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 5, Numer 1

1. Hydrauliczne metody wypłukiwania osadów gromadzonych na dnie retencyjnych komór zbiorników kanalizacyjnych
Hydraulic Methods of Flushing out Sludge Settling at the Bottom of Retention Chambers in Sewage Tanks
Adam KISIEL, Maciej MROWIEC, Robert MALMUR
Strony: 7-15

Długotrwałe opady deszczu lub roztopy śniegowe powodują dopływ do kanalizacyjnych zbiorników retencyjnych dużej ilości zanieczyszczeń, dlatego ważne jest opracowanie efektywnego i niezawodnego systemu czyszczącego, który będzie powodował płukanie zbiornika po każdym jego opróżnieniu. W artykule przedstawiono istniejące i stosowane w praktyce sposoby płukania dna komór kanalizacyjnych, a także propozycje nowych rozwiązań, których istotą jest polepszenie samoczynnego i niezawodnego ich działania oraz uzyskanie maksymalnej efektywności płukania. Z dotychczas stosowanych sposobów zostały opisane podstawowe elementy realizujące płukanie zbiorników, zaś z nowych opracowań przedstawiono konstrukcje komór płuczących i różne sposoby hydraulicznego sterowania procesem płukania dna komór zbiorników retencyjnych. Zaprezentowane w artykule stosowane i sugerowane metody płukania dna komór retencyjnych zbiorników kanalizacyjnych nie stanowią rozwiązań ostatecznych, albowiem opracowywane są nadal modyfikacje dotychczasowych, najlepszych rozwiązań w celu uzyskania coraz lepszych ich wariantów.

Long lasting rain falls and thaw periods supply stormwater tanks with large quantities of mud and solids, therefore it’s important to work out an effective and reliable cleaning system which operates after each emptying to avoid that solids settling at the walls and on the bottom of the tank. This article described three main methods of stormwater tanks cleaning, namely: - Jet aeration system consisted of some lined up submersible pumps. Each completely emptying of the tank turns on pumps supply either by tap water or retained stormwater. By means of air aspiration pipe and a specially designed system of nozzles the underpressure is produced in the jet pipe, then the air is mixed with the water. The produced air-water mixture is then put into the tank with high speed in horizontal direction causing an effective mud removal. - Tipping buckets are capable of completely cleaning tank floors in one flush. When a retention tank is drained, a signal from the control centre fills the bucket with either retained stormwater, or drinking water. The bucket is finely balanced and when the centre of gravity shifts the bucket tips, flushing the tank. - Flushing chambers separated from whole tank volume. In most cases wastewater fills the chamber as a result of lower pressure produced by vacuum pump or jet air pump. The filling of the flushing chamber may also be released gravitational by overflow discharge. This flush water, held in reserve in the chamber, gives rise to a high velocity wave that effectively removes all accumulated debris in retention chambers better than any other available method. This paper presents principles of operation and structure of innovative cleaning devices. Presented devices are patented and their main advantage is operation without any external power or tap water supply. They require no complicated control. Prevention of settlement processes is a basic activity in operation of retention tanks but it is still a problem poorly described in professional literature, so development of this subject matter is currently crucial and justifiable.

2. Modelowanie procesu filtracji w filtrze pośpiesznym dla potrzeb symulacji numerycznej
Water Filtration Modelling in the Rapid Filter for Numerical Simulation
Krystyna WOJCIECHOWSKA
Strony: 17-36

