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 6, Numer 1

1. Systemy oceny zagrożenia środowiska wodnego
Risk Assessment Systems on Water Environment
Monika ZAŁĘSKA-RADZIWIŁŁ, Maria ŁEBKOWSKA
Strony: 7-15

W artykule podjęto dyskusję nad wykorzystaniem wyników badań toksykologicznych do oceny ryzyka w środowisku wodnym, związanego z obecnością wybranych zanieczyszczeń organicznych. Omówiono przydatność jednogatunkowych testów toksykologicznych do wstępnego oszacowania szkodliwości związków chemicznych w stosunku do bioindykatorów, podając kryteria Unii Europejskiej i Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska. Przedstawiono również metody ekstrapolacji wyników uzyskanych dla pojedynczych gatunków na całe ekosystemy. Jako główny cel ekstrapolacji uznano wyznaczanie bezpiecznych stężeń zanieczyszczeń. Wśród metod ekstrapolacyjnych omówiono metody obligatoryjnych współczynników bezpieczeństwa i empirycznych modeli statystycznych. Scharakteryzowano także opracowany przez Finizio i wsp. system oceny zagrożenia środowiska pestycydami. W pracy zastosowano modele oceny ryzyka dla wód powierzchniowych natychmiast po zastosowaniu pestycydu - PRISW-1 i po dłuższym okresie działania - PRISW-2. Badania przeprowadzono z użyciem a-endosulfanu, a jako organizmów testowych użyto glonów Selenastrum capricornutum, skorupiaków Daphnia magna i ryb Lebistes reticulatus. Stwierdzono, że przedstawione metody oceny zagrożenia środowiska wodnego mimo pewnych ograniczeń mogą stanowić użyteczne narzędzie w zarządzaniu ochroną wód i ustanawianiu aktów prawnych dotyczących ochrony środowiska.

The paper describes criteria used for evaluation of potential dangerous for environment caused by pollutants. It was discussed how to use the results of toxicology tests for risk evaluation in the water environment for selected organic pollutants. The usefulness of single species toxicology tests for initial evaluation for harmfulness of chemical components was also described. The criteria proposed by the EC and US EPA were pointed out at this time. The paper shows the use possibilities of the results of single species acute and chronic tests for extrapolation of dates taken from single species to complete ecosystems. As the major goal of extrapolation the determination of safety concentration of pollutants was admitted. Regarding extrapolation methods the major assumptions for the method of obligatory safety factors as well as empiric statistical methods were discussed and described in this paper. The rating system for pesticide risk on environment described by Finizio et. al. was used in this research work. The risk evaluation models were selected for surface water immediately after pesticide was applied - PRISW-1 (pesticide risk index for surface water system) as well as after longer period of its action - PRISW-2. The endosulfan was used in the research work. The algae Selenastrum capricornutum, crustacean Daphnia magna and fish Lebistes reticulatus were used for toxicology tests. PRISW-1, PRISW-2 were calculated for three concentrations of endosulfan: 56, 0.05 and 0.00056 mg/l. Based on the results recorded for PRISW-1 it was determined that just after pesticide was applied, the concentration of 56 mg/l could cause very high risk rating for water bioceonosis, 0.05 mg/l - medium risk and 0.00056 mg/l - low, close to negligible. In case of PRISW-2, long term index it was stated that the two of highest concentrations used may cause the very high risk in a longer time of activity, and the lowest concentration may cause the high risk. Critical intercourse of ecotoxicologists to the extrapolation of single species toxic tests results on complete ecosystems was underlined in this work. Results of such experimental stu- dies do not inform about the migration harmfulness components in a food chain, and bioceonosis structural and functional changes. In the summary it was stated that described evaluation methods of water environment risk, even with some limits, could be the useful tool in managing of water protection and development of law regulation regarding environmental protection.

