Czasopismo Inżynieria i Ochrona Środowiska

ISSN 1505-3695

Kolegium Redakcyjne

Strona czasopisma w trakcie migracji pod NOWYM ADRESEM

UWAGA ! Preferujemy artykuły w języku angielskim.

Drodzy Czytelnicy i Autorzy

Seria wydawnicza "Inżynieria i Ochrona Środowiska" stanowi czasopismo naukowe, w którym są zamieszczane prace naukowe i opracowania techniczne obejmujące szeroko rozumianą inżynierię i ochronę środowiska. Inicjatywa powołania czasopisma powstała w lutym 1997r. w Ustroniu na spotkaniu dziekanów wydziałów politechnik prowadzących kierunki studiów inżynieria środowiska i ochrona środowiska. W 2001r Komitet Inżynierii Środowiska PAN objął swoim patronatem wydawanie naszego czasopisma. 

Mamy nadzieję, że "Inżynieria i Ochrona Środowiska" zyskała już wielu Czytelników. Jak wiadomo jest ona adresowana przede wszystkim do środowisk naukowych, technicznych i przemysłowych, zainteresowanych problematyką publikowanych artykułów. Nie mniej jednak swą ofertę wydawniczą kierujemy zarówno do teoretyków, jak i praktyków, a także do wszystkich osób pasjonujących się inżynierią i ochroną środowiska. Zainteresowanych zapraszamy do współpracy.

 

Tom 1, Numer 1

1. Inżynieria ochrony środowiska - stan obecny i perspektywy rozwoju
Environmental Protection Engineering - Current Status and Perspectives for Development
Tomasz WINNICKI
Strony: 7-14

Przedstawiono genezę powstania inżynierii ochrony środowiska jako dziedziny wiedzy i rolę, jaką w jej rozwoju odegrały inżynieria procesowa i bioinżynieria. Zwrócono uwagę, że istotą technicznego, a zwłaszcza ekonomicznego powodzenia procesu wytwórczego, prowadzonego w zgodzie z wymaganiami środowiska, jest jak najwcześniejsze uchwycenie poszczególnych strumieni odpadowych przed ich zmieszaniem z innymi. Pomocne są w tym zaawansowane współczesne techniki rozdzielcze, które są warunkiem urzeczywistnienia technologii bezodpadowych lub niskoodpadowych. Dokonano przeglądu najistotniejszych konfliktów antropogennych występujących w poszczególnych komponentach środowiska oraz wskazano najprawdopodobniejsze, zdaniem autora, drogi ich technicznego rozwiązania.

The role of process engineering and bioengineering in the creation of an environmental protection engineering as a new area of knowledge, has been presented and discussed. It has been pointed out that both technological and economic success of any manufacturing process friendly to the environment, is dependent on early, as much as possible, entrapment of each individual stream of by-products to avoid its mixing with other streams. Advanced, contemporary separation techniques could be of a great assistance in completing that task, which appears to be the main condition to perform low- or no-waste processes. Major environmental antropogenic conflicts appearing in each component of the environment, have been listed and discussed in terms of most probable technical solutions allowing to avoid those conflicts.

2. Ocena toksyczności chlorków imidazoliowych i ich pośrednich produktów biodegradacji
Evaluation of the Toxicity of Imidazolium Chlorides and the Products Formed as a Result of Biological Decay
Elżbieta GRABIŃSKA-SOTA, Marta JANOSZ-RAJCZYK
Strony: 15-24