Omówiono trójmodułowy model procesu filtracji w wersjach ciągłej i dyskretnej. Moduł bilansu masy wiąże prędkości zmian koncentracji zanieczyszczeń w filtrowanej wodzie i złożu. Zaprezentowano pełne równanie bilansu masy oraz wersje uproszczone. Moduł opisujący prędkość zmian koncentracji zanieczyszczeń w filtrowanej wodzie przedstawiono w ujęciu klasycznym, wykorzystującym pojęcie współczynnika filtracji stałego lub zależnego od prędkości filtracji i koncentracji zanieczyszczeń w złożu, jak również w wersji uogólnionej opartej na pojęciu stanu równowagowego. Ostatni z modułów modelu, opisujący ciśnienie w złożu filtru, jest powiązany z modułami bilansu masy i kinetyki przez zależność straty ciśnienia od objętościowej koncentracji zanieczyszczeń odłożonych w złożu. Model procesu filtracji w postaci układu trzech równań różniczkowych cząstkowych z odpowiednimi warunkami początkowymi i brzegowymi posiada rozwiązanie analityczne jedynie w szczególnych przypadkach. Z tego powodu model z funkcjami ciągłych argumentów zastępuje się modelem z argumentami dyskretnymi. W pracy zaproponowano dyskretyzację równomierną na siatce prostokątnej dobrze odpowiadającej kształtowi obszaru, na którym zdefiniowane są poszukiwane funkcje. W wyniku dyskretyzacji poszukiwane funkcje są równoważne tablicom liczbowym. W pracy przedstawiono również wyniki badań numerycznych mających na celu wybór optymalnych parametrów oczka siatki dyskretyzacji.

The paper presents a three-module filtration model in continuous and discrete versions. The module of mass balance links the kinetics of concentration changes in contamination of filtered water with the kinetics of mass or volume concentration changes in contamination accumulated in the bed. Alternative formulations for the mass balance equation and its simplified versions are also presented. The module of kinetics determines both the transitional and the equilibrium states of filtration. As far as this aspect is concerned, the paper presents a traditional approach using the concept of constant filter coefficient as well as its extended versions which consist in forming a dependence of the filter coefficient on filtration velocity and concentration of contamination deposited in the bed. Finally, speculations over the model of kinetics attempted at formulating a general model of kinetics. The last module describing the pressure in the filter bed is related to the mass balance and the kinetics through the concentration of contamination accumulated in the bed. The paper also takes into account the identification of model parameters and suggests a solution to this problem using the discrete version of the model. The modular structure of the model allows replacement of selected modules with functionally matching equivalents, based however on other assumptions. The model will be applicable to the prediction and simulation of filtration, as well as teaching and training of the process operators. The filtration model in the form of three partial differential equations with initial and boundary conditions, describing functions of continuous arguments has an analytical solutions only under specific assumptions. In most of the practical cases an analytical solution does not exist and it is necessary to solve the differential equations numerically using the finite difference technique. Essentially, the finite difference technique attempts to approximate the continuous solution derived by the exact equations at the discrete points in space (grid points) which overlay the physical domain considered (filter bed) and in time (filter run period), by the so called difference equations. In this paper, uniform discretization on the rectangular grid, was applied with respect to the area shape where the functions discussed are considered. As a result, the functions in question are equivalent to tables of numbers. It is assumed that a row number of a table corresponds to a fixed time instant, while a column number corresponds to a set bed depth. In order to obtain a discrete version of the model equations, the simplest, first order differential approximation of partial derivatives was applied.

3. Wpływ skażenia gleby przepracowanym olejem silnikowym na przeżywalność i aktywność dżdżownic Eisenia fetida
Effects of Crude Oil on Activity and Lethal of Earthworms - Eisenia fetida
Anna MAŁACHOWSKA-JUTSZ
Strony: 37-44

