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 7, Numer 2

1. Technologia adsorpcyjna w magazynowaniu wodoru
Adsorption Technology for Hydrogen Storage
Bronisław BUCZEK, Leszek CZEPIRSKI, Ewa KOMOROWSKA-CZEPIRSKA
Strony: 131-140

Zastosowanie wodoru jako nośnika energii może być w przyszłości jednym z najbardziej korzystnych rozwiązań problemów energetycznych. Wykorzystanie tego gazu powinno zapewnić możliwość magazynowania lub przenoszenia wysokojakościowej energii. Opracowanie ekonomicznych i bezpiecznych metod magazynowania wodoru jest podstawowym warunkiem jego zastosowania np. w transporcie lub w ogniwach paliwowych. Wśród typowych metod magazynowania i przenoszenia wodoru (w stanie gazowym pod zwiększonym ciśnieniem, w stanie ciekłym w zbiornikach kriogenicznych) coraz większe znaczenie mają procesy chemiczne lub fizykochemiczne. Przeanalizowano koncepcję wykorzystania przemysłowego węgla aktywnego jako czynnika zwiększającego gęstość magazynową wodoru. Dane doświadczalne z pomiarów adsorpcji wodoru na węglu aktywnym w zakresie temperatury 77¸298 K i ciśnienia do 8 MPa wskazują na możliwość osiągania gęstości magazynowej porównywalnej z gęstościami uzyskiwanymi w innych metodach magazynowania. Ilość magazynowanego wodoru zależy od charakterystyk strukturalnych adsorbentu i parametrów procesu. Adsorpcyjny sposób magazynowania wodoru porównywano z innymi metodami, uwzględniając techniczne i praktyczne ich aspekty. Dane doświadczalne wskazują, iż technika niskotemperaturowej adsorpcji może zapewnić ekonomiczny sposób magazynowania wodoru.

Development of efficient storage capabilities is an important factor in the use of hydrogen as an alternative energy carrier (lighting and heating of houses, generating electricity and fueling in motor vehicles). It has been shown in recent literature on possible future energy supply systems that hydrogen is promisingly a substitutional energy source for fossil fuels because of its non-limited and non-polluting energy. At present, the methods of hydrogen storage are to liquefy and store in refrigerated containers, which is very expensive, or to store it in high - pressure gas cylinders at room temperature. Unfortunately, low storage density of hydrogen for the latter technique is a significant drawback. Between alternatives have been considered (chemical storage in irreversible hydrogen carriers like methanol or ammonia, reversible metal and chemical hydrides and adsorption in porous media), the latter one seems to be the most promising. Physical adsorption is a method by which more gas can be stored at a lower pressure by means of Van der Waals interactions at the gas solid interface. The high density of surface phases is exploited in adsorptive storage applications. Adsorptive storage is particularly promising for permanent gases, which need to be stored, transported, or used in ambient temperature. The objective of study was the evaluation of advanced concept for hydrogen storage at reduced pressure. The aim was realized through investigations of high-pressure adsorption on commercial active carbon in the temperature range 77¸298 K at pressures up to 8 MPa. The amount of gas that can be stored in an adsorption system depends on the adsorbent characteristics and the operating conditions. According to the data obtained it can be conclude that active carbons appear to be a suitable medium for the storage of hydrogen. An adsorptional characteristics and packing density become the most desirable parameters of a good carbonaceous material for adsorption storage systems. The packing and piece density of the adsorbent, as well as, the volumetric hydrogen uptake become important factors influencing the storage density. Evaluation of system’s performance and economics of the four major alternatives for hydrogen storage: compressed gas, metal hydride, liquefaction and storage on active carbon was done. The results show that the adsorption technique could provide a viable method for hydrogen storage.