Oceniano biodegradację oraz toksyczność kationowych substancji powierzchniowo czynnych (chlorków imidazoliowych) oraz pośrednich produktów utlenienia uzyskanych z procesu biodegradacji tych substancji. Obecność pośrednich produktów utlenienia wykazano, stosując spektroskopię 1H NMR. Ponadto oceniano toksyczność roztworów przed i po procesie biodegradacji, uzyskanych ze zmieszania chlorków imidazoliowych z anionową substancją powierzchniowo czynną. Wykazano, że chlorki imidazoliowe posiadające w swej strukturze siarkę charakteryzowały się dużą toksycznością ostrą względem dafnii LC50, dla C17H33SsN2 i C17H25SN2 wynosiło odpowiednio 0,68 i 1,74 mg/l. Badane chlorki imidazoliowe należały również do substancji trudno rozkładalnych. Całkowitą biodegradację, mierzoną zanikiem ChZT, uzyskano po około 36-dniowej inkubacji prób, przy stężeniu początkowym 1,0 mg/l. Ponadto wykazano, że toksyczność roztworów uzyskanych ze zmieszania chlorków imidazoliowych z anionową substancją powierzchniowo czynną była mniejsza niż samych tylko roztworów chlorków imidazoliowych. Śmiertelność dafnii po 96 godz. ekspozycji dla roztworów poddawanych biodegradacji wynosiła 100% dla C17H33SsN2 i 16,7% dla C17H25SN2. Podczas gdy dla roztworów uzyskanych ze zmieszania chlorków imidazoliowych z anionową substancją powierzchniowo czynną (też przed procesem biodegradacji) wynosiła odpowiednio 93,1 i 6,9%. Stwierdzono również, że wszystkie uzyskane z procesu biodegradacji roztwory w warunkach prowadzonego eksperymentu nie powodowały śmierci dafnii.

Toxicity investigations were conducted for two imidazolinium chlorides which differed from each other in the hydrophobic chain structure and belonged to cationic surface-active substances (CSAS), and also for intermediate products obtained in biodegradation process, as well as two mixtures resulted from mixing imidazolinium chlorides with an anionic surface-active substance (ASAS) and the intermediate products obtained after biodegradation process of these mixtures. Biodegradation was conducted according to the river water test, with a concentration of surface-active substances (SAS) amounting to 1.0 mg/l. It was found that only partial biodegradation took place under conditions when imidazolinium chlorides constituted the main carbon and energy source. The presence of intermediate products of biodegradation was indicated on the basis of 1H NMR. It was shown that imidazolinium chlorides belonged to acutely toxic substances in relation to daphnia (Daphnia magna). After 96 hours, LC50 was 0.68, 1.74 mg/l for imidazolinium chlorides. Intermediate products of biodegradation of imidazolinium chlorides and their mixtures, obtained through combination of them with ASAS, were not toxic in relation to the daphnia.

3. Oczyszczanie wód metodami chemicznymi. Czy zawsze konieczne?
Is Water Treatment by Chemical Methods Always Necessary?
Tadeusz KOWALSKI
Strony: 25-38

Wykazano, że stosowane do oczyszczania wody koagulanty różnią się właściwościami chemicznymi. Produkty dysocjacji i hydroanalizy siarczanu glinu tworzą głównie trudno rozpuszczalne sole, podczas gdy produkty reakcji koagulantów żelazowych tworzą ponadto rozpuszczalne barwne kompleksy. Stwierdzono, że siarczan glinu jest bardziej uniwersalnym koagulantem, pozwalającym uzyskać dość stabilne wyniki oczyszczania niezależnie od rodzaju oczyszczanych wód. W przypadku użycia koagulantu żelazawego można oczekiwać mniej stabilnych rezultatów oczyszczania i zaleca się stosowanie dodatkowo filtracji przez złoża uformowane z częściowo zdekarbonizowanego dolomitu.

Surface waters usually need coagulation treatment before supply to a municipal system. Although the physicochemical phenomena concomitant with aluminium or iron - salt coagulation are similar, the products from the dissociation or hydrolysis of the two coagulants follow different behavioral patterns. Thus, those of alum are prone to form (predominantly) low - solubility salts with the iron - humus complexes present in the water. These reactions are slightly delayed due to the reactions concomitant with complexing, i.e. calcium - to a magnesium or magnesium - to - calcium conversion (according to the water parameters). And this enhances the reaction of the coagulant with other pollutants, which manifests in a slight decrease (by 20% O in the efficiency of organic matter removal. The products from the dissociation and hydrolysis of the iron - salt coagulant are prone to form partly solube iron - humus complexes. These reactions are also combined with calcium - to - magnesium or magnesium - to - calcium conversion, but the deterioration of organic matter removal is considerable (by 40%). Based on these findings the following generalizations can be made: When the water to be treated carries a variety of polluting species, aluminium coagulant is preferable, because iron salts may produce considerable variations in the efficiency of organic matter removal (60 to 90%). When humic substances are the dominant polluting species, it does not matter whether aluminium or iron salt is used as coagulant.