Celem badań było określenie wpływu obecności w glebie przepracowanego oleju silnikowego na warunki bytowe, przyrost biomasy i śmiertelność dżdżownic Eisenia fetida. Badania prowadzono w trzech równoległych powtórzeniach zgodnie z ISO 11268-1. Metoda ta służy do oznaczania toksyczności ostrej na dżdżownicach Eisenia fetida dla związków pobieranych przez skórę i przewód pokarmowy tych zwierząt. Polega na oznaczaniu śmiertelności i stopnia zahamowania przyrostu masy dorosłych dżdżownic po 7 i 14 dniach od umieszczenia ich w określonym podłożu, zawierającym różne stężenia badanej substancji zanieczyszczającej. Substancja badana dodawana jest jednorazowo na początku doświadczenia. Wyniki badań odnosi się do wyników badania kontrolnego przeprowadzanego na podłożu niezanieczyszczonym. Doświadczenie prowadzi się w szklanych pojemnikach w temperaturze 20 ±2ºC. Do testu użyto dorosłych dżdżownic z gatunku Eisenia fetida z dobrze wykształconym siodełkiem, których masa zawierała się w przedziale 300÷600 mg. Zwierzęta umyto w wodzie wodociągowej. Badania prowadzono na podłożu glebowym przygotowanym wg ISO 11268-1. Podłoże to zostało skażone zużytym olejem silnikowym (mineralnym) o gęstości 0,882 g/cm3 i całkowitej zawartości węglowodorów 1074 mg/kg w następujących ilościach: 1, 10, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200 g oleju silnikowego/kg podłoża glebowego. Do każdego pojemnika wprowadzano po 10 dżdżownic. Przeprowadzone doświadczenia wykazały, że gleba zanieczyszczona przepracowanym olejem silnikowym powodowała istotne pogorszenie warunków bytowych, wykorzystywanych w testach dżdżownic Eisenia fetida. Stężenia wyższe od 1 g/1000 g gleby uniemożliwiały prawidłowy przyrost biomasy dżdżownic, a stężenie 175 g/1000 g gleby i wyższe powodowało oprócz spadku ich masy także śmiertelność. Na podstawie przeprowadzonych badań wyznaczono stężenie oleju silnikowego, powodującego 50% zahamowanie przyrostu masy, które wynosiło około 140 g/1000 g gleby.

Soil ecotoxicological tests record the effect of chemicals on soil. To evaluate exemplarily the toxic potential of petroleum contaminations for soil fauna, different earthworm toxicity tests were performed. Earthworms are often used as test organisms because of their important function e.g. as decomposer, their high biomass in soil 10÷200 g fresh weight m–2 and their sensitive reactions towards environmental influences. Dorn & Salanitro (2000) confirmed that earthworms are sensitive indicators for oily soil. The ”OECD-Earthworm Toxicity Test” (ISO 11268-1) is a widely used terrestrial ecotoxicological test which is applied both in prospective as well as increasingly in retrospective ecotoxicological research. Test organism of this standardised test is the ”compost worm” Eisenia fetida. Our intend was to evaluate the toxicity of crude oil concentration on the Eisenia fetida. The oil (density a 0.882 g/cm3 ) was characterized as middle range in saturates and high in aromatics. Test substrate was crude oil contaminated soil with total hydrocarbon concentration of 1074 mg/kg. Uncontaminated control substrate was the standard soil ISO 11268-1. Soil was sieved (2 mm) and spiked with crude oil. Deionized water was added to reach 40÷60% of the field moisture capacity. Ten concentrations of the spiked soil samples were prepared and 10 adult worms Eisenia fetida, weighing 3.500 g were introduced. Earthworms were obtained from in-house culture. Before their biomass was determined at test start and test end, they were washed with tap water and incubated on wet paper for 24 h to empty their guts. Water content was readjusted weekly. All test were performed in climate chambers at a temperature of 20°C. 1 l glass cylinders serving as test containers in the acute were covered with plastic foil to prevent worms from escaping. An integrated gauze (Ø 1 mm) ensured optimal ventilation. 10 adult worms were placed in each test container filled with test substrate. After 7 and 14 days of incubation surviving worms were sorted out by hand. Test endpoint was mortality. Results were shown, that earthworms were strongly affected by soil spiked with crude oil. Significant decrease of weight of earthworms was caused by concentrations higher than 1 g · kg–1 . Lethal effects were observed for the concentration of 175 g · kg–1 and higher. Based on the results the LC50 for crude oil was calculated as 141 g · kg–1. Earthworms were most responsive to effects of oil as mitigated by time and oil doses. Earthworms are useful test organisms to assess the toxicity of oil contaminated soils, because of their sensitive reactions to pollution presence.