2. Badania aktywacji parą wodną karbonizatów ze zużytych opon samochodowych
Investigation on Steam Activation of Waste Tyres’ Chars
Ryszard WASIELEWSKI, Sławomir STELMACH, Aleksander SOBOLEWSKI, Jan FIGA
Strony: 141-150

Zaprezentowano aktualne osiągnięcia w zakresie wykorzystania procesu pirolizy zużytych opon samochodowych do otrzymywania prekursorów adsorbentów węglowych. Przedstawiono wyniki badań procesu aktywacji parą wodną karbonizatów z opon samochodowych. Surowiec do badań pochodził z Polski i Wielkiej Brytanii. Karbonizaty otrzymano w procesie pirolizy opon prowadzonej w złożu stałym oraz w piecu obrotowym. Zaobserwowano, że karbonizaty z opon, niezależnie od pochodzenia oraz warunków wstępnej obróbki pirolitycznej (retorta czy piec obrotowy), wykazują podobne zachowanie w procesie aktywacji. Wraz z wydłużeniem czasu aktywacji maleje uzysk produktu oraz rośnie w nim zawartość popiołu ze względu na zachodzące reakcje zgazowania. W wyniku procesu aktywacji uzyskano adsorbenty o dobrych parametrach jakościowych. Ponad 2-krotnie wzrosła pojemność sorpcyjna wobec jodu oraz powierzchnia właściwa. Przedstawiono korelacje właściwości adsorpcyjnych produktów aktywacji z czasem procesu oraz wytyczne do prowadzenia procesu aktywacji karbonizatów ze zużytych opon w piecu obrotowym w skali przemysłowej. Właściwości adsorpcyjne produktu wykazują maksimum przy około 50 minutach trwania procesu aktywacji parą wodną.

The current state of waste tyres utilization by pyrolysis to obtain carbonaceous adsorbents’ precursors has been presented. At present, the great number of works concerning this subject are realized. The test results of the waste tyres’ chars steam activation have been shown. Feedstock for experiments origined from Poland and Great Britain. The chars were received from the pyrolysis process of tyres, which have been performed in the retort (fixed bed) and rotary kiln. Temperature of the pyrolytic pretreatment was about 500°C for rotary kiln and 600°C in the case of retort. Activation process has been carried out at temperature 850°C. Time of processing has been changed in the range of 15÷120 minutes. The chars from waste tyres have similar behaviour during the process of steam activation apart from their origin and conditions of the pyrolytic pretreatment. Prolongation of steam activation time results in the decreasing of product yield and increasing of ash contents according to reaction of gasification. The adsorbents obtained during the waste tyres chars steam activation have good qualitative parameters. Iodine number and specific surface area of activated char grew up twice compared to pyrolytic char (570 mg/g and 480 m2/g respectively). The correlations of adsorptional properties with time of processing and the guidelines for the chars activation in rotary kiln in industrial scale have been presented. The best product showed maximum of the adsorptional properties for about 50 minutes of the steam activation.

3. Badania nad utylizacją zestarzałych węgli aktywnych impregnowanych solami miedzi, chromu i srebra
Research on the Recycling of Old and Unused Active Carbons Impregnated with Chromium, Copper and Silver Salts
Lidia DĄBEK
Strony: 151-162

Odpady stanowią jeden z najtrudniejszych problemów ochrony środowiska. Wynika to zarówno z ich ilości, jak i różnorodności. Zużyte węgle aktywne wykorzystywane jako sorbenty metali ciężkich oraz katalizatory węgiel aktywny-metale ciężkie są przykładem odpadów, których unieszkodliwianie jest wciąż nierozwiązanym problemem. Katalizatory węgiel aktywny-metale ciężkie znajdują zastosowanie w przemysłowej syntezie organicznej, w procesach oczyszczania wód i ścieków oraz do oczyszczania powietrza, również jako wypełnienie w sprzęcie ochrony dróg oddechowych. Katalizatory wykorzystywane w maskach gazowych z upływem czasu na skutek kontaktu z wilgocią tracą swoje właściwości katalityczne i stają się odpadem. Zużyte węgle aktywne oraz katalizatory węglowe zawierające metale są cennym surowcem wtórnym zarówno ze względu na wysoką, sięgającą nawet kilku procent masy odpadów, zawartość metali oraz węgiel aktywny, który może być ponownie wykorzystany. Z tego też względu celowe jest prowadzenie badań nad odzyskiem zarówno metali, jak i węgli aktywnych z tych odpadów. W prezentowanej pracy badano zestarzały węgiel aktywny impregnowany solami miedzi, chromu i srebra, wykorzystywany w sprzęcie ochrony dróg oddechowych. Katalizator ten zawierający 7÷10% wag. Cu, ok. 2% wag. Cr i 0,05÷0,1% wag. Ag poddano zarówno spalaniu, jak i ługowaniu roztworami kwasów (H2SO4, HNO3) połączonemu z procesem elektrolizy. Wykazano, że po spaleniu (873÷1073 K) pozostaje ok. 20% popiołu, który zawiera ok. 30% wag. Cu (CuO) oraz ok. 6% wag. Cr (Cr2O3) oraz Fe2O3, co sprawia, że jest on odpadem niebezpiecznym. Natomiast łącząc proces ługowania metali z badanych odpadów za pomocą rozcieńczonego roztworu kwasu siarkowego(VI) 1:400 (obj. : obj.) z równoczesną elektrolizą Cu (2 A, 2 V), można odzyskać ponad 69% metalicznej miedzi. Zregenerowany w tym procesie węgiel aktywny cechuje się dużą powierzchnią właściwą (1050 m2/g) i niską zawartością popiołu (ok. 3% wag.). Węgiel ten może być ponownie wykorzystany jako sorbent. Niestety, nierozwiązanym problemem jest Cr(II) pozostający w roztworze po ługowaniu.