2. Badania populacji bakterii nitkowatych w osadzie czynnym
Studies on the Population of Filamentous Bacteria in the Activated Sludge
Maria WÓJCIK-SZWEDZIŃSKA
Strony: 17-26

Pęcznienie i powstawanie piany to powszechne problemy, które występują w systemach osadu czynnego. Bezpośrednią przyczyną tych problemów jest nadmierny rozwój określonych bakterii nitkowatych. Identyfikacja bakterii nitkowatych i określenie gatunków dominujących stanowi podstawę do opracowania skutecznej metody zwalczania pęcznienia i pienienia osadu czynnego. W pracy przedstawiono wyniki badań populacji bakterii nitkowatych, występujących w osadzie czynnym, pochodzącym z oczyszczalni ścieków komunalnych w Częstochowie. W wytypowanej do badań oczyszczalni występuje problem zarówno z osadem spęczniałym, jak i z pianą. Celem badań była identyfikacja bakterii nitkowatych, występujących w urządzeniach oczyszczalni, z jednoczesną analizą ilościową i określeniem struktury dominacji. Badania prowadzono w tygodniowych odstępach od lutego do czerwca 2002 r., stosując metodykę zalecaną przez Eikelboom i van Buijsen oraz Jenkins. W rezultacie badań potwierdzono biolo-giczną przyczynę powstawania piany i osadu spęczniałego, którą był nadmierny rozwój bakterii nitkowatych. W okresie badawczym zidentyfikowano 10 szczepów bakterii nitkowatych, występujących i dominujących z różną częstością. Badania wykazały, że Microthrix parvicella, Typ 0041 i Nostocoida limicola były bardzo często dominującymi organizmami w populacji bakterii nitkowatych, podczas gdy Gordonia amarae, Typ 0092, Thiothrix i Typ 0021 dominowały okresowo. Pozostałe zidentyfikowane bakterie, tj.: Typ 1701, Typ 0803 i Haliscomenobacter hydrossis były organizmami podporządkowanymi. Na podstawie analizy wyników badań stwierdzono, że zasadniczą przyczyną utrzymywania się w reaktorach badanego obiektu grubej warstwy piany i osadu spęczniałego był nadmierny rozwój Microthrix parvicella.

Sludge bulking and foam forming are common problems occurring in activated sludge systems. The direct cause of these problems is an excessive growth of specific filamentous bacteria. The identification of filamentous bacteria and the determination of dominating species constitute a basis for development an effective method of controlling the bulking and foaming of activated sludge. The article presents the results of studies on the population of filamentous bacteria occurring in activated sludge from the Czestochowa municipal sewage treatment plant. The facility where the tests were conducted is a mechanical and biological municipal waste treatment plant in which the biological reactors are adapted to carrying out the process of organic compound removal, nitrification and denitrification. In the chosen waste treatment plant a problem of both bulking and foaming occured. The purpose of investigation was the identification of filamentous bacteria occurring in the treatment plant’s equipment with a simultaneous quantitative analysis and the determination of the domination structure, which enabled strains responsible for the occurrence of adverse phenomena to be identified. The tests were conducted in week time-intervals from February to June 2002 using the methodology recommended by Eikelboom and van Buijsen, and Jenkins. Each time, 3 samples: foam, mixed reactor contents, and recirculated sludge were subjected to microscopic analysis (using an Eclipse 300 reversed microscope by Nicon). The tests confirmed the biological cause of foam and bulking, which was an excessive growth of filamentous bacteria in the activated sludge. In the testing period, 10 strains of these bacteria were found, namely: Gordonia amarae, Haliscomenobacter hydrossis, Microthrix parvicella, Nostocoida limicola, Thiothrix sp., Type 021N, Type 0041, Type 0092, Type 0803, and Type 1701. The identified strains of filamentous bacteria occurred and dominated in the population with a different frequency. The tests showed that Microthrix parvicella, Type 0041, and Nostocoida limicola very often were dominating organisms, whereas Gordonia amarae, Type 0092, Thiothrix and Type 0021 dominated periodically. The remaining identified bacteria strains, i.e. Type 1701, Type 0803 and Haliscomenobacter hydrossis occurred in the testing period in a category indicating their subordination. The population composition showed fluctuation, therefore an important step towards the efficient control of the excessive growth of filamentous bacteria in the facility should be monitoring the composition of activated sludge biocenosis in the aspect of the structure of filamentous bacteria population, constituting a basis for selecting the proper control method which would be efficient for the dominating strains of these microorganisms. The results of the study described in this article show that the basic cause of the thick layer of foam and bulking of sludge maintaining in the reactors of the facility under consideration in the testing period was an excessive growth of Microthrix parvicella that most often dominated or co-dominated in the population of filamentous bacteria.