4. Bioakumulacja metali ciężkich w różnych gatunkach roślin
Bioaccumulation of Heavy Metals in Various Species of Plants
Alina MACIEJEWSKA, Ewa OCIEPA
Strony: 45-54

Do najważniejszych czynników wpływających na przyswajalność metali ciężkich przez rośliny należą: całkowita zawartość metalu w glebie, rodzaj metalu, odczyn gleby, zawartość substancji organicznej i frakcji ilastej oraz gatunek rośliny. Przeprowadzone doświadczenie wazonowe z czterema roślinami przy zastosowaniu zróżnicowanego nawożenia wykazało, że pobieranie metali ciężkich zależy przede wszystkim od gatunku rośliny, również w dużym stopniu od nawożenia. Spośród zastosowanych w doświadczeniu wazonowym rodzajów nawożenia najwyższe efekty ograniczenia fitoprzyswajalności metali otrzymano w przypadku nawożenia Rekulterem w dawkach 100 i 150 t/ha. Otrzymane wyniki badań pozwalają stwierdzić, że odpowiedni dobór roślin oraz zastosowanie proponowanego nawozu na glebach lekkich o I i II stopniu zanieczyszczenia kadmem, cynkiem i ołowiem może obniżyć w bardzo wysokim stopniu mobilność metali w łańcuchu troficznym. Niższe efekty ograniczenia fitoprzyswajalności otrzymano dla niklu. Było to najprawdopodobniej związane z niewielką (naturalną) zawartością tego metalu w glebie.

The most important factors that influence the absorption of heavy metals by plants are: the whole content of metal in the soil, type of metal, reaction of the soil, the content of the organic substance and the clay fraction and species of a plant. On the light and acidic soils the basic procedure that limits the fitoabsorption of heavy metals is liming and the usage of traditional organic fertilizers. The source of organic matter in the soil can be also unconventional organic - mineral fertilizers which are produced from brown coil. The advantage of these fertilizers is relatively long-lasting improvement of physico-chemical properties of the soils in comparison with the traditional organic fertilizers. The aim of the conducted research was to determine the influence of fertilization, by means of brown coal and by means of organic mineral fertilizer which was produced from brown coal, on blocking of heavy metals in the soil. What is more, it has been tried to estimate which factor: appropriate fertilization or the selection of plant species has got the predominant influence on the migration of metals from the soil into plants. The vase experiment which was conducted with four plants using a diverse fertilization showed that taking heavy metals is mostly depended on the species of plant, and to a large extent on the applied fertilization. The highest results in the limitation of fitoabsorption of metals, from all types of fertilization that were applied in the vase experiment, were obtained after applying the fertilization by means of Rekulter in doses of 150 and 100 t/ha. The lowering of content of metals converting into the unit of dry matter of a plant was depended on the species of plant and type of metal. Bioaccumulation indices of cadmium and zinc for particular plants were in most cases much higher than their equivalents appointed for lead and nickel. Bioaccumulation indexes of the examined metals for lettuce and spinach were a few or even several times higher in comparison with their equivalents for radish and maize. The differences in absorption of heavy metals within one species of plant which came into being under the influence of diverse fertilization were lower/smaller than differences among particular species of plant. The obtained results let us state that appropriate selection of plants and the application of the suggested fertilizer on the light soils polluted by cadmium, zinc and lead may lower to a very high/ large extent the mobility of metals in the trophic chain.