Wastes present one of the most crucial problems of the environment protection. It results from both their big mass and their diversity. Spent activated carbons used as the sorbents of heavy metals and activated carbon-heavy metals catalysts are the examples of wastes which are difficult to treat and many problems connected with these wastes are still unsolved. The activated carbon-heavy metals catalysts are used in the field of the industrial organic synthesis, in sewage and water treatment and for the air purification in the respiratory protection equipment. The catalysts used in the respiratory protection equipment lose their catalytic qualities with time because of the contact with damp and become wastes. Used carbon sorbents and catalysts containing heavy metals are valuable secondary raw materials considering their relatively high, up to several per cent of waste mass, content of metals and active carbon which can be reused after due treatment. It is then advisable to carry out investigations on recovering both metals and carbon carriers. Old activated carbon impregnated with copper, chromium and silver (catalyst W0) from gas-masks has been studied in this paper. This catalyst, containing 7÷10% wt. Cu, approximately 2% wt. Cr and 0.05÷0.1% wt. Ag, have been either incinerated or treated with leaching with acid solvents (H2SO4, HNO3) assisted by the process of electrolysis. It has been proved that the incineration (873÷1073 K) left 20% ash containing 30% wt. Cu (as CuO) and 6% wt. Cr (as Cr2O3) and Fe2O3, which causes it to be, hazardous waste. However, if we combine the process of leaching the metals from the studied wastes using a weak solution of sulphuric acid 1:400 (vol:vol), with the simultaneous electrolysis of Cu (2 A, 2 V), it is possible to recovery over 69% metallic Cu. The activated carbon regenerated in this process has 1050 m2/g specific surface area and contains about 3% wt. ash. This activated carbon can be reused as a sorbent. Unfortunately, Cr remaining after the leaching process in the solution still poses problems.

4. Wpływ parametrów regeneracji węgli aktywnych stosowanych do uzdatniania wody na ich strukturę porowatą
The Influence of Regeneration Parameters of the Activated Carbons Used for Water Treatment on their Porous Structure
Joanna LACH, Wioletta KWIATKOWSKA-WÓJCIK
Strony: 163-172

Przedstawiono wyniki termicznej regeneracji dwóch węgli aktywnych, które zostały zużyte w Zakładzie Produkcji Wody „Dziećkowice”. Regeneracja była prowadzona w skali ułamkowotechnicznej w temperaturach 750, 800 i 850°C w czasie 0,5 i 1 h, przy udziale pary wodnej w ilości 1 kg na 1 kg węgla aktywnego. Wyniki regeneracji oceniono na podstawie rozkładu objętości i powierzchni porów oraz adsorpcji jodu. Okazało się, że węgiel WD-ekstra po regeneracji uzyskał większą powierzchnię właściwą niż węgiel świeży. Świadczy to o doaktywowaniu węgla w trakcie regeneracji. W przypadku węgla ROW 08 Supra otrzymana powierzchnia była nieco mniejsza niż w węglu świeżym, ale oczywiście większa niż w węglu wyczerpanym. W przypadku węgla WD-ekstra najlepsze wyniki otrzymano po regeneracji w 800°C w ciągu jednej godziny, a dla węgla ROW 08 Supra optymalne warunki to 750°C i czas regeneracji 1 h.