4. Procesy membranowe i ich zastosowanie w uzdatnianiu wody dla energetyki
Application of Membrane Processes in Water Treatment for Energetic Purpose
Michał BODZEK, Krystyna KONIECZNY
Strony: 39-56

Przedstawiono przegląd literatury na temat możliwości wykorzystania technik membranowych do demineralizacji wody uzupełniającej obiegi wodno-parowe w energetyce. Omówiono układy hybrydowe: odwrócona osmoza-wymiana jonowa, elektrodializa-wymiana jonowa, elektrodializa-odwrócona osmoza-wymiana jonowa, oraz kilkustopniowe układy odwróconej osmozy. Zwrócono uwagę na pojawiające się doniesienia o praktycznym wykorzystaniu ultrafiltracji i mikrofiltracji jako metody wstępnego przygotowania wody przed właściwą demineralizacją lub sposobu doczyszczania wody zdemineralizowanej.

The paper discusses the literature data concerning possibility of membrane techniques application to water demineralisation for energetic purpose. The hybrid processes have been presented, i.e. reverse osmosis-ion exchange, electrodialysis-ion exchange, electrodialysis-reverse osmosis ion exchange, and multistage reverse osmosis system. It has been pointed out that other membrane processes as ultrafiltration and microfiltration can be used as a pre-treatment method before actual demineralisation or a method of water polishing demineralisation.

5. Wyznaczanie wartości współczynników dyfuzji efektywnej wybranych jonów w zestalonych strukturach mieszanin odpadów hutniczych i elektrownianych
Evaluation of Effective Diffusion Coefficients for Some Ions within Solidified Structures of Mixtures of Metallurgic and Power plant Products
Piotr WOLSKI, Lidia DĄBROWSKA, Jacek PŁOSZAJ
Strony: 57-64

Wyznaczono wartości współczynników dyfuzji efektywnej jonów wapniowych, potasowych, sodowych, glinowych, chlorkowych i chromu (VI), dyfundujących w zestalonych mieszaninach popiołów z dodatkiem hutniczych szlamów poneutralizacyjnych. Obliczone wartości współczynników dyfuzji zmieniały się od 6 . 10-9 do 3 . 10-12 m2/s. Najwyższe wartości uzyskano dla jonów sodu i potasu, najniższe dla wapnia. W celu uzyskania pełnego obrazu migracji jonów z podobnych struktur tworzonych na składowiskach stwierdzono konieczność kontynuowania badań w warunkach dynamicznego ługowania.

Effective diffusion coefficients were investigated for ions Ca2+, K+, Na+, Al3+, Cl- and Cr(VI), which were diffusing within the solidified mixtures of ashes, with the addition of neutralization sludges. The values of diffusion coefficients varied from 6 × 10-9 to 3 × 10-12 m2/s, the highest being found for K+, Na+ cations, whereas the lowest for Ca2+. To get better insight in ions migration phenomena from similar structures in the dumping sites, it was recommended to carry out leaching experiments under the dynamic conditions.

6. Statystyczna ocena czynników wpływających na zmiany stężenia ozonu w warstwie granicznej atmosfery
A Statistical Estimation of Agents Effecting on the Ozone Concentration Changes in the Atmospheric Boundary Layer
Szymon HOFFMAN
Strony: 65-72

Badania przeprowadzono na podstawie danych z lat 1993 i 1994 pochodzących z sieci monitoringu powietrza w Kędzierzynie-Koźlu. W obliczeniach wykorzystano dane zebrane w postaci 60-minutowych średnich stężeń O3 i NOx, temperatury, natężenia promieniowania słonecznego i prędkości wiatru. Sporządzono modele regresji wielowymiarowej, w których zmienną zależną jest stężenie ozonu. Do każdego modelu wprowadzono cztery zmienne niezależne, którymi są najważniejsze czynniki wpływające na poziom ozonu w warstwie granicznej, tj. temperatura, promieniowanie słoneczne, prędkość wiatru, stężenie NOx. Wyselekcjonowano cztery różne zbiory danych w celu opisania współzależności zmiennych w różnych stanach warstwy granicznej atmosfery.