5. Przydatność preparatów z węgla brunatnego do rekultywacji gruntów pogórniczych
Usability of the Preparations from Brown Coal for Post-mining Land Reclamation
Alina MACIEJEWSKA, Jolanta KWIATKOWSKA
Strony: 55-66

W pracy podjęto problem zainicjowania procesów glebotwórczych w gruncie pogórniczym „Ił”, który charakteryzował się kwaśnym odczynem (pHKCl = 3,95), toksyczną zawartością glinu oraz niską zawartością kationów zasadowych. W doświadczeniu użyto również gleby o właściwościach fizykochemicznych i chemicznych, porównywalnych z większością gleb użytkowanych rolniczo w Polsce, która stanowiła punkt odniesienia. Analizowano wpływ zróżnicowanych dawek preparatów z węgla brunatnego, Montu i Rekultera, na właściwości fizykochemiczne grun-tu pogórniczego oraz na plonowanie i skład chemiczny roślin. Zastosowano 3 dawki Montu, tj. 1,5; 3; 5% oraz dawkę 3% Rekultera w stosunku do masy gruntu pogórniczego. W czasie trwania doświadczenia uprawiano mieszankę traw o małych wymaganiach pokarmowych o składzie: rajgras angielski - 30%, kostrzewa łąkowa - 19%, kostrzewa czerwona - 19%, tymotka łąkowa - 19%, wiechlina łąkowa - 8,5%, koniczyna biała - 2,5%, lucerna chmielowa - 2%. W próbach roślinnych oznaczono ogólną zawartość wapnia, magnezu i potasu metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej. Zastosowanie preparatów z węgla brunatnego wpłynęło na poprawę właściwości fizyko-chemicznych gruntu oraz na wzrost plonowania roślin. Szczególnie korzystnie wpłynął Rekulter, powodując wzrost: pH, pojemności sorpcyjnej, stopnia wysycenia zasadami kompleksu sorpcyjnego, ilości składników pokarmowych w badanym gruncie i w roślinach oraz spadek do zera kwasowości wymiennej i glinu wymiennego. Stwierdzono, że preparaty z węgla brunatnego, w szczególności zaś Rekulter, mogą być wykorzystywane do rekultywacji toksycznie kwaśnych gruntów pogórniczych.

The initiation of soil-forming processes in the post-mining land was carried out by means of brown coal preparations. The degraded soil was characterised by low pH (pHKCl = 3.95), toxic concentrations of aluminium and low contents of exchangeable cations. Physicochemical and chemical properties of this soil are comparable with the majority of Polish agricultural land (used as a control). The influence of different doses of brown coal preparations, ”Mont” and ”Rekulter” on physicochemical properties of post-mining land was analysed, as well as on crop yields and plants composition. The ”Mont” preparation was used at the following doses related to the mass of the soil: 1.5, 3, 5%. In the case of the Rekulter 3% dose was applied. Grass mixture of low nutrient requirements was growing, which was composed from: English ryegrass (Lollium perenne) - 30%, Fescue (Festuca) - 19%, Fescue (Festuca rubra) - 19%, Timothy grass (Phlenum) - 19%, Meadow grass (Poa) - 8,5%, White clover (Trifolium repens) - 2,5%, Alfaalfa (Medicago) - 2%. Total contents of calcium, magnesium and potassium in plant tissues were determined by the atomic absorption method. The application of brown coal preparations influenced the physicochemical properties of post-mining land, and resulted in an increase of crop yields. The ”Rekulter” preparation was particularly advantageous with respect to an increase of the soil pH, sorption capacity, base saturation, contents of nutrients in soil and plants, and a drop to zero of exchangeable acidity and contents of exchangeable aluminium. The yield of mixed grass increased from 3.74 to 122.4 g d.m. per pot when the ”Rekulter” was used, and from 3.74 to 51.6 g d.m. per pot when the 3%-Mont preparation was applied. Results show that brown coal derived preparations, especially the ”Rekulter”, may be successfully used for reclamation of post-mining land characterised by high and toxic acidity levels.

