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 13, Numer 1

1. Źródła finansowania gospodarki odpadami w gminach województwa śląskiego
Sources of Funding of Waste Management in Municipalities of Silesian Voivodeship
Ewa Bień
Strony: 5-15, Pobierz w wersji .PDF

Jakość środowiska naturalnego ma ogromny wpływ na standard życia społeczeństwa oraz na zadowalający wzrost gospodarczy. Zgodnie z polityką ekologiczną państwa w latach 2009-2012 z perspektywą do 2016 roku, potrzeby na realizację celów ekologicznych w kraju są wciąż ogromne i kształtują się średnio rocznie na poziomie 16 miliardów złotych. Na działania dotyczące gospodarki odpadami zapotrzebowanie to wynosi średnio rocznie 1,4 miliarda złotych. Istotne jest zatem, aby w jak najbardziej efektywny sposób wykorzystać dostępne środki finansowe na te działania. Dzięki środkom krajowym oraz funduszom, jakie Unia Europejska przeznaczyła na okres 2007-2013 w ramach poszczególnych programów, Polska ma ogromną szansę na poprawę stanu środowiska naturalnego, szczególnie na obszarach silnie zdegradowanych, do których należy województwo śląskie. Województwo to plasuje się na niechlubnym pierwszym miejscu pod względem ilości wytwarzanych odpadów przemysłowych w Polsce oraz na drugim miejscu po województwie mazowieckim pod względem ilości powstałych odpadów komunalnych. Fakt ten wynika w dużej mierze z charakterystyki tego województwa, które jest regionem głównie przemysłowym o najwyższym w Polsce wskaźniku urbanizacji. Tym niemniej podstawowy problem tkwi w niewystarczającej ilości instalacji do unieszkodliwiania odpadów. Dlatego tak ważna jest świadomość w gminie możliwych źródeł finansowania inwestycji ekologicznych oraz umiejętne korzystanie z tych zasobów, które stwarzają szansę na zmiany, a tym samym osiągnięcie znacznej poprawy stanu środowiska naturalnego.

The quality of the environment has a huge impact on the level of society living as well as on a satisfactory economic growth. According to the National Environmental Policy in 2009- 2012 with a view to the year 2016, a demand for financial resources to protect environment in Poland is enormous, around 16 billion zlotys on average per year. In waste management an annual average of financial demand is about 1.4 billion zlotys. It is important to use all available funds in the most efficient way. National funding and funds from the European Union which have been allocated for the period 2007-2013 under the different programs give Poland a big chance to improve the environment, particularly in highly degraded areas, such as the Silesia voivodeship. This province is located on the top of the infamous place in terms of quantity of industrial waste generated in Poland and in the second place after the Mazowieckie voivodeship in terms of quantity of municipal waste generated. This is largely due to the characteristics of this voivodeship, which is mainly an industrial region with the highest rate of urbanization in Poland. Nevertheless, the basic problem lies in the sufficient quantities of waste disposal installations. That is why awareness of possible sources of financing for environmental investment is so important in the municipality. The skillful use of these resources creates opportunities for change, and thereby achievement a significant improvement of the environment.

2. Biogazownia rolnicza elementem programu gospodarki odpadami i wytwarzania zielonej energii w gminie
Agricultural Biogas Plant as an Element of Waste Management Plant and Green Energy Production in Local Municipality
Jurand Bień, Beata Bień
Strony: 17-27, Pobierz w wersji .PDF

Gospodarka odpadami stanowi kluczowe zagadnienie w działalności jednostek samorządu w zakresie ochrony środowiska. Dobrze zaprojektowana i wdrożona nie stwarza problemów, wpływając na komfort życia mieszkańców. W wielu jednak przypadkach samorządy lokalne borykają się z różnymi problemami, które rozwiązywane są w mniej lub bardziej udany sposób. W gminach podmiejskich, które są gminami typowo rolniczymi lub posiadają znaczący potencjał uprawny, pełniąc funkcję noclegowni dla miast, coraz częściej taki problem stanowią frakcje odpadów komunalnych ulegających biodegradacji. Zgodnie z założeniami Krajowego Planu Gospodarki Odpadami, wśród celów wyróżnia się ograniczenie składowania tych frakcji odpadów do poziomu 75% (cel krótkoterminowy) i 35% (długoterminowy) wagowo w stosunku do ich ilości wytwarzanych w 1995 r. Aby to osiągnąć, konieczne staje się wprowadzenie segregacji u tzw. „źródła”. Pozyskana w ten sposób frakcja wraz z odpadami typowo rolniczymi jest idealnym zasobem, która w wyniku odpowiedniego przekształcenia pozwala na wytworzenie biogazu, z którego uzyskana energia traktowana jest jako tzw. odnawialna. A to w kontekście podstawowych wyzwań, jakie obecnie stają przed polską energetyką, wydaje się być niezmiernie istotne, gdyż rozwój małych gminnych instalacji biogazowych, które wykorzystywać będą łatwo dostępne surowce (odpady) z własnego obszaru, może okazać się drogą do wywiązania się Polski z zobowiązań w dziedzinie wytwarzania „zielonej energii”.