3. Efektywność usuwania zanieczyszczeń fizykochemicznych i biologicznych w wybranych oczyszczalniach korzeniowych
The Analysis of Removal Efficiency of Selected Chemical and Biological Factors in Some Constructed Wetlands for Wastewater Treatment
Małgorzata KACPRZAK, Magdalena WARCHOŁ
Strony: 27-36

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie użyciem systemów hydrofitowych, szczególnie typu trzcinowego, do oczyszczania ścieków. W niniejszej pracy przeprowadzono analizę efektywności stopnia usuwania zanieczyszczeń wyrażonej w postaci niektórych wskaźników fizyko-chemicznych: pH, ChZT, BZT5, Nog, Pog oraz biologicznych: miano coli, miano Clostridium perfringens, miano Salmonella, ogólną liczbę psychrofili, mezofili, grzybów mikroskopowych oraz jaj helmintów. Próby ścieków surowych (po osadniku gnilnym) i oczyszczonych pobrano z trzech oczyszczalni trzcinowych. Wartość pH kształtowała się od 6,8 do 7,9. Spadek stężenia substancji organicznej wyrażonej w ChZT i BZT5 wynosił 54¸87% (ChZT) i 64¸88% (BZT5), usuwania azotu 14¸77%, a fosforu 0¸56%. Efektywność usuwania psychrofili i mezofili była wysoka, nawet do 99,9%. Natomiast stopień zmniejszenia liczby grzybów mikroskopowych był bardzo różny w poszczególnych oczyszczalniach: od 0 do 92,6%. Miano Clostridium perfringens i Salmonella w ściekach oczyszczonych we wszystkich badanych oczyszczalniach mieściło się w zakresie dopuszczalnym, lecz miano coli uzyskane w ściekach oczyszczonych znacznie przekroczyło wartości dopuszczalne, osiągając nawet wartość 10-9. Nie stwierdzono obecności jaj helmintów. Analiza mikologiczna ścieków wykazała, że zawierały one głównie drożdże i grzyby drożdżopodobne oraz przedstawicieli rodzajów Penicilium, Aspergillus i Trichoderma.

The use of macrophyte systems in the wastewater treatment has increased during last years. Compared to conventional treatment, constructed wetlands are cheap, easily operated and have a strong potential for application in small, local urban areas. Up to now, very few researches have been conducted on the efficiency of macrophyte treatment systems in the removal of microbial factors, particulary sanitary indicators. This paper reports the results of an investigation of some physical-chemical factors: pH, COD, BOD, N, P and some biological factors such as: coliforms, Clostridium perfringens, Salmonella, total number of bacteria at 22 and 37ºC, total number of microscopic fungi, presence of worm eggs, the most frequently group of fungi. Samples were collected at the inflow and outflow points of three constructed wetlands. The pH values were generally neutral in range from 6.8 to 7.9. The reduction of COD and BOD value of macrophyte system was equal approximately 54¸87% (COD) and 64¸89% (BOD). An efficiency of nitrogen removal ranged from 14¸77%, whereas phosphorus removal varied between 0 to 56%. The removal efficiency of psychrophiles and mesophiles in studied wastewater treatment plants was high, even up to 99.9%. However reduction of microscopic fungi varied from 0 to 92.6%. The Clostridium perfringens and Salmonella concentration in treated wastewaters was contained in admissible range. However, coliforms concentration in outflow effluent was still very high, the presence of Escherichia coli was observed even in dilution 10-9. The worm eggs were not found in studied samples. The comparative qualitative analysis of fungal communities showed that the yeasts and yeast-like fungi, genera Penicillium and Apergillus occurred most commonly in the studied samples. In the case of treated wastewater the yeasts occupied even up to 97.5% of fungal community. The presented results have showed a good efficiency of constructed wetlands for the waste-water treatment, although high values of coliforms require search continuation.

