomocą błyskawic (5%) uwolnione atomy łączą się z O₂ w tlenki, następnie z wodą tworzą się azotany które są dostępne dla roślin i są dla nich źródłem N₂. 2) mikroorganizmy wiążą azot z powietrza w wodach (sinice) i glebach (bak azotowe) oraz bakterie korzeniowe (symbioza z roślinami motylkowymi). 3) azot zawarty w białkach, aminokwasach wykorzystywany przez zwierzęta. --Martwa materia jest rozkładana i azot zostaje uwolniony w postaci jonu NH₄⁺ (destruenci). --W warunkach tlenowych bakterie nitryfikujące utleniają NH₄⁺ do NO₂^- a następnie do NO₃^- azot przyswajalny dla wszystkich roślin i wraca do obiegu. -W warunkach beztlenowych bakterie denitryfikujące redukują NO₃^- do azotu cząsteczkowego, który wchodzi do atmosfery.

KRĄŻENIE WĘGLA: --węgiel w atmosferze przyswajanie przez organizmy samożywne, na lądzie fotosynteza. -dopływ węgla: oddychanie org żywych, spalanie paliw kopalnych, uwalnianie węgla ze skał węglowych, wymiana CO₂ między atmosferą a wodami oceanów. -węgiel w wodach oceanów: 1) wody te rozpuszczają CO₂ (rozpuszczalność zależy od T i zasolenia). 2) wody te to ekosystem gdzie są producenci, zatrucie wód i obniżenie fotosyntezy spowoduje zmniejszenie poboru węgla z atmosfery. -węgiel w biomasie ziemi obecnie biomasa całej kuli ziemskiej jest w równowadze. -węgiel w martwej materii organicznej obecnie tylko niewielkie ilości materii organicznej są na stałe wyłączone z obiegu węgla (osady denne, pokłady torfu).

Ad 6. Wyjaśnić na czym polega przepływ materii i energii w ekosystemie

ciąg zaczynający się od producenta i obejmujący kolejnych zjadających nazywa się łańcuchem pokarmowym. -schemat łańcucha pokarmowego: producent(zielenice)→ konsument 1(roślinożerca)→ konsument2(drapieżca)→ konsument3(drapieżca 2). Czyli np. leszczyna→ wiewiórka→ kuna…w końcu konsumenci i producenci stają się martwą naturą i są rozkładani przez destruentów do organicznych i nieorganicznych związków wykorzystywanych przez producentów. każde ogniwo łańcucha pokarmowego nazywamy poziomem troficznym. -pożywienie przepływające przez kolejne poziomy troficzne konsumentów jest źródłem materii i energii. -materia jest budulcem organizmów młodych i dojrzałych, odbudowa tkanek i produkcja potomstwa (fajnie brzmi). -z E świetlnej która dociera do danego ekosystemu tylko 1% przechwytują producenci i wiążą ją w subst pokarmowe. -suma E zmagazynowanej w określonym czasie nazywana jest produkcją pierwotną brutto (można ją wyrazić w jednostce masy lub energii. Część tej E przeznaczona na procesy oddychania. -E która zostaje w materii organicznej to produkcja pierwotna netto (jest to pokarm potencjalnie dostępny dla roślinożerców -podstawa piramidy energii). -przy przejściu z niższego poziomu troficznego na wyższy część E zawartej w pokarmie rozprasza się. -produkcja jest tym mniejsza im wyższy jest poziom troficzny. -wydajność przyswajania E (materii) -można przyjąć współczynnik 10.

Ad 7. Spalanie paliw a ochrona środowiska

Spaliny zawierają naturalne składniki atmosfery tj O₂, para wodna które są nieszkodliwe. Zawiera też szkodliwy CO₂ odpowiedzialny za efekt cieplarniany oraz związki tworzące tzw pierwotne zanieczyszczenia powietrza: SO₂, tlenki siarki -kwaśne deszcze, CO produkt niepełnego spalania C, tlenki N, pyły, niespalone węglowodory w połączeniu z HN₂- tworzy zanieczyszczenia wtórne. Należy spalać paliwa o małej zawartości węgla (gaz ziemny), należy stosować urządzenia o dużej sprawności, technologie mniej energochłonne, urządzenia oczyszczające spaliny, stosować odzyskiwanie ciepła.