Waste management is a key issue in the activities of local government in the field of environmental protection. Well-designed and implemented waste management does not pose a problem affecting the comfort of life. In many cases, however, local governments are faced with various problems which are solved more or less successfully. In suburban communities, which are typically agricultural communities, an increasing problem represents a fraction of biodegradable municipal wastes. As envisaged in the National Plan for Waste Management the aim is to reduce the storage of these fractions to a level of 75% (short-term goal) and 35% (long term) by weight of the waste in relation to the amount produced in Poland in 1995. To achieve this it is necessary to introduce the so-called separation at "source". Extracted in this way biodegradable wastes with a fraction of a typical agricultural waste is an ideal resource, which as a result of the biological transformation allows to produce biogas. The energy obtained from biogas is treated as renewable energy sources. And in the context of the basic challenges that currently face Polish energy systems seems to be extremely important to develop small municipal biogas plants that will use readily available raw materials (wastes) from local area. This may be the way to fulfil Polish obligations in the area of "green" energy production.

3. Doświadczenia z zastosowania niskonakładowych metod przetwarzania osadów ściekowych
Experience of the Application of Low-Cost Methods of Sewage Sludge Processing
Dariusz Boruszko
Strony: 29-42, Pobierz w wersji .PDF

Jedną z najbardziej uciążliwych w utylizacji grup odpadów są osady ściekowe. Jest to związane przede wszystkim z ich właściwościami, a także składem chemicznym. Z punktu widzenia higienicznego osady mogą być nośnikiem różnych bakterii (np. Salmonella), wirusów (np. Hepatitis) czy helmintów (np. Ascaris, Toxocara), które wywołują niebezpieczne choroby. Osady są źródłem zanieczyszczeń mineralnych i organicznych. Szczególnie dużo uwagi w ostatnich latach poświęca się badaniom zanieczyszczeń organicznych. W osadach ściekowych zidentyfikowano 516 związków, które sklasyfikowane zostały w 15 klasach. Zalicza się do nich wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), adsorbowane organiczne związki chloru (AOX), polichlorowane bifenyle i inne. Oprócz tych związków w osadach ściekowych należy wyróżnić pierwiastki śladowe, które ze względu na swoje toksyczne właściwości stwarzają duże problemy z ich utylizacją. Osady to również źródło materii organicznej, makro- i mikroelementów o znaczeniu rolniczym, dzięki czemu przy spełnieniu warunków prawnych mogą być wykorzystywane w rolnictwie. Gospodarka osadowa w regionie północno-wschodnim Polski coraz powszechniej wykorzystuje niskonakładowe metody przeróbki. Na takie działanie mają wpływ następujące czynniki: rolniczo-przemysłowa specyfika regionu, charakter powstających osadów, dostępna na obszarze Zielonych Płuc Polski biomasa w postaci słomy, trocin i zrębków, niska klasa gleb, przewaga małych i średnich oczyszczalni ścieków. Metody niskonakładowe są rozumiane jako metody charakteryzujące się: prostą konstrukcją i technologią, łatwością obsługi, wykorzystaniem naturalnych procesów zachodzących w środowisku, stosowaniem urządzeń technologicznych i technicznych w niewielkim stopniu, niezawodnością działania, nieznaczną kontrolą w trakcie trwania procesu, niewielkim udziałem energii elektrycznej, niskimi kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi. W badaniach poddano ocenie kilka instalacji stosujących hydrofity oraz wermikulturę do przetwarzania osadów ściekowych, dokonując analizy porównawczej sposobu prowadzenia procesu przetwarzania osadów oraz jego skuteczności. Wykorzystano badania i obserwacje własne prowadzone na oczyszczalni ścieków w Zambrowie oraz doświadczenia zebrane z eksploatacji innych tego typu obiektów w Polsce i w Danii z ostatnich kilkunastu lat.