4. Symulacja procesu filtracji wody w filtrze pośpiesznym
Simulation of Water Filtration in the Rapid Filter
Krystyna WOJCIECHOWSKA
Strony: 37-54

W pracy przedstawiono model, a następnie wyniki numerycznej symulacji filtracji wody w dwuwarstwowym złożu filtru pośpiesznego dla różnych pojemności akumulacyjnych warstw złoża. Model procesu filtracji opisuje funkcje: C(t, L) - koncentrację zanieczyszczeń w filtrowanej wodzie; s(t, L) - koncentrację zanieczyszczeń w złożu; h(t, L) - ciśnienie w złożu. W większości zastosowań praktycznych układ równań różniczkowych cząstkowych z odpowiednimi warunkami brzegowymi i początkowymi, stanowiący model procesu, nie ma rozwiązania analitycznego i występuje konieczność stosowania rozwiązań numerycznych. W pracy dla uzyskania dyskretnej wersji modelu zastosowano dwupunktową aproksymację pochodnych cząstkowych. Z powodu ograniczonej objętości pracy oraz łatwości interpretacji symulacje przedstawione w pracy dotyczą zestawu danych różniących się jedynie względnymi pojemnościami akumulacyjnymi warstw złoża. Wyniki symulacji przedstawiono w postaci wykresów 3D dla każdej z funkcji C(t, L); s(t, L); h(t, L). Wymienione funkcje określone są na tym samym, prostokątnym obszarze [0,T]x[0,H], gdzie T jest czasem trwania cyklu filtracyjnego, a H sumaryczną grubością wszystkich warstw złoża, w węzłach siatki prostokątnej o oczkach Dt, DL. W uzyskanych wynikach zaobserwowano takie zjawiska, jak: wyczerpywanie się pojemności akumulacyjnej warstw z czasem trwania procesu, przesuwanie się frontu filtracji oraz występowanie podciśnienia w złożu. Otrzymane wyniki symulacji są jakościowo zgodne z pomiarami zarejestrowanymi w wybranych Zakładach Produkcji Wody. Opracowany model numeryczny może zatem być rozpatrywany jako nowe narzędzie dla rozwoju technologii uzdatniania wody.

The paper presents model and results of numerical simulation of water filtration for a two-layer filter bed and for different process parameters. The filtration model in the form of three partial differential equations with initial and boundary conditions, describing functions C(t,L) - concentration of particles in the filtered water; s(t,L) - concentration of particles deposited in the bed, h(t,L) - pressure in the bed. Two versions of function describing the filter coefficient were considered in phase of model construction. In the first version it was assumed that filter coefficients depends only on the concentration of contamination deposited in the bed and does not depend on filtration velocity, while in the second version it is additionally a function of filtration velocity. In most of practical cases an analytical solution does not exist and it is necessary to solve the differential equations numerically. To obtain a discrete version of the model equations, the simplest two-point differential approximation for partial derivatives present in the model equations was adopted. Due to limited space and for simplification of interpretation exemplary data sets differ only in relative layers capacities. Simulation results obtained for this exemplary data set are presented as three-dimensional plots for each C(t,L); s(t,L); h(t,L) function, known in the grid nodes Dt, DL of the rectangular [0, T]´[0, H]. Interpolation of the function into points which are not the grid nodes is conducted in the „Mathematica” program. The following phenomena occur: filling up of consecutive bed layers to their assumed accumulative capacity, filtration front shift and occurrence of under pressure in the bed. Simulation results presented in the paper are qualitatively consistent with the experimental measurements collected on exemplary Water Treatment Plants. Thus, it can be concluded that the model for filtration process was selected correctly, its parameters were set appropriately and the numerical solution of partial differential equations was stable. The obtained numerical model may serve as a new tool in development of water treatment technologies.