In the article there were presented the results of research, on the thermal regeneration of two activated carbons, that were used in the Dziećkowice Waterworks, Upper Silesia, Poland. The regeneration was carried out in the rotary furnace in semi-commercial scale at the temperatures of 750, 800 and 850°C within the time of half an hour and one hour, with steam in the amount of 1 kg for 1 kg of activated carbon. The results of the regeneration were evaluated on the basis of the volume distribution, the surface of pores, the change of embankment mass, ash contents, carbon decrement and iodine adsorption. The determination of carbon porous structure was carried out by means of devices: Sorptomatic 1990 and Porozimeter 2000 with the usage of nitrogen and mercury adsorption respectively. Specific surface of the examined carbons was obtained by means of a standard BET method. It turned out that after regeneration WD-extra carbon obtained larger specific surface than fresh carbon. It proves that carbons are additionally activated during the regeneration. In the case of ROW 08 Supra carbon the obtained surface was a bit smaller than in fresh carbon, however, it was larger than in the case of used carbon. Total pores volume was getting bigger with the growth of temperature and the elongation of regeneration time. In the case of WD-extra carbon, the volume of pores of carbon after regeneration was much higher than the volume of pores of fresh carbon (the differences came up to 0.72 cm3/g) and in the case of ROW 08 Supra carbon the maximum growth of the volume was 0.13 cm3/g. That is caused by much greater changes in the initial carbon structure in the case WD-extra carbon, which ensued as a result of the regeneration. The reflection of changes in porous structure of the examined carbons is also the change of embankment mass and ash contents and carbon decrement. During the regeneration, in the presented conditions, there was observed the lowering of embankment mass and the increase in the ash contents, not only in relation to used carbon but also to fresh carbon. That shows that there was burnt out not only pyrolysis carbon (connected with the gasification of the previously adsorbed organic impurities), but also initial carbon creating the framework of activated carbon. The result of these changes is the change of iodine number. In the case of WD-extra carbon, iodine number increases up to the value exceeding the number of fresh carbon. This is the result of additional activation of the carbon during the regeneration. Too severe conditions like 850°C and 1 h of regeneration time finally causes the lowering of the iodine number value. In the case of ROW 08 Supra carbon, there is also observed the regeneration, however, the regenerated carbons have got a bit lower adsorption capacity, in relation to iodine, than fresh carbon. In this case, carbon was activated in an optimum way just during the production and the changes in the initial carbon structure which take place during the regeneration are undesirable. On the basis of all examined parameters there was found out that optimum regeneration parameters in the case of WD-extra carbon are: 800°C within 1 hour, and for ROW 08 Supra carbon: 750°C and the regeneration time 1 hour.

5. Usuwanie mikrocystyn z użyciem pylistego węgla aktywnego podczas koagulacji domieszek wody powierzchniowej
Removal of Microcystins by Powdered Activated Carbon during Surface Water Coagulation
Andrzej JODŁOWSKI, Tomasz JURCZAK
Strony: 173-184

Przedstawiono wyniki badań nad koagulacją domieszek wody pobranej w okresie późnego lata ze Zbiornika Sulejowskiego, zanieczyszczonej dodatkowo mikrocystynami (MC), toksynami pochodzenia sinicowego. W badaniach użyto MC wyekstrahowanych z naturalnego materiału biologicznego zdominowanego przez sinice Microcystis aeruginosa. Sumaryczne stężenie analizowanych form MC wynosiło ok. 10 mg/l (MC-LR, MC-RR i MC-YR). Podczas usuwania domieszek rozpuszczonych, w tym MC, wykorzystano pylisty węgiel aktywny (PWA) CWZ-22. Czas kontaktu PWA z wodą surową wynosił 15 minut oraz dodatkowe 45 minut podczas flokulacji i sedymentacji. Domieszki w postaci koloidów i zawiesin o wysokim stopniu dyspersji oraz dodanego PWA usuwano z wody przy użyciu siarczanu glinu i porównawczo wstępnie zhydrolizowanego koagulantu PAC 10WA. Większą skuteczność usuwania substancji rozpuszczonych stwierdzono po skojarzeniu PWA i siarczanu glinu. W wyniku zastosowania adsorpcji przy użyciu PWA CWZ-22 i koagulacji siarczanem glinu osiągnięto wysoki stopień usuwania MC z wody (usunięto 63% MC-LR przy dawce CWZ-22 wynoszącej 50 mg/l), chociaż nie uzyskano całkowitej ich eliminacji. Zadowalający stopień usuwania MC uzyskano po wydłużeniu sumarycznego czasu kontaktu domieszek wody z PWA do ok. 1,5 h.