Sewage sludge is a source of organic matter, micro and macro elements. Due to Polish regulations it can be used as a fertilizer or for land reclamation. Sewage sludge management in north eastern part of Poland is often based on low-cost methods. This is related to agricultural and non-industrial characteristic of this part of Poland. Also the big quantity of biomass just like saw dust, straw and chips is available in the area of Green Lounge of Poland. Other important aspect is low quality of soil in this part of Poland. Low input methods are characterized by: simple construction, reliable simple technology and maintenance, low cost of building and exploitation. Especially the energy (electricity) consumption is very low. The paper presents results from real scale installations in Poland and other countries. The composting method should be recommended for sludge generated in small and medium waste water treatment plants, according to the EU waste strategy - preference of recycling to combusting. Many Polish treatment plants use composting at present. Waste water treatment plant in Zambrow (Podlaskie Province) is the only one object using sewage sludge dewatering with constructed wetlands and vermicomposting. The qualitative analysis of vermicompost in Zambrow and sewage sludge after treatment with constructed wetlands in Zambrow, Darżlubie, Swarzewo was presented.

4. Charakterystyka odcieków z tlenowej przeróbki osadów w komunalnych i przemysłowych oczyszczalniach województwa podlaskiego
Characteristics of Reject Water from Aerobic Sludge Stabilization Process in Municipal and Industrial Wastewater Treatment Plants Located in Podlaskie Province
Wojciech Dąbrowski
Strony: 43-51, Pobierz w wersji .PDF

Według danych z 2008 roku, na terenie województwa podlaskiego działało 112 oczyszczalni komunalnych, z czego tylko trzy stosują stabilizację beztlenową. Oczyszczalnie nie stosują metod wydzielonego oczyszczania odcieków powstających w trakcie przeróbki osadów. Stwarza to szereg problemów ze stabilną pracą systemów oczyszczania. W latach 2007- 2009 prowadzono badania dotyczące możliwości wydzielonego oczyszczania odcieków z oczyszczalni mleczarskich przy zastosowaniu metody hydrofitowej. Efektem tych badań jest wdrożenie na jednej z oczyszczalni mleczarskich oraz zgłoszenie patentowe dotyczące wykorzystania poletek osadowych do budowy pionowych złóż hydrofitowych jako elementu podczyszczalni odcieków. Ze względu na zbliżony charakter ścieków komunalnych i mleczarskich w 2009 roku rozpoczęto badania, które miały na celu określenie składu odcieków powstających w oczyszczalniach komunalnych stosujących wydzieloną stabilizację tlenową. Badania prowadzono na dwóch obiektach o zbliżonej przepustowości i podobnym systemie przeróbki osadów ściekowych. Ilość odcieków wahała się od 2,1 do 2,9% w stosunku do ilości dopływających ścieków. Średnie wartości podstawowych parametrów odcieków w dwóch analizowanych oczyszczalniach według badań z 2009 i 2010 roku wynosiły: BZT5 (185÷290 mgO2/l), azot amonowy (56,4÷96,5 mgN-NH4/l), fosfor ogólny (9,6÷11,2 mgP/l). Badania potwierdziły, iż ze względu na skład odcieków z tlenowej stabilizacji osadów potencjalnie możliwe będzie zastosowanie wydzielonego ich oczyszczania metodą hydrofitową.

Aerobic stabilization of sewage sludge is a universally applied process used in municipal and industrial wastewater treatment plants (WWTP). According to an analysis from 2008 regarding systems currently working in Podlaskie province the following preliminary observations were made: amongst 112 municipal WWTP there are only three plants which apply anaerobic sewage sludge stabilization and only one plant amongst 30 industrial WWTP. Obtained biogas is used for heat and electric energy production. An issue of reject water from sludge treatment concerns plants applying both aerobic and anaerobic stabilization. Reject water is usually turned back to the beginning of the treatment system without any separated treatment. It causes problems with stable performance of municipal WWTP. In the years 2007-2009 author conducted a research project “Evaluation of usefulness of constructed wetlands to purify reject water from sludge aerobic processing in dairy wastewater treatment plants”. The separated treatment of reject water was processed with the use of vertical and horizontal constructed wetlands and hybrid systems. The results from the research project were used in construction of dairy wastewater treatment plant. The following solution of utilization of sludge drying bed for vertical wetlands construction as an element of reject water pretreatment was filed for patent protection. Due to similar characteristics between municipal and dairy sewages a new research project took off in 2009 aimed to find out quantity and quality of reject water from municipal WWTP that apply a separated aerobic sewage sludge stabilization. Eventually it is planned to apply vertical constructed wetland system to treat reject water in these wastewater treatment plants. Research studies presented in this paper were conducted in two plants with similar flow capacity of about 5000 m3/d, sewage treatment of high biological efficiency and chemical removal of C, N, P. Person equivalent (P.E.) varied from 25800 to 42750. Excess sludge was condensed by means of gravitational thickener and stabilized in separated aerobic chambers with deep aeration system. Primary in the 70-th of the XX century both plants were operating with open anaerobic stabilization chambers. System was rebuilt during modernization in the end of century. The quantity of reject water from thickening, dewatering and aerobic stabilization varied from 2.1 to 2.9% of the total quantity of raw sewage. Mean pollution concentrations in reject water were: BOD5 (185÷290 mgO2/l), COD (290÷790 mgO2/l), TKN (53.9÷89.5 mgN/l), ammonia nitrogen (36.4÷76.5 mgN-NH4/l), total phosphorus (9.6÷11.2 mgP/l). Mean pollution concentrations raw wastewater were: BOD5 (310÷570 mgO2/l), COD (860÷1157 mgO2/l), TKN (55.2÷104.0 mgN/l), ammonia nitrogen (56.4÷96.5 mgN-NH4/l), total phosphorus (9.0÷9.6 mgP/l). The load of ammonia nitrogen in total load in raw sewage varied from 2.8 to 4.9% while BOD5 from 1.1 to 1.7%. Research studies confirmed that because of composition of reject water from aerobic stabilization it is possible to treat it by means of constructed wetlands.