Ad 8. Jednostki emisji substancji szkodliwych

ppm- przyjęty na świeci sposób wyrażania stężenia bardzo rozcieńczonych roztworów związków chemicznych. Stężenie to

jest pochodne ułamka molowego i określ ile cząstek związku chemicznego przypada na jeden milion cząsteczek roztworu.

ppb- sposób wyrażania skrajnie rozcieńczonych roztworów związków chemicznych Stężenie to jest pochodną ułamka molowego i określ ile cząstek związku chemicznego przypada na jeden miliard cząsteczek rozpuszczalnika

Emisja substancji szkodliwych z instalacji spalających wyrażana jest w różnych jednostkach np. ppm mg/m³ i mg/kWh jednostka ppm odnosi się w tym przypadku do objętości i oznacza jedna część objętości substancji szkodliwej na milion części objętości spalin

Ad 9. Efekt cieplarniany

Efekt cieplarniany podwyższenie temperatury ziemi spowodowane istnieniem atmosfery ziemskiej . Atmosfera ziemska przepuszcza w kierunku ziemi znaczną część promieniowania słonecznego(krótkofalowe) Promieniowanie pochłaniane jest przez powierzchnię Ziemi Niewielka część promieniowania jest odbita a ogrzana ziemia emituje promieniowanie długofalowe w dużym stopniu pochłanianie przez atmosferę głównie przez cząsteczki pary wodnej CO₂ oraz kropelki wody w chmurach Energia przekazana atmosferze jest przez nią wypromieniowywana głównie z powrotem w kierunku Ziemi tzw. promieniowanie zwrotne. Promieniowanie zwrotne jest główną podstawową przyczyną występowania efektu cieplarnianego na Ziemi a częściowa w przestrzeni kosmicznej

Ad 11. Wpływ spalania energetycznego paliw na emisje CO₂.

CO₂ pełni rolę filtru jednokierunkowego przepuszcza część E widzialną promieniowania krótkofalowego VIS a zatrzymuje promieniowanie IR podczerwone długofalowe. Powoduje to wzrost temp na Ziemi i dalsze jej ogrzewanie czyli efekt cieplarniany. Za efekt cieplarniany odpowiada też w 30% metan i niedobór ozonu. Emisja CO₂ zależy od ilości C zawartego w paliwie, a dokładniej od stosunku H:C. stosunek ten najniekorzystniejszy dla środowiska jest w węglu kamiennym 0,5:1, potem w oleju opałowym 2:1, w gazie 4:1. im większy stosunek H:C tym mniejsza emisyjność. Emisję CO₂ można zmniejszyć zwiększając sprawność kotłów, lub urządzeń spalających paliwa. CO₂= (CO₂wł)QwB; (CO₂wł) -emisja własna kg/J, Qw -wartość opałowa, B -strumień paliwa. η=Q/ QwB. CO₂=(CO₂)włQ/η. Im η ↑ tym emisyjność CO₂ ↓.

Ad 13. Wpływ spalania energetycznego paliw na emisję tlenków azotu.

NO₂ powoduje obumieranie roślin, prowadzi do całkowitego zablokowania przenoszenia tlenu. Opałowy NO_X powstaje w trakcie reakcji spalania azotu organicznego z O z powietrza w T>100^oC. powstaje tylko w procesie spalania gazu opałowego, węgla. Szybki NO_X powstaje w płomieniu w nadmiarze O₂ przy spalaniu każdego paliwa. Termiczny NO_X powstaje w T>1200^oC. Im ↑ O₂ i im wyższa T tym ↑ emisja tlenków azotu. Przeciwdziałanie: wstępne zmieszania O₂ z paliwem w specjalnej komorze, używanie specjalnych palników o niskiej temp, max ograniczenie współczynnika dostępu powietrza.