Results of the investigation on the treatment of water taken from the Sulejów Reservoir (Central Poland) during late summer are presented in the article. Water was contaminated additionally with microcystins (MCs) generated by blue-green algae. MCs were extracted from the natural biological material collected from the Sulejów Reservoir in which the blue-green algae Microcystins aeruginosa dominated. Total MC’s concentration was of about 10 mg/l (MC-LR, MC-RR and MC-YR). Microcystins analysis were carried out by high performance liquid chromatography (HPLC) with photo-diode array detection. Microcistin concentrations were determined by comparision of peak areas with those of standards. Comparison of isotherms obtained for MC-LR, MC-YR and MC-RR suggested that three variants did not show a significant difference in sorption performance. Applied contact time was of 15 minutes. Colloids and suspended matter as well as introduced PAC with adsorbed MCs were removed by means of alum and in comparison by polyaluminium chloride (PAC 10WA). Higher efficiency of dissolved matter removal from purified water was obtained as a result of PAC, CWZ-22 and alum application. MC-LR percentage removal equal 63% was obtained as a result of 50 mg/l of PAC and 120 mg/l of alum introduction. Unfortunately, entire elimination of MC was not obtained. Total MC concentration was reduced from 9.4 to 1.0 mg/l when the contact time was as long as 1.5 hour.

6. Badania katalitycznej redukcji tlenku azotu amoniakiem na karbonizacie z osadów ściekowych
Investigation of Nitrogen Oxide Catalytic Reduction with Ammonia on Sewage Sludge Char
Sławomir STELMACH, Jan FIGA, Krzysztof JASTRZĄB
Strony: 185-199

Zaprezentowano rezultaty badań katalitycznej redukcji tlenku azotu amoniakiem na złożu karbonizatu wytworzonego z osadów ściekowych. Mechanicznie odwodniony, przefermentowany osad ściekowy, pochodzący z oczyszczalni ścieków komunalnych, poddano suszeniu na powietrzu do wilgotności ~50%, a następnie wytłoczono z niego cylindryczne granulki. Granulki te, po dosuszeniu na powietrzu do zawartości wilgoci ok. 7%, zostały poddane pirolizie w złożu stałym. Próbkę suchego granulatu o wielkości 600 g umieszczono w retorcie stalowej, a retortę wprowadzono do zimnego pieca, który po włączeniu nagrzewano z szybkością ok. 15°C/min do temperatury 700°C. Piroliza prowadzona była w atmosferze azotu, a próbkę w temperaturze końcowej przetrzymano przez 30 minut. W uzyskanym karbonizacie oznaczono zawartość popiołu i wytrzymałość mechaniczna, a ponadto wykonano dla niego charakterystykę struktury mikroporowatej na podstawie izotermy adsorpcji-desorpcji azotu. Karbonizat ten poddano następnie testowi katalitycznej redukcji tlenku azotu według procedury opracowanej w Katedrze Chemii i Technologii Nieorganicznej Wydziału Chemicznego Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Syntetycznie wytworzony gaz o składzie: 82,8% obj. N2, 6,0% obj. O2, 11,0% obj. H2O, 0,1% obj. NO oraz 0,1% obj. NH3 przepuszczano w temperaturze 120°C przez złoże karbonizatu z osadów ściekowych o objętości 300 cm3 z natężeniem przepływu 0,450 Analiza zawartości NO w spalinach opuszczających kolumnę prowadzona była za pomocą automatycznego analizatora URAS 10E. Wyznaczony dla badanego karbonizatu z osadów ściekowych średni stopień redukcji NO, po ustaleniu stanu stacjonarnego, wyniósł 0,114. Uzyskany rezultat porównano z wynikami takich samych badań wykonanych dla komercyjnych koksów aktywnych. Przeprowadzony test wykazał, iż karbonizat z osadów ściekowych charakteryzuje się zdolnością katalitycznej redukcji tlenku azotu tylko nieznacznie niższą od komercyjnych koksów aktywnych. Na tej podstawie można rozważać możliwość wykorzystania karbonizatów z osadów ściekowych w charakterze substytutu komercyjnych koksów aktywnych wykorzystywanych w procesie katalitycznej redukcji NOx za pomocą amoniaku.