Studies were performed based on data derived from the air monitoring network in Kędzierzyn-Koźle from the years 1993-1994. The data gathered in the form of 60-minutes' averages of O3 and NOx concentrations, temperature, solar radiation and wind velocity were used in the calculations. Multiple regression models with ozone concentration as a response variable were obtained. The most important agents effecting on ozone concentration changes in the atmospheric boundary layer, i.e. temperature, solar radiation, wind velocity, NOx concentration, were entered into the models as explanatory variables. Four different data series were selected in order to determine interdependence of variables under different meteorological conditions in the atmospheric boundary layer.

7. Analiza wyników badań procesu oczyszczania oleju napędowego w filtrach z przegrodami porowatymi
Analysis of the Results of the Research on the Diesel Fuel Filtering Process in Filters with Porous Partitions
Tadeusz SIUTA
Strony: 73-84

Przedstawiono wyniki badań procesu oczyszczania paliwa do silnika wysokoprężnego w filtrach z przegrodami porowatymi. Badania te, zrealizowane przez wielu autorów, zostały ujęte w odpowiednie zależności matematyczne. Dokonano analizy tych zależności pod kątem wyróżnienia czynników istotnych dla efektywności procesu oczyszczania paliwa. Czynniki te podzielono na grupy odnoszące się do: 1) własności czystej przegrody filtracyjnej, 2) samych zanieczyszczeń filtrowanej cieczy, 3) własności osadu tworzącego się na przegrodzie filtracyjnej, 4) warunków przepływu. W podsumowaniu stwierdzono, iż rozpoznawanie wpływu tych czynników może przyczyniać się do doskonalenia matematycznego opisu procesu filtrowania paliwa do silników wysokoprężnych.

In the paper mathematical description of diesel fuel process filtering with different parameters, which are important for quality of filtering, has been discussed. In order to introduce concept of efficiency with mathematical formulae for initial phase, continuous phase and final phase and speed of fuel flow across of filter barrier, decreasing pressure behind barrier filter, mathematical formulae have been described. Mathematical analysis has been carried out for different parameters, which are important for efficiency of fuel filtering process. Parameters have been devided into groups: 1) properties of filter barrier, 2) for fuel impurities, 3) for deposit properties of filter barriers, 4) for fuel flow conditions through filter barrier. It has been stated, that recognition improve of influence of this parameters can recognition mathematical description of fuel filtering processes.

8. Wielofazowa migracja zanieczyszczeń ropopochodnych w strefie aeracji i saturacji
Multiphase Migration of Oil Hydrocarbons within the Unsaturated and Saturated Zone
Grzegorz MALINA
Strony: 85-104

Jakościowy opis transportu zanieczyszczeń ropopochodnych w środowisku gruntowo-wodnym powinien uwzględniać przesiąkanie pionowe lekkich cieczy organicznych (LNAPL) jako odrębnej fazy, zwanej także produktem wolnym, przez strefę aeracji i przemieszczanie lateralne po zwierciadle wody podziemnej, a także transport substancji lotnych w strefie aeracji oraz frakcji rozpuszczonych wraz z wodą podziemną. Ilościowy opis tych zjawisk za pomocą równań przepływu wody wymaga znajomości m.in. przepuszczalności względnej przy przepływie wielofazowym, pojemności retencyjnej gruntu, adsorpcji, dyspersji, rozpuszczalności oraz (bio)transformacji zanieczyszczeń. Praca dotyczy migracji wielofazowej substancji ropopochodnych w dwóch strefach: a) migracji pionowej w strefie aeracji, b) migracji lateralnej w warstwie wodonośnej. Omówiono infiltrację pionową LNAPL przez strefę aeracji i transport lateralny po zwierciadle wody podziemnej, z ilościowym opisem głębokości, czasu i prędkości penetracji oraz rozprzestrzenienia się na zwierciadle wody. Podkreślono znaczenie opóźnienia wywołanego sorpcją zanieczyszczeń na szkielecie skalnym, pojemności retencyjnej gruntu oraz wpływ sił kapilarnych i wahań zwierciadła wody. Przedyskutowano transport konwekcyjny i dyfuzję zanieczyszczeń lotnych (VOC) w ośrodku porowym strefy aeracji z uwzględnieniem metod wyznaczania współczynnika dyfuzji efektywnej. Na zakończenie omówiono procesy wpływające na transport i zachowanie się substancji rozpuszczonych w wodzie podziemnej, podkreślając znaczenie sorpcji niejonowych substancji hydrofobowych na materiale skalnym warstwy wodonośnej.