5. Uzdatnianie wód z wykorzystaniem mikrofiltracją i adsorpcji na węglu aktywnym
Water Treatment Using Microfiltration and Adsorption on the Activated Carbon
Krystyna KONIECZNY, Grzegorz KLOMFAS
Strony: 55-73

Przedstawiono wyniki badań usuwania substancji organicznych oraz wybranych zanieczyszczeń z wód w procesie jednostkowym mikrofiltracji oraz hybrydowym: mikrofiltracji i adsorpcji na węglu aktywnym. Analizowano wpływ dodatku węgla aktywnego na przebieg procesu oczyszczania. W pracy zastosowano mikrofiltracyjne membrany ceramiczne francuskiej firmy Orelis. Moduł membranowy umieszczony był w instalacji badawczej, która pracowała w systemie szarżowym. Medium badawczym był roztwór modelowy o podwyższonej zawartości związków organicznych oraz woda powierzchniowa pobierana z rzeki Wisły. Efektywność procesu jednostkowego (mikrofiltracji) i hybrydowego oceniano na podstawie objętościowego strumienia permeatu w czasie. Wykonano analizy fizyczno-chemiczne wody surowej i permeatów. Oceniono przydatność modeli procesu filtracji membranowej i procesu hybrydowego, filtracji połączonej z adsorpcją na węglu aktywnym. Wykorzystano dwa modele: model filtracji w warunkach stałego ciśnienia oraz model filtracji membranowej w procesie niestacjonarnym - model „relaksacyjny”.

The researches on the microfiltration of natural and model waters in unit and hybrid processes with activated carbon (MF/AC) were carried out. Ceramic membranes were applied and granulated activated carbon type TL 830 of the firm Chemviron Carbon and powdered activated carbon type CWZ-30 from Hajnowka were used. Changes of volumetric permeate flux in time were estimated and the efficiency of the unit process was compared with the hybrid one, analysing the physicochemical indexes of raw water and permeate. Three doses of an activated carbon were used to support the membrane filtration process, i.e.: 25 mg/dm3, 100 mg/dm3 and 200 mg/dm3. In the studies involving the removal of natural organic substance humic acid of the firm Sigma-Aldrich Chemie GmbH was applied. The investigation studies were carried out using the feed and bleed system, which consisted in returning the permeate to the raw water tank. The testing cycle for one membrane was 15 or 17 hours and it was divided into three stages: filtration of deionized water for a new membrane, proper cycle - filtration of the solutions of humic substances or natural water, filtration of deionized water directly after the proper investigation studies. The process was carried out under pressure 0.1 MPa, with linear velocity of water over the membrane 4 m/s and temperature 291¸294 K. Article presents exemplary results involving the yield of the ceramic membrane during the filtration of model and natural waters in unit and hybrid processes. Two different methods have been proposed for the mathematical description of hybrid process of natural and model waters, which are: the model describing the changes of permeate flux in time, the „relaxation” model, and the Hermia model. Analyzing the obtained results involving the matching of the model described by the equation to the experimental results it was ascertained that the correlation coefficients are at a very high level.

6. Wpływ jonów nieorganicznych na fotokatalityczną degradację oranżu II w roztworach wodnych
The Influence of Inorganic Ions on the Photocatalytic Degradation of Orange II in Aqueous Solutions
Wojciech BARAN, Andrzej MAKOWSKI, Władysław WARDAS
Strony: 75-85

Celem pracy było określenie wpływu wybranych jonów nieorganicznych na przebieg reakcji fotokatalitycznej, zastosowanej do degradacji tekstylnego barwnika azowego - oranżu II. Badano dynamikę zmian barwy roztworów oranżu II naświetlanych promieniowaniem UV (lmax. = 366 nm), wyłącznie w obecności suspensji TiO2 oraz z dodatkiem TiO2 i jednej z następujących soli: NaCl, KNO3, Na2SO4, Na2HPO4, CuCl2, FeCl2, FeCl3, AlCl3, CrCl3, NiCl2, ZnCl2, SnCl2, SnCl4, CaCl2 i Na2S. W rezultacie przeprowadzonych badań stwierdzono, że przy zastosowanych stężeniach jony Na+, K+, Ca2+, Cl-, oraz nie mają istotnego wpływu na szybkość i wydajność fotokatalitycznej degradacji oranżu II. Obecność soli zawierającej jony powodowała nieznaczny wzrost szybkości badanej reakcji, natomiast efekty powodowane przez jony Sn4+ oraz Fe3+ były zależne od ich stężenia w naświetlanym roztworze. Szczególnie korzystny okazał się dodatek FeCl3 do stężenia 1,0 mmol/l (w obecności tej soli uzyskiwano znaczne skrócenie czasu reakcji). Silnymi inhibitorami badanej reakcji okazały się kationy Cu2+, Fe2+, Cr3+ oraz Ni2+. Pozostałe badane jony spowalniały (w różnym stopniu) lub zmieniały przebieg procesu dekoloryzacji roztworu oranżu II.

Aqueous Solutions The textile wastewaters include except dyes, lots of inorganic substances. They can affect on the processes of purification, also on used for this purpose reaction of photocatalytic degradation with TiO2/UV. The aim of the work was studying the influence of selected inorganic ions on the photocatalytic reactions for example the degradation of textile azo dye - orange II. The aqueous solutions of orange II with suspension of TiO2 were irradiated with UV radiation at the wavelength of 366 nm and intensity 8.76 × 10–9 Einstein/s×cm2, in the presence of following salts: NaCl, KNO3, Na2SO4, Na2HPO4, CuCl2, FeCl2, FeCl3, AlCl3, CrCl3, NiCl2, ZnCl2, SnCl2, SnCl4, CaCl2 and Na2S. The variation of colours of solutions was marked using spectrophotometric method and the results were compared with decolouration course of orange II solutions irradiating only in the presence of TiO2. It was stated, that ions: Na+, K+, Ca2+, Cl–, and (1.0 mmol/l), do not have important influence on speed and yield of photo-catalytic decolouration of orange II solutions. Addition of salt containing ions caused slight speed increasing of investigated reaction. Zn2+, Sn2+ (0.1 mmol/l), Sn4+ (1.0 mmol/l), Fe3+ (0.1 mmol/l), Al3+, (10.0 mmol/l) and S2- ions caused speed decreasing of photocatalytic reactions. In the presence of these ions it is necessary to use of longer time UV radiation. Indubitably, that is not economically advantageous. Strong inhibitors of photocatalytic reactions are cations: Cu2+, Fe2+, Cr3+ and Ni2+. Therefore, it is not advisable to use photocatalytic degradation process in the presence of TiO2, for purification of textile wastewaters containing cations mentioned above. Addition of salts containing ion Sn4+ and most of all Fe3+ caused increasing the activity of the used catalyst. It was stated also, that ions Fe3+ (1.0 mmol/l), Al3+ (1.0 mmol/l), Sn2+ (1.0 mmol/l) and Cu2+ (1.0 mmol/l) form with orange II complex substances insoluble in water. This effect causes the change of mechanism of photodecolouration process in dye solution. This process is considerably shorter in the presence of FeCl3. It seems, that would be necessary FeCl3 addition before the wastewaters irradiation with TiO2.

7. Przemiany chemiczne NOx i SO2 w troposferze
The Tropospheric Chemistry of SO2 and NOx
Maria T. MARKIEWICZ
Strony: 87-105

Opisano podstawowe procesy chemiczne, jakim podlegają w troposferze zanieczyszczenia atmosferyczne. Uwagę skupiono na najbardziej powszechnych zanieczyszczeniach, którymi są ditlenek siarki i tlenki azotu. Wśród procesów chemicznych zachodzących w fazie gazowej przedstawiono: podstawowy cykl fotochemiczny w układzie NO2, NO i O3, proces degradacji węglowodorów, źródła wolnych rodników, reakcje chemiczne prowadzące do powstawania PAN-u i gazowego HNO3 oraz reakcje utleniania SO2 prowadzące do powstawania aerozoli siarczanowych. Omawiając podstawowe reakcje chemiczne rozpuszczonego w wodzie ditlenku siarki, wyróżniono reakcje przebiegające z udziałem ozonu, natlenku wodoru, rodników OH· i związków azotu oraz wybranych związków organicznych. Podobnie opisano przebiegające w fazie wodnej przemiany tlenków azotu. W dalszej kolejności przedstawiono źródła O3, H2O2, OH· i w roztworach wodnych. Opisując przemiany tlenków azotu i ditlenku siarki na powierzchni cząstek stałych, przytoczono wyniki eksperymentów, w których uwzględniono powierzchnie węglowe, jak również lotne popioły, cząstki gleby, tlenki i kryształki soli morskiej. Materiał zawarty systematyzuje i podsumowuje stan wiedzy w tej szybko rozwijającej się dziedzinie.

Chemical processes taking place in the troposphere are very complex. Many chemical substances are involved in these processes. The group of organic substances is especially large. If one would like to specify all the simple chemical reactions it would take dozens of thousands of chemical reactions between hundreds or even thousands of substances. However it is possible to understand the transformations taking place in the complex chemical system analyzing the simplified chemical system. In this article basic chemical processes of air pollutants taking place in the troposphere are described. The attention is focused on the chemical transformations of the most popular air pollutants: sulfur dioxide and nitrogen oxides. The description of chemical processes taking place in the gas phase includes the following: the basic photochemical cycle in the NO2, NO and O3 system, degradation of hydrocarbons, the sources of free radicals, the chemical reactions producing PAN and gas-phase HNO3 as well as the chemical reactions of SO2 oxidation producing sulphuric aerosols. The presentation of chemical reactions of the dissolved SO2 covers reactions involving ozone, hydroperoxide, hydroxy and peroxy radicals, nitrogen species and some organic species. The transformations of nitrogen oxides in the liquid phase are described in the similar way. In the following chapter the sources of O3, H2O2, OH· and in the liquid phase are described. The description of transformations of nitrogen oxides and sulphur dioxide on the surfaces of solid particles includes the results of experiments in which carbon surfaces, dust and soil particles, oxides surfaces and sea salt particles were used. The text is based on the up-to-date literature.

8. Energetycznie efektywna technologia unieszkodliwiania odcieków składowiskowych
Development of the energy efficient technology for treatment of the landfill leachates
Marina GLADCHENKO, Sergey KALYUZHNYI
Strony: 107-119

Odcieki ze składowisk odpadów często charakteryzują się wysokim ChZT (> 10 g/l) oraz zawartością azotu (> 1 g azotu całkowitego), dlatego stosowanie tradycyjnego, tlenowego procesu unieszkodliwiania wiąże się z wysokimi nakładami energetycznymi. W artykule przedstawiono znacznie korzystniejszą pod względem energetycznym alternatywę, opartą na sekwencyjnym beztlenowo-tlenowym unieszkodliwianiu odcieków. W pierwszym etapie zastosowano reaktor UASB w celu eliminacji znacznej części biodegradowalnego ChZT oraz metali ciężkich. W drugim etapie, w celu usunięcia pozostałości BZT5 i azotu, użyto filtru biologicznego działającego w warunkach tlenowo-beztlenowych. Oba etapy badań prowadzono w warunkach submezo-filnych (20±2ºC) i psychrofilnych (10±2ºC). Testy laboratoryjne przeprowadzone na odciekach pobranych ze składowiska w Khmet’yevo (region moskiewski, całkowite ChZT - 10,7÷20,8 g/l, N-NH4 - 562¸822 mg/l) wykazały, że warunki beztlenowe (submezofilne i psychrofilne) były efektywne ze względu na stopień redukcji ChZT (50¸70%) oraz metali ciężkich (> 90%). Jednakże podczas submezofilnego, tlenowo-beztlenowego procesu oczyszczania submezofilnych, beztlenowych odcieków uzyskano tylko 70% redukcję azotu całkowitego. Było to wynikiem deficytu ChZT podczas denitryfikacji, spowodowanego zbyt wysoką efektywnością etapu beztlenowego. Z kolei, psychrofilne, beztlenowe odcieki (bogatsze w ChZT w porównaniu do odcieków submezofilnych) okazały się bardziej odpowiednie dla późniejszego, tlenowo-beztlenowego procesu ich unieszkodliwiania, umożliwiając usunięcie 95 i 92% azotu całkowitego, odpowiednio w temperaturze 20 i 10ºC. Wartości rezydualne BZT5 w obu przypadkach były pomijalnie małe. W końcowej fazie oczyszczania odcieków zastosowano koagulację związkami żelaza w celu usunięcia inertnego ChZT i wytrącenia fosforanów. Obliczenia oparte na uzyskanych wynikach wykazują, że zastosowanie sekwencyjnego beztlenowo-tlenowego procesu unieszkodliwiania odcieków ze składowiska spowodowało spadek zużycia energii o 1,25 kWh na 1 kg usuniętego ChZT podczas fazy beztlenowej, ze względu na brak napowietrzania. Dodatkowo, każdy usunięty w ten sposób kg ChZT łączy się z wytworzeniem 0,5 m3 biogazu (70% CH4), co odpowiada 11,5 kJ lub 0,5 kWh, przy standardowej wydajności przetwarzania biogazu w energię elektryczną. Istnieje możliwość uzyskania dodatkowych oszczędności energii ze względu na prowadzenie oczyszczania w niskich temperaturach (bez podgrzewania odcieków) oraz znaczną redukcję objętości wytwarzanego osadu czynnego.

Since landfill leachates frequently have a high COD (> 10 g/l) and nitrogen (> 1 g total N/l) content, an application of conventional aerobic treatment is accompanied by high energy expenses. This paper presents a substantially more energy efficient alternative based on sequenced anaerobic-aerobic treatment of landfill leachates. As a first step, the UASB reactor for the elimination of the major part of biodegradable COD and heavy metals (HM) was applied. In a subsequent step, the biofilter operating in alternative aerobic-anoxic regime was used for the removal of remaining BOD and nitrogen. Both steps were investigated at submesophilic (20±2ºC) and psychrophilic (10±2ºC) regimes. The laboratory testing of this concept with the real leachates from Khmet’yevo landfill (Moscow region, total COD - 10.7¸20.8 g/l, N-NH4 - 562¸822 mg/l) showed that both (submesophilic and psychrophilic) anaerobic regimes were quite efficient for COD (50¸70%) and HM (> 90%) removals. However, the subsequent submesophilic aerobic-anoxic treatment of submesophilic anaerobic effluents led to only 75% of total N removal due to COD deficiency for denitrification created by too efficient anaerobic step. On the contrary, psychrophilic anaerobic effluents (richer in COD compared to the submesophilic ones) were more suitable for subsequent aerobic-anoxic treatment giving the total N removal of 95 and 92% at 20 and 10ºC, respectively. The resting BOD was negligible in both cases. Finally, iron coagulation was applied for inert COD and phosphate precipitation. The calculations based on the results obtained showed that an application of sequenced anaerobic-aerobic treatment of landfill leachate led to energy economy of 1.25 kWh per each kg of COD removed on anaerobic stage due to elimination of energy expenses for aeration. Moreover, each kg of COD removed in this way generates 0.5 m3 of biogas (70% CH4, or 11.5 kJ, or 0.5 kWh under standard efficiency of biogas conversion into electricity). Additional energy savings are expected from performing treatment at low temperature (without heating of leachates) and from substantially reduced volume of activated sludge generated.