Ad 16 .Wyjaśnić co to jest samooczyszczanie się wód oraz podać jakie warunki musza być spełnione by proces taki zaszedł

Substancje organiczne zawarte w ściekach wprowadzonych do odbiornika ( rzeki, jeziora), w warunkach tlenowych są rozkładane przez mikroorganizmy do związków prostych: siarczany, fosforany, azotany, CO2, woda. Proces zwany mineralizacją zachodzi kosztem zawartego w wodzie tlenu. Powstałe związki są usuwane przez glony i rośliny wyższe. Szczególnie glony maja zdolność asymilacji CO2 z wydzieleniem tlenu. Pierwotniaki, skorupiaki ograniczają liczbę bakterii, które biorą udział w samooczyszczaniu. Na glonach i pierwotniakach bytują skorupiaki →ryby→człowiek. Samooczyszczanie przebiega przy wystarczającej ilości tlenu aby proces przebiegał prawidłowo w sposób ciągły potrzeba odpowiedniej ilości tlenu. Gdy ilość tlenu jest zbyt duża lub byt mała procesy przebiegają wolniej lub ustają. Rozwijają się organizmy beztlenowe, giną organizmy wyższe następuje rozkład beztlenowy. Tworzą się CH4, H2S, CO2, H2.

Procesy tlenowe- szybki namnażanie bakterii przy wydzielaniu niewielkiej ilości produktów rozpadu. Procesy beztlenowe- brak przyrostu lub niewielki przy wydzieleniu nielicznych ilości produktów rozpadu.

Bakterie tlenowe tak długo zachowują aktywność, aż zawartość tlenu nie spadnie poniżej 10%. Bakterie beztlenowe rozmnażają się poniżej 20% zawartości tlenu do momentu wyczerpania pokarmu, potem umierają. Gdy ilość wprowadzanych ścieków jest duża to maleje zawartość tlenu, procesy tlenowe przebiegają wolniej, środowisko staje się beztlenowe.

Ad 19. Wyjaśnić zasadę oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego podać rozwiązanie techniczne w przemyśle

Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego jest to proces podobny do tego, jaki zachodzi w rzekach podczas ich samooczyszczania lecz przebiega on bardziej intensywnie, ponieważ w niewielkiej obfitości jest wprowadzana olbrzymia ilość drobnoustrojów ( osad czynny). Powstające samorzutnie przy napowietrzaniu ścieków, a w celu otrzymania warunków tlenowych, stosuje się intensywne, sztuczne napowietrzanie. W osadzie czynnym znajdują się różnego rodzaju bakterie i przetrwalniki. Osad czynny usuwa zanieczyszczenia organiczne ścieków, wykorzystuje je do swojego rozmnażania i rozwoju. Oczyszczanie ścieków tą metodą daje wysoki stopień oczyszczenia nawet ponad 90%. Etapy procesu: wstępne usuwanie zawiesin opadających- osadnik, napowietrzanie ścieków poprzez różnego rodzaju komory napowietrzające i rowy cyrkulacyjne- system perforowanych rur przez które przepływa powietrze, zawracanie używanego osadu.

Ścieki musza być w ruchu aby nie było opadania osadu. Jednym ze sposobów oczyszczania ścieków jest wykorzystanie rowów utleniających, które częściowo zastępują komory napowietrzające. Urządzenie napowietrzające ma za zadanie dostarczenie odpowiedniej ilości tlenu oraz zapewnienie odpowiedniej prędkości ruchu cyrkulacyjnym. Przy zbyt niskiej prędkości następuje sedymentacja i osiadanie osadu na dnie zbiornika.

Ad 20 Napowietrzanie ścieków

Rola napowietrzania

• Zapewnienie ciągłego dostarczania tlenu do oczyszczanych ścieków

• Utrzymani warunków tlenowych

• Mieszanie ścieków

• Utrzymanie kłaczków osadu czynnego w stanie zawieszonym

Prowadzą napowietrzanie musimy pamiętać z jednej strony by napowietrzanie było intensywne z drugiej strony są koszty szuka się skutecznych sposobów ale tańszych Musimy pamiętać również ze im większe pęcherzyki powietrza tym napowietrzanie jest mniejsze i wykorzystanie powietrza gorsze . Przy standardowym napowietrzaniu wgłębnym wykorzystanie tlenu wynosi

Drobno pęcherzykowe 11%

Średnio pęcherzykowe 6,5%

Grubo pęcherzykowe 5,5%

Ad 21. Oczyszczanie ścieków z wykorzystaniem modułów membranowych

W procesie wykorzystującym technikę membranową reaktor biologiczny np. komora napowietrzana z osadem czynnym zblokowany jest z modułem membranowym w taki sposób że strumień ścieków z komory napowietrzania przepływa w całości przez układ membranowy ultrafitracyjny. W procesie wykorzystującą technikę membranowa zasada oczyszczania ścieków jest taka sama jak w oczyszczaniu konwekcyjnym osadem czynnym instalacja membran zastępuje osadnik wtórny

Zalety takich oczyszczalni

1. umożliwienie oddzielenie całej biomasy od oczyszczanych ścieków pozwalając na znaczne zwiększenie stężenia osadu czynnego

2. zatrzymanie na membranach całej biomasy umożliwia rozwój wolno rozmnażających się bakterii które w układach klasycznych ulegają wymywaniu

Ad 22. Wyjaśnij na czym polega oczyszczanie ścieków z wykorzystaniem złóż biologicznych

W złożach biologicznych następuje utlenianie zanieczyszczeń tlenu powietrza z wykorzystaniem drobnoustrojów, tworzących na warstwach złoża błonę mikrobiologiczną. Mikroorganizmy te żywią się organicznymi związkami zawartymi w ściekach. Ważnym elementem jest wypełnienie- kamienie, koks. Porowata struktura na której może rosnąć błona biol. Spłukiwanie, zraszanie ściekami, przepływ współ lub przeciw w zależności od różnicy ciśnień. Obecnie w eksploatacji są 3 typy: zraszane, wieżowe i spłukiwane.

Kilka złóż może pracować szeregowo lub równolegle. Proces bardzo intensywny.

Ad 28 . BZT, BZT5, CHZT RLM:

BZT- biochemiczne zapotrzebowanie tlenu, pośrednie oszacowanie stężenia zanieczyszczeń w ściekach jest to ilość tlenu potrzebna do całkowitego obecnych w ściekach związków organicznych przy współudziale mikroorg i metoda biochemiczną, ponieważ całkowity rozkład trwa długo i jest zmienny.

BZT5- pięciodniowe biochemiczne zapotrzebowanie tlenu oznaczane w temp 20.np. mleko odtłuszczone 67.000

serwatka 50.000

RLM- wyraża różnicę w stopniu zanieczyszczenia ścieków bytowo- gosp. i przemysłowych. Określa ile razy więcej jest zanieczyszczenia w ściekach przemysłowych w porównaniu do dobowej ilości zanieczyszczeń produkowanych przez 1 mieszkańca. Np. Zakład mięsny ubój bydła w przeliczeniu na sztukę 70 - 200

Zakład mleczarski z produkcji sera w przeliczeniu na 1000 dm³ mleka 50 - 200

CHZT- chemiczne zapotrzebowanie tlenu, jest to zapotrzebowanie tlenu potrzebne do utlenienia zanieczyszczeń znajdujących się w ściekach, wodzie przy bardzo niskim pH i silnym utlenianiu w temp wrzenia, prowadzone przy użyciu środka chemicznego np.: dichromian potasu.

Ad 23. Eutrofizacja i jej skutki

To wzrost trofi, czyli żyzności wód głównie wzrost stężeń związków fosforu i azotu. Związki te dopływają do wód w postaci mineralnej, bądź też jako materia organiczna, która ulegając rozkładowi, dostarcza przyswajalnych dla roślin form mineralnych tych pierwiastków. Eutrofizacja jest efektem nadmiernego dopływu substancji odżywczych (troficznych, biogennych), (spływającej w ściekach komunalnych i przemysłowych), które w nadmiarze stanowią jeden z rodzajów zanieczyszczeń. Eutrofizacja jezior jest procesem naturalnym. Stale bowiem dopływają do nich substancje z zewnątrz ze zlewni i atmosfery. Normalnie jednak jest to proces bardzo powolny. Został on przyśpieszony dziesiątki i setki razy w wyniku gospodarki ludzkiej zrzutu ścieków komunalnych i przemysłowych, wycinki lasów, intensyfikacji rolnictwa, w tym nawożenia mineralnego. Dotyczy to zarówno zbiorników jak i cieków. Eutrofizacja początkowo umiarkowany wzrost produkcji biologicznej, w tym pożądanej produkcji ryb. Po przekroczeniu pewnej granicy ?wywołuje jednak wiele niekorzystnych efektów.

PRZYCZYNY I SKUTKI
1. Zmiany zagospodarowania zlewni jezior Zakwit stawów jezior
2. Wycinanie i wypalanie lasów
3. Zwiększanie terenów uprawnych
4. Celowe obniżenie poziomu jezior np. dla uzyskania terenów rolniczych
5. Stosowanie nawozów sztucznych
6. Przejście z hodowli na wielkotowarowy chów zwierząt.
7. Melioracja terenów rolniczych, a zwłaszcza gleb torfowych.
8. Likwidowanie oczek wodnych.
9. Doprowadzanie ścieków Przyczyną eutrofizacji jest obciążenie zewnętrzne czyli to co wchodzi do jezior zwłaszcza związki biogenne.

Ad24. Wyjaśnij na czym polega biologiczne usuwani azotu ze ścieków

Wszystkie sposoby usuwania azotu ze ścieków SA kombinacją dwóch odrębnych procesów

• nitryfikacji

• denitryfikacji

Nitryfikacja jest to biologiczne utlenianie amoniaku oraz soli amonowych do azotów .Podstawowa rolą w biologicznej nitryfikacji odgrywają bakterie z rodzaju Nitrosomos Nitrobacter są to bezwzględnie tlenowe bakterie autotroficzne zdobywając energię z utleniania amoniaku

Proces nitryfikacji składa się z dwóch etapów

W pierwszym jon amonowy NH ₄⁺ jest utleniany (amonifikacja) do jonu azotowego głównie przez bakterie Nitrosomos

NH₄⁺ + 1,5O₂ →NO₂^- +2H⁺+H₂O

W drugim jon amonowy jest utleniany do jonu azotowego przez bakterie Nitrobacter

Denitryfikacja jest to reakcja utlenionych związków azotu przez bakterii fakultatywne do produktów końcowych którymi mogą być azot cząsteczkowy lub tlenki azotu

Przebieg w warunkach beztlenowych ale w obecności azotu V i azotu III jako związków akceptorów elektronów oddychanie azotowe Warunki atoksyczne niedotlenienie warunki w których nie ma zewnętrznych akceptorów tlenowych

Ad 18. METODY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓE

Oczyszczanie mechaniczne - zwane także pierwszym stopniem oczyszczania biologicznego Celem jest usuniecie zawiesiny lub substancji nierozpuszczalnych w wodzie

Np. tłuszczy olejów ropy itp. Oczyszczanie mechaniczne wykorzystuje proces sedymentacji ciał stałych zawiesin zawiesin łatwo lub trudno opadających albo proces flotacji czyli gromadzenia się substancji zanieczyszczających lżejszych od wody na powierzchni ścieków. Podstawowym urządzeniem do opadania zawiesin jest osadnik wstępny o do flotacji tzw. odtłuszczacz Ścieki przepływają bardzo wolni pozbywają się cząstek cięższych od wody które gromadzą się przy dnie w postaci osadu ściekowego. Wraz z zawiesiną osadza się tez znaczna liczba komórek drobnoustrojów osiadłych na ich powierzchni. Proces flotacji odbywa się w płytkich odtłuszczaczach z których co pewien czas jest usuwana warstwa powierzchniowa . W wyniku oczyszczania mechanicznego można w bardzo prosty sposób wydzieli ze ścieków te zanieczyszczenia które stanowiły by utrudnienie dla procesów biologicznych jakie zachodzą w drugim stopniu oczyszczania ścieków.

Oczyszczanie fizykochemiczne .

Występowanie w wodach zużytych coraz większej liczby trudno usuwalnych lub nierozkładalnych biologicznie zanieczyszczeń pochodzenia przemysłowego tzw. substancji refrakcyjnych oraz wzrost wymagań w zakresie oczyszczania ścieków przyczyniło się do stosowania metod fizykochemicznych przy oczyszczaniu ścieków. Przy oczyszczaniu wody metoda fizykochemiczną stopień oczyszczenia wody wynosi ponad 90%
Wyróżniamy sześć głównych procesów fizykochemicznych:

1.Neutralizacja -jest procesem chemicznego zobojętnienia ścieków o odczynie kwaśnym lub zasadowym .W procesie neutralizacji biorą udział aktywne jony. Można ją prowadzić również przez wzajemne mieszanie ścieków kwaśnych i zasadowych oraz z udziałem dodawanego reagenta. Jako reagenty stosuje się:

•do neutralizacji ścieków kwaśnych:

NaOH w postaciach:
-roztwór 20-30%
-postać zawiesiny mleka wapiennego - 5-15%
-postać roztworu
-w postaci złoża granulatu
-w postaci złoża ziarnistego

•do neutralizacji ścieków zasadowych

HCl- w postaciach:
- w postaci roztworu
-w postaci czystego gazu lub zawartego w gazach spalinowych

2.Utlenianie -może być do wykorzystane do utlenianie związków organicznych, nieorganicznych oraz do dezynfekcji ścieków .Do związków organicznych zaliczamy fenole, aminy, kwasy humusowe, związki powodujące zapach i barwę, niektóre organiczne substancje toksyczne, a także glony, bakterie i wirusy. Unieszkodliwiane są również w ten sposób silnie toksyczne cyjanki.

Najczęściej stosowanymi środkami utleniającymi są chlor i ozon.

3.Redukcja chromu 

Istnieją dwie podstawowe metody usuwania chromu:

-Redukcja chemiczna i elektrolityczna- występuje w środowisku kwaśnym
-Strącanie trudno rozpuszczalnego chromianu.

4.Wymiana jonowa

Jest to proces powszechnie stosowanym w technologii wody przy uzdatnianiu wód w obiegach kotłowych i chłodniczych. Przebiega on z udziałem specjalnych substancji jonowymiennych znajdujące się w roztworze wodnym.

5.Ekstrakcja

Metoda ta oparta jest na rozdziale substancji zanieczyszczającej na dwie ciecze wzajemnie nie rozpuszczające się. W technologii ścieków ekstrakcja jest stosowana głównie do oddzielania i odzyskiwania fenoli ze ścieków przemysłowych. Jako ekstrahenty stosowane są różne rozpuszczalniki organiczne takie jak: benzen, chlorobenzen, octan butylu, czterochlorek węgla, eter etylowy, dwuizopropylowy i metylotetrabutylowy.

Oczyszczanie biologiczne sposoby oczyszczania ścieków polegają głównie na utlenianiu (spalaniu na mokro). Najistotniejsze znaczenie w tym procesie odgrywają bakterie tlenowe (aerobowe). Proces oczyszczania w warunkach tlenowych polega na zatrzymaniu przez powierzchnię mikroorganizmów zanieczyszczeń organicznych, rozpuszczonych lub koloidalnych, zawartych w ściekach. Mikroorganizmy te mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub osadu czynnego. Część zatrzymanych ze ścieków zanieczyszczeń jest utleniana, w wyniku czego powstaje woda i dwutlenek węgla, pozostała część jest asymilowana i wykorzystywana do przyrostu żywej masy mikroorganizmów. Następnie część lub całość zsyntetyzowanej substancji żywej ulega autooksydacji. Biologiczne oczyszczanie ścieków odbywa się przy udziale enzymów wydzielonych przez mikroorganizmy biorące czynny udział w procesie oczyszczania. Najważniejszymi produktami procesów utleniania są bezwodniki kwasu węglowego, azotowego i siarkowego. Ponieważ ścieki zawierają dostateczną ilość związków zasadowych, bezwodniki tych kwasów wytwarzają sole rozpuszczalne: węglany, azotany i siarczany. Jedynie część dwutlenku węgla jako gaz pozostaje w roztworze lub z niego uchodzi. Podczas biologicznego oczyszczania ścieków rozkładowi ulega 45-80% zanieczyszczeń organicznych. Pozostała ilość substancji organicznych, organicznych postaci błony biologicznej ze złóż lub osadu czynnego, dostaje się do osadników wtórnych, wtórnych następnie przerabiana jest jako osad. W oczyszczalni biologicznej sztucznej w środowisku wodnym następuje nitryfikacja azotu - utlenienie N do organicznego NO3. Przy niedostatecznym zaopatrzeniu w tlen w procesie oczyszczania może nastąpić denitryfikacja, której wynikiem jest między innymi wydalanie gazowego azotu do atmosfery. Do degradacji organicznych osadów ściekowych i stężonych organicznych ścieków przemysłowych stosuje się metodę beztlenowego rozkładu biologicznego. Metoda ta, określana jest jako fermentacja anaerobowa lub metanowa. W procesie fermentacyjnym bierze tu udział bardzo różnorodna grupa drobnoustrojów, zdolnych do życia w warunkach beztlenowych.

Odsiarczanie spalin.
Odsiarczanie spalin - proces usuwania tlenków ze spalin aby nie emitować ich do atmosfery.
Metody odsiarczania spalin można podzielić na metody:
• wapniowe
• dwualkaiczne (magnezowe, sodowe, aluminiowe),
• inne (adsorpcyjne, amoniakalne, radiacyjne),

Inna ich klasyfikacja to podział na metody suche, mokre i półsuche oraz na metody:
• proste odpadowe - dodawanie CaCO3, powstaje CaSO3 i CaSO4 w miale węglowym.
• pół odpadowe - w wyniku np. procesów absorpcji otrzymuje się produkt użytecznych właściwościach użytecznych
• bezodpadowe - prowadzą do otrzymywania czystego SO2, S, lub kwasu siarkowego.

Metoda mokrego odsiarczania proces w którym absorbentem SO₂ jest wodna zawiesina wapna CaO tzw. metoda wapniowa lub kamienia wapniowego CaCO₃.Produktem końcowym jest siarczan wapnia

Skuteczność procesu zależy od stosunku stechiometrycznego Ca/S

Metoda sucha do komory spalania doprowadza się zmielony sorbent Kamień wapienny, wapno palone lub hydratowane Sorbent może być doprowadzony być doprowadzony bezpośrednio z węglem z powietrzem wtórnym lub systemem specjalnych dysz . Produktem końcowym jest suchy siarczan wapnia usuwany z gazów odlotowych z popiołem lotnym przez filtry

Metoda półsucha sorbentem jest przeważnie zawiesina wapniowa Najważniejszym elementem układu absorbentem z suszarką rozpyłową Sorbent zostaje rozpylony w strumieniu spalin co powoduje odprowadzenie wody wytrącenie suchego produktu odsiarczania

---