Publication presents the testing results of nitrogen oxide (NO) catalytic reduction with ammonia on sewage sludge char bed. The char used at this study has been produced from mechanically dewatered, digested municipal sewage sludge. The sewage sludge has been firstly dried with ambient air up to moisture contents about 50%. Initially dried sewage sludge has been directed to extrusion, to produce cylindrical granules. Raw cylindrical granules of sewage sludge have been further dried with ambient air up to moisture contents about 7%. The 600 g sample of dried, granulated sewage sludge has been used for char production. The sample was placed at the retort made of steel, which was inserted into cold furnace. Then the furnace was turned on and heated with heating rate about 15°C/min, up to final temperature 700°C. Pyrolysis was performed at nitrogen atmosphere and the sample of sewage sludge has been pyrolysed at final temperature by 30 minutes. Obtained char has been analyzed to establish its ash contents and mechanical strength and also its microporous structure has been determined on the basis of nitrogen adsorption-desorption isotherm. The char has been used for testing its catalytic properties in relation to NO reduction with ammonia, according to procedure elaborated at Chemistry and Inorganic Technology Chair of Silesian Technical University. Artificially prepared flue gas with composition: 82.8% N2, 6.0% O2, 11.0% H2O, 0.1% NO and 0.1% NH3 (by volume), has been passed through the 300 cm3 char bed, at temperature 120°C and with flow rate 0.450 The NO contents at the outlet of the column was controlled with automatic analyzer URAS 10E. Average NO catalytic rate determined for tested sewage sludge char was equal 0.114. This result was compared with other results obtained for commercial active cokes. It should be stated that results of NO catalytic reduction with ammonia obtained for sewage sludge char is only a little lower than the same results found for commercial active cokes. Thus, it is possible to assume that sewage sludge chars could be used as a catalyst at industrial catalytic reduction of NOx from flue gases with ammonia.

7. Zmiany stężeń zanieczyszczeń w wodach zrzutowych nieczynnych kopalń rud Zn-Pb niecki bytomskiej
The Changes of the Concentration of Contaminants in Mine Wastewaters from Inoperative Zn-Pb Mines in Bytom Region
Janusz GIRCZYS, Iwona KUPICH
Strony: 201-208

Eksploatacja rud Zn-Pb w obszarze bytomsko-tarnogórskim została zakończona w 1991 r. w związku z wyczerpaniem się złóż bilansowych tego rejonu. Jednakże wyrobiska zlikwidowanych kopalń w niecce bytomskiej muszą być stale odwadniane z uwagi na bezpieczeństwo niżej położonych kopalń węgla kamiennego. Do źródeł zanieczyszczenia wód podziemnych na terenie niecki bytomskiej należą składowiska odpadów górnictwa, hutnictwa i przeróbki rud Zn-Pb, z których ługowane są substancje rozpuszczalne. Tą drogą do środowiska wodnego przedostają się siarczany, metale ciężkie oraz inne związki chemiczne. Analizie poddano średnioroczne wartości dotyczące ilości zawiesin, pH, twardości, zawartości wybranych jonów w kopalnianych wodach surowych oraz ilości wypompowanych wód w latach 1996-2001. Stwierdzono, że wysoki poziom stężeń Zn i Pb, stale tego samego rzędu, związany jest z ustaleniem się stanu równowagi reakcji ługowania. Wzrost średniorocznych stężeń Cd i pojawienie się Cu w analizowanym okresie wymaga dalszych badań. Przypuszcza się, że duża część wód spływająca w strumieniach uprzywilejowanych, które mają ograniczony kontakt z materiałem narażonym na wymywanie, jest przyczyną zmniejszania się stężenia siarczanów w dopływie. Niezależnie od zmiany jakości wód dopływających i obniżenia ich mineralizacji obserwuje się zmniejszenie wielkości dopływu.