6. Porównanie właściwości adsorpcyjnych mikro-mezoporowatych węgli aktywnych i mezoporowatych adsorbentów krzemionkowych
Comparison of Adsorption Properties of Micro-mesoporous Active Carbons and Mesoporous Siliceous Adsorbents
Jerzy CHOMA
Strony: 67-78

Porównano właściwości adsorpcyjne powszechnie znanych i szeroko stosowanych adsorbentów węglowych - węgli aktywnych oraz nowych dobrze uporządkowanych adsorbentów krzemionkowych - MCM-41. Dla dwóch przemysłowych, syntetycznych węgli aktywnych Ambersorb 563 (WA AM 563) i 572 (WA AM 572) (z firmy Rohm and Haas Company, Filadelfia, PE, USA) oraz dwóch adsorbentów krzemionkowych MCM-41 C8 i C16 (zsyntezowanych w laboratorium Wojskowej Akademii Technicznej, Warszawa, Polska) wyznaczono metodą objętościową (za pomocą analizatora adsorpcyjnego ASAP-2010 z firmy Micromeritics, Norcross, GA, USA) niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych od ok. 10-6 do ok. 1,0. Izotermy te stanowiły podstawę do obliczeń. Wykorzystując metodę Brunauera, Emmetta i Tellera (BET), porównawczą metodę αs Gregga i Singa oraz metodę wynikającą z teorii funkcjonału gęstości, wyznaczono powierzchnię właściwą BET, powierzchnię właściwą mezoporów węgli aktywnych i powierzchnię zewnętrzną adsorbentów krzemionkowych, objętość mikroporów węgli aktywnych oraz objętość pierwotnych mezoporów adsorbentów krzemionkowych, funkcje rozkładu objętości porów oraz wartości maksimum najbardziej charakterystycznych pików. Stwierdzono, że badane węgle aktywne są adsorbentami mikro-mezoporowatymi o powierzchni równej 565 m2/g (WA AM 563) i 1060 m2/g (WA AM 572) o wymiarach porów mniejszych od 1,0 nm i większych od 1,0 nm. Natomiast adsorbenty krzemionkowe są adsorbentami mezoporowatymi o powierzchni BET równej 866 m2/g (MCM-41 C8) i 1203 m2/g (MCM-41 C16) z maksimum funkcji rozkładu objętości dla średnicy 2,1 nm (C8) i 3,2 nm (C16). Przedstawione wyniki wskazują, że otrzymane adsorbenty krzemionkowe z rodziny MCM-41 są adsorbentami o bardzo dobrej jakości i wkrótce adsorbenty te mogą stać się konkurencyjnymi dla klasycznych węgli aktywnych w procesach oczyszczania wody i powietrza, a także w katalitycznych procesach przemysłowych. W pracy wykazano również dużą przydatność, do charakterystyki różnych materiałów porowatych, danych adsorpcji azotu wraz z trafnie wytypowanymi metodami analizy tych danych.

The paper includes comparison of adsorption properties of commonly known and widely used carbonaceous adsorbents - active carbons and new well-ordered siliceous adsorbents - MCM-41. For two commercial synthetic active carbons Ambersorb 563 (WA AM 563) and 572 (WA AM 572) (from Rohm and Haas Company, Philadelphia, PE, USA), and for two siliceous adsorbents MCM-41 C8 and C16 (synthesized in laboratory of the Military Technical Academy, Warsaw, Poland), the low temperature (77 K) nitrogen adsorption isotherms, in the wide range of relative pressures from approx. 10–6 to approx. 1.0, were obtained using volumetric method (adsorption analyser ASAP-2010, Micromeritics, Norcross, GA, USA). These isotherms were bases for further calculations. Brunauer, Emmett and Teller (BET) method, Gregg and Sing αs-method, and density functional theory method were used to obtain specific surface area BET, specific surface area of mesopores of active carbons and external surface area of siliceous adsorbents, micropore volume of active carbons and primary mesopore volume of siliceous adsorbents, pore size distribution functions and maximum values of most characteristic peaks. It was found that studied active carbons are micro-mesoporous adsorbents with surface area equal to 565 m2/g (WA AM 563) and 1060 m2/g (WA AM 572), with pore dimensions smaller than 1.0 nm and greater than 1.0 nm, while siliceous adsorbents are mesoporous with BET surface area equal to 866 m2/g (MCM-41 C8) and 1203 m2/g (MCM-41 C16) with the maximum of volume distribution functions for diameters equal to 2.1 (C8) and 3.2 nm (C16). The presented results indicate that the obtained MCM-41 ordered siliceous adsorbents are high quality adsorbents and soon may become competitive for classic active carbons in water and air purification processes as well as in catalytic commercial processes. The paper also proves that nitrogen adsorption data with correctly chosen analyses methods are useful in characterising miscellaneous porous materials.