5. Projekty spalarni odpadów komunalnych i osadów ściekowych w strategii zagospodarowania odpadów
Projects of Incineration Plants for Municipal Solid Waste and Sewage Sludge in Strategy of Waste Management
Tadeusz Pająk
Strony: 53-66, Pobierz w wersji .PDF

Zarówno odpady komunalne, jak i osady ściekowe stanowią obecnie jedno z najistotniejszych wyzwań w aspekcie ochrony środowiska i wymagań prawnych, jakie w bardzo bliskiej już perspektywie będą musiały spełnić gminy - aglomeracje. I pomimo że mowa jest tutaj o dwóch różnych pod względem rodzajów grupach odpadów, to mają one jeden wspólny i obszerny mianownik. Powstają na skutek codziennych procesów życia mieszkańców tych gmin. Gmina jest odpowiedzialna za zgodne z prawem ich zagospodarowanie i na gminie ciąży wynikający stąd obowiązek doboru optymalnych technologii ich zagospodarowania, pozyskania na ten cel funduszy i przekonania mieszkańców o konieczności ich budowy. Jeśli zauważyć, że domeną dużych gmin czy aglomeracji stają się w tym względzie ciągle pejoratywnie postrzegane instalacje zwane spalarniami, których zastosowanie w systemach gospodarki odpadami bądź osadami jest nieuniknione, o czym świadczy taki dokument strategiczny, jak Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2010, a narzucone prawem wspólnotowym terminy wypełnienia szeregu zobowiązań w zakresie gospodarki odpadami komunalnymi i gospodarki wodno-ściekowej zbliżają się nieuchronnie, łatwo dostrzec skalę problemu i wyzwań, jakie w najbliższej perspektywie oczekują polskie gminy. W odniesieniu do tych wyzwań dokonano w pracy analizy poziomu zaawansowania krajowych projektów w zakresie budowy instalacji termicznego przekształcania odpadów komunalnych wraz z oceną realności ich wdrożenia, a w przypadku komunalnych osadów ściekowych stopnia zaawansowania budowy wybranych instalacji ich spalania, aby w ten sposób ocenić możliwości wypełnienia przez gminę najistotniejszych wymagań prawnych w zakresie gospodarki odpadami komunalnymi i gospodarki osadami ściekowymi, w tym realności strategii, jaka w tym zakresie nakreślona została przez Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2010.

Municipal solid waste and sewage sludge management is currently one of the most important challenges of environmental protection and legal requirements that communes - agglomerations will have to meet in the near future. Although two various kinds of waste are discussed here, they have a lot in common. Both are produced as a result of inhabitants’ everyday life. A commune is responsible for its management in accordance with the law. And what is more, it is the commune’s responsibility to choose optimal waste management technologies, raise funds and convince the inhabitants of the necessity to build incineration plants. Nowadays we can notice that big communes or agglomerations still have a negative attitude towards incineration plants whose application in solid waste or sewage sludge management systems is unavoidable. It is confirmed by a document called Domestic Solid Waste Management Plan 2010. Moreover, deadlines to fulfil commitments within the range of municipal solid waste and waste - water disposal management, imposed by the European Union law, are approaching inevitably. Therefore, it is easy to notice the