Zn-Pb ores exploitation in Bytom region, carried on by Mining and Metallurgical Company „Orzeł Biały”, was finished in 1991. One of environment protection problems on that area is managing of the abundance of mining wastewater. Dewatering of the closed down mines has to be still carried on to secure coal mines situated below. The sources of groundwater pollution in the area of niecka bytomska comprise landfills of mine tailings, scrape metal and materials of Zn-Pb ores treatment from which leaching of the soluble substances occurs. Leaching of the soluble substances is a long-term process. Leaching, like other chemical processes in the dumps, proceeds slowly as the result of the conversion of less water soluble substances into more water soluble ones. This is how sulphates, heavy metals and other chemical compounds enter the groundwater environment. Mining wastewater is drained off to the Brynica River, in quantity of Qmax = 39 000 m3/d. The analysis of pollutant loading variations, even though difficult to conduct due to the considerable fluctuations of the water inflow over time, is important particularly for economic and exploratory reasons. The objective of the analysis was the concentration changes of: zinc, lead, copper, cadmium, iron, magnesium, manganese, chlorides, sulphates and hydrocarbons in mining wastewater in the years of 1996-2001. It was observed that waters directly supplying the excavations constitute the highest ratio in the total waters inflow. The waters of stream inflow are slightly saturated with soluble salts resulting from leaching of the surface ground material. Constant high concentration of Zn and Pb is relevant to reaching the state of equilibrium in leaching. The increase in the average annual concentration of Cd and appearance of Cu in the time of the study require further investigation. It is possible that the change in the ratio between stream inflow and infiltrating waters is the main cause for significant decrease in the concentration of sulphates in the total waters inflow. Apart from the changes in the quality of inflow waters and the decrease in their mineralization, the decline of quantity of waters inflow is observed.

8. Ocena jakościowa płaskich cieczowych kolektorów słonecznych na podstawie procedury probabilistycznej
The Qualitative Evaluation of Flat Plate Solar Collectors by the Probability Method
Alicja SIUTA-OLCHA
Strony: 209-225

Przedstawiono metodę teoretyczną badania kolektorów słonecznych, bazującą na procedurze Exodus. Model cieplny kolektora energii promieniowania słonecznego zastąpiono modelem probabilistycznym rozchodzenia się cząstek błądzących. Modelowanie zjawisk cieplnych, zachodzących podczas pracy kolektora słonecznego w stanie ustalonym w nawiązaniu do teorii błądzenia przypadkowego, pozwoliło na sporządzenie odpowiednich charakterystyk cieplnych kolektora o znaczeniu praktycznym. Uzyskane, na drodze symulacji komputerowych, wyniki obliczeń stanowiły podstawę do przeprowadzenia oceny efektywności energetycznej kolektorów. Określono wpływ parametrów meteorologicznych i eksploatacyjnych na sprawność termiczną badanych kolektorów słonecznych. Krzywe sprawności poszczególnych kolektorów, przedstawione w funkcji temperatury zredukowanej, porównano z przebiegami podanymi przez producentów kolektorów słonecznych. Zbadano wpływ natężenia promieniowania słonecznego oraz temperatury czynnika roboczego na wlocie kolektora na przyrost temperatury wody. Stwierdzono, że istotny wpływ na uzyskiwane efekty energetyczne pracy kolektorów mają współczynnik transmisyjno-absorpcyjny, natężenie promieniowania słonecznego, temperatura otoczenia. Wnioski wynikające z analizy mogą być przydatne przy projektowaniu płaskich kolektorów słonecznych oraz mogą stanowić podstawę oceny efektywności energetycznej systemów słonecznych dla polskich warunków klimatycznych.

The paper presents a theoretical method for a solar collector function analysis, using the Exodus procedure. Processes of a complex heat exchange are described on the assumption that a solar collector makes up a three-homogeneous-elements system: a glass cover, an absorber plate and a working fluid. A thermal model of a solar energy collector was substituted by a probabilistic model of random walk particle moving. A mathematical description of the model was formulated on the basis of the analogy between the conduction differential equation and the equation describing wandering particle movement. The probabilistic model of the collector’s thermal performance makes it possible to perform a detailed analysis of the steady state of a flat plate collector. The computations results of the thermal resistances and the temperature field distribution in the cross section of a flat plate solar collector on the basis of the simulation programme Thermal_Resistances.PAS was obtained. The Exodus procedure allows to take into account of stochastic character of external parameters. The results of computations are a basis for the energetic efficiency evaluation of the collectors. A comparative analysis of the thermal efficiency for three selected flat plate solar collectors was presented. The influence of weather parameters (a solar radiation intensity, ambient temperature) and exploitation parameters (a working fluid volume flow, a temperature for working medium inflowing to the collector) on solar collectors thermal efficiency was analysed. The influence of a medium volume flow on its thermal resistance was determined. The influence of a solar radiation intensity and temperature for medium inflowing to the collector on the water temperature increase in solar collectors was presented. A relationship between the thermal loss coefficient and the ambient temperature was shown. Thermal efficiency curves as a function of reduced temperature were compared with collector performance characteristics from the producers. It was found that a transmittance-absorbance properties, solar radiation intensity and ambient temperature have a significant influence on the energetic effects of collector’s functioning. Solar collector performance characteristics have a practical significance. The conclusions resulting from the analysis can be useful for flat plate solar energy collectors’ designers and can help to evaluate the effectiveness of solar systems in Polish climatic conditions. A theoretical collectors testing method enables a comparison of a thermal properties of solar collectors of various constructions.

9. Przegląd i ocena stanu badań nad oczyszczaniem ścieków w sekwencyjnych reaktorach porcjowych
Review and Evaluation of a State of Research on Wastewater Treatment in Sequencing Batch Reactors
Jolanta PODEDWORNA
Strony: 227-247

Artykuł zawiera obszerny przegląd i ocenę stanu badań nad oczyszczaniem ścieków w sekwencyjnych reaktorach typu SBR. Autorka analizuje relacjonowane w literaturze przedmiotu wyniki badań nad przebiegiem procesów jednostkowych z podziałem na reaktory, w których poza rozkładem związków węgla przebiega tylko usuwanie azotu lub tylko usuwanie fosforu oraz układy ze zintegrowanym usuwaniem obu biogenów. Szczegółowa analiza warunków technologicznych zachodzenia procesu nitryfikacji, denitryfikacji, uwalniania i wiązania ortofosforanów w reaktorach SBR (z uwzględnieniem czynników inhibitujących) porządkuje dostępną wiedzę w tym zakresie. W artykule zasygnalizowano rezultaty badań laboratoryjnych nad oczyszczaniem ścieków w reaktorze SBR z długotrwałym dawkowaniem ścieków w zmiennych warunkach tlenowych poprzez selektor, „przeciwstawiając” tę technologię dość szczegółowo opisanej w literaturze technologii dump fill (o krótkim czasie napełniania). Wskazano na konieczność prowadzenia dalszych badań nad technologią SBR, ponieważ przebieg procesów jednostkowych w porcjowych systemach oczyszczania ścieków ciągle nie jest tak dobrze udokumentowany w literaturze jak analogiczne procesy zachodzące w reaktorach przepływowych.

The article contains an extensive review and assessment of the research status of the sequencing batch reactors - SBR. The author analyses the research outcome of elementary processes in which the decomposition of carbon compounds is accompanied only by the elimination of denitrification or dephosphorisation as well as the circuits with the integrated elimination of both biogens. Detailed analysis of the technological conditions of nitrification, denitrification, release and accumulation of ortophosphates in SBRs (with the consideration of inhibitors) shows the available knowledge in this respect. A significant obstacle in the integrated nitrogen and phosphorus removal in batch reactors is the different optimal sludge age for nitrfication, denitrification and biological phosphorus removal. In the cycle of nitrogen transformations the most significant process is nitrification, which eliminates ammonia nitrogen from wastewater and supplies substrats for denitrification. Since nitrificants have much longer time of generation than heterotrophs, the sludge age, which enables the development and the growth of nitrification bacteria, is required in order to secure nitrification in the system. Their growth rate depends on temperature, dissolved oxygen concentration and pH. The high sludge age for nitrification is in the conflict with the requirements for denitrification. In consequence in conventional SBR reactors it leads to decrease of C:N ratio and to drop of the total nitrogen removal efficiency. High sludge age is not conductive to development of appropriate big population of phosphorus accumulation bacteria (PAO). As essential parameter in integrated nitrogen and phosphorus removal also the right selection of oxic, anaerobic or anoxic phases duration time is given. The article highlights positive results of lab research on wastewater treatment in the SBRs of long lasting sewage filling in the variable anaerobic and aerobic conditions juxtaposing this technology to the dump fill technology described in detail in the literature. The need for further research on SBRs was indicated because the unitary processes in the period systems of wastewater treatment is not documented in the literature so well as the analogous processes, which take place in the flow reactors.