7. Porowatość złoża polidyspersyjnych materiałów węglowych
Bed Porosity of Polydysperse Carbonaceous Materials
Elżbieta VOGT, Bronisław BUCZEK
Strony: 79-89

Możliwość stosowania porowatych materiałów węglowych do uzdatniania wody, oczyszczania powietrza czy spalin opiera się na selektywnych zjawiskach adsorpcyjnych przebiegających na granicy faz ciało stałe-płyn i jest powszechnie znaną metodą rozdzielania i oczyszczania układów wieloskładnikowych. Drugi nie mniej ważny obszar zastosowania tych materiałów w uproszczeniu sprowadza się do magazynowania substancji i energii cieplnej w strukturze porowatej. Określenie przydatność różnych materiałów węglowych dla danego typu procesu wymaga znajomości zarówno podstawowych właściwości cząstki porowatego ciała stałego, jak i właściwości większego układu utworzonego z pojedynczych ziaren, czyli złoża. W literaturze można znaleźć wiele opracowań omawiających problematykę upakowania złóż, jednakże większość z nich dotyczy cząstek sferycznych. Opis złóż cząstek o nieregularnym kształcie jest dużo bardziej skomplikowany. W pracy określano porowatość złóż polidyspersyjnych porowatych materiałów węglowych na podstawie badań den-symetrycznych, z użyciem teorii przesunięcia oraz odczytu z nomogramów. Ocenie poddawano dwa rodzaje materiałów węglowych:

  • preparaty przemysłowego węgla aktywnego (NO, N33, NO-D i N33-D) wykorzystywane do magazynowania metanu,
  • materiały otrzymane przez aktywację ditlenkiem węgla karbonizatu paku węglowego i grafitu interkalowanego chlorkiem żelaza (B1-B5).
  • Porównanie wyników pozwoliło na weryfikację możliwości zastosowania poszczególnych sposobów oceny porowatości międzyziarnowej złoża dla porowatych materiałów węglowych.

    Application of porous carbonaceous materials for purification of water, air, or combustion gases is based on adsorption phenomena occurring at the solid-liquid or solid-gas interface and it is a well known method for separation and purification of multi-component systems. The second, not less important application of these materials is for storage of chemical substances or thermal energy in the porous structure. Determination of the applicability of various carbonaceous materials for a particular process requires knowledge of both the basic properties of the adsorbent particles as well as the properties of larger particle aggregates such as the adsorbent bed. There are a lot of discussions in literature related to the particle packing within the beds. However, most of the data concerns particles with spherical shape. The description of adsorbent beds made of particles with irregular shapes is much more complicated. In the paper bed porosity of polydisperse materials is determined using densimetric measurements as well as estimated on the basis of offset theory and apply nomograms. Two kinds of carbonaceous materials were investigated: a) the preparations of commercial active carbon (NO, N33, NO-D, N33-D) used for methane storage, b) the specific sorption materials prepared by carbon dioxide activation of co-carbonizate coal-tar pitch and FeCl3-graphite intercalation compounds (B1-B5). The comparison of the obtained results enables to verify the application of particular methods of interparticles porosity estimation for investigated carbonaceous materials.