Qualitative description of transport of oil contamination in subsoil should include seepage from the ground surface downwards, horizontal spread on the groundwater table, and transport within groundwater. Quantitative description requires parameters, concerning relative permeability of fluids during a multiphase flow in porous media, soil retention capacity, as well as solubility, diffusion and dispersion, retardation and (bio)transformation of contaminants as affected by soil heterogeneity. In the paper, the multiphase transport of oil contamination in unsaturated and saturated zone is discussed extensively, regarding infiltration of the lighter than water non-aqueous phase liquid (LNAPL) through the unsaturated soil and its ultimate movement on the water table. Quantitative description is provided, including depths, times and velocities of penetration, and maximum spreads on groundwater table. Retardation due to contaminants adsorption onto soil and the soil retention capacity are considered. The influence of the capillary forces and water table fluctuations on the movement of the LNAPL is addressed. The diffusion transport of volatile compounds (VOC) through porous media is also presented, as governed by effective diffusion coefficients. Finally, processes affecting movement and fate of dissolved oil hydrocarbons within the aquifer are discussed with the emphasis on the effect of sorption of hydrophobic oil compounds on the aquifer material.

9. Cechy szczególne procesu oczyszczania paliwa w dokładnym filtrze papierowym samochodowego silnika wysokoprężnego
Characteristic Feature of Fuel Filtering in Exact Paper Filter for Car Diesel Engine
Jerzy JASKÓLSKI, Tadeusz SIUTA
Strony: 105-114

Podano wyniki badań dotyczących filtrowania paliwa do silników wysokoprężnych z wyróżnieniem w jego zanieczyszczeniach cząstek stałych pochodzenia mineralnego oraz półpłynnych, wytworzonych z samego paliwa, nazywanych żywicznymi. Odnoszą się one do oczyszczania paliwa w dokładnym filtrze papierowym dla różnych prędkości przepływu cieczy przez filtr. W przedziale prędkości (2,75¸7,25) × 10-4 m/s uzyskano najlepsze wyniki (najwyższą sprawność filtrowania) dla prędkości przepływu w = 2,75 × 10-4 m/s. Ogólnie biorąc, sprawność usuwania z paliwa jego zanieczyszczeń żywicznych jest znacznie mniejsza w porównaniu z mineralnymi, a powodem tego jest ich półpłynna konsystencja. Tego rodzaju uwarunkowania procesu filtrowania naturalnie zanieczyszczonego paliwa powinny być uwzględnione w prowadzonych w tym zakresie pracach badawczych

In the paper research results on fuel filtering for diesel engines, especially with impurities - constant particles of mineral origin and semi-fluent impurities made from fuel itself, which are called resin impurities, have been presented. Filtering results in exact filter paper have been shown for different fuel flow speeds through filter barrier in range 2,75¸7,25 × 10-4 m/s. Best results have been gained for fuel flow speed w = 2,75 × 10-4 m/s. Efficiency of fuel filtering of resin impurities is considerably less in comparison with mineral impurities and the reason for this is semi-fluent composition. This kind of filtering processes of natural fuel impurities should be taken into consideration in the future tests.

10. Zastosowanie modyfikowanych polimerów jako polielektrolitów, jonitów i sorbentów
Application of Modified Polymers as Polyelectrolytes, Ion Exchangers and Sorbents
Wioletta BAJDUR, Wiesław SUŁKOWSKI
Strony: 115-124

Przedstawiono możliwości wykorzystania modyfikowanych chemicznie lub fizycznie polimerów jako polielektrolitów, jonitów i sorbentów. Wraz ze wzrostem różnorodności zanieczyszczeń wody obserwuje się ciągły wzrost różnorodności stosowanych modyfikowanych polimerów, co jest związane z przeznaczeniem ich do różnych procesów technologicznych uzdatniania wody i oczyszczania ścieków.

The possibility of application of chemically or physically modified polymers as polyelectrolytes, ion exchangers and sorbents was presented. Different modifications of polymers are in use in technological processes of water and sewage treatment due to increasing variety of water pollutants.