    8. Badania emisji zanieczyszczeń z kotła CWF 235 MWe
    Study of Emissions from the 235 MWe CFB Boiler
    Tomasz CZAKIERT, Wojciech NOWAK, Marek ANDRZEJCZYK
    Strony: 91-97

    Przedstawiono analizę danych dotyczących emisji zanieczyszczeń gazowych SO2 i NOx oraz pyłu lotnego z kotłów CWF (Cyrkulacyjna Warstwa Fluidalna) 235 MWe, uzyskanych w wyniku badań przeprowadzonych w Elektrowni Turów na kotłach CWF 670t/h nr 1 i nr 2. Analizując wyniki pomiarów, określono wpływ obciążenia kotła, temperatury warstwy fluidalnej, stosunku molowego Ca/S oraz współczynnika nadmiaru powietrza na wielkość emisji wymienionych zanieczyszczeń. Potwierdzono zależność wzrostu sprawności odsiarczania gazów spalinowych wraz ze zwiększaniem ilości sorbentu podawanego do komory paleniskowej, przedstawiono także wpływ obciążenia kotła na wartość koncentracji dwutlenku siarki w spalinach. Potwierdzono również tendencję wzrostu wielkości emisji tlenków azotu w miarę podwyższania temperatury panującej wewnątrz komory spalania oraz wzrostu stężenia NOx w gazach wylotowych wraz z wartością współczynnika nadmiaru podawanego powietrza. Analiza koncentracji popiołu lotnego w spalinach przeprowadzona została z kolei pod kątem wpływu obciążenia kotła.

    To run in this article data of SO2, NOx and fly ash emissions from the 235 MWe CFB (Circulating Fluidized Bed) boilers have been worked out on the basis of the research in Turow Power Station on the 670 t/h CFB boilers no. 1 and no. 2. On the basis of the analysis of measurement results it has been described, among other things, the effect of boiler load, fluidized bed temperature, Ca/S molar ratio and air excess ratio on the scale of emissions. Application in the power industry and heat engineering fuel combustion by fluidized bed technique offers the possible broad range of fuel recycling, among other things low-calorie fuel, high-ash fuel and high-humidity fuel. It offers to reduce pollutant emissions such as SO2 and NOx, too. Quick development of fluidized combustion technique gives many interesting constructions of fluidized bed boilers. One of them is fuel combustion in the circulating fluidi- zed bed. Owing to uncomplicated furnace gas desulphurization technique, which is realized simultaneously with the combustion process and relatively low investment and utilization cost, fluidized combustion technology in a circulating bed is very attractive. Besides, desulphurization efficiency 80÷95% is possible at 2÷4 Ca/S molar ratio, depending on sulphur content in the fuel. Owing to low temperature of the combustion process and air staging without use additional installation the level 200÷300 mg/Nm3 of NOx emission is obtained. To present in this article study of SO2, NOx and fly ash emissions have been realized in Turow Power Station on the 235 MWe CFB boilers. So far, the boilers have been brown coal-fired. During research, the feed fuel has had 9600÷11300 kJ/kg calorific value and the contents of coal, sulphur, fly ash ranged from 26.5 to 30.5%, 0.28 to 0.64%, 9.7 to 16.5%, respectively. The applied sorbent has been powdered calcium carbonate CaCO3 had. During measurements, the feed sorbent has been 97% CaCO3. Since the boilers are chiefly operated at 100% load, the special emphasis has had placed on study of pollutant emissions during 100% boilers load. The analysis of measurement result shows that the desulphurization efficiency has increa-sed by 5% when the Ca/S mole ratio increased from 2.58 to 3.13, at 100% boiler load. The SO2 concentration in the flue gas has increased when the boiler load increased. The measurement results of NOX emissions show that the NOX concentration in the exhaust gas has increased when the bed temperature increased from 874 to 886°C, at 100% boiler load. The NOX concentration in the flue gas has increased when the air excess ratio increased. However, the measurement results of fly ash emissions show that the fly ash concentration in the exhaust gas has increased insignificantly when the boiler load increased from 50 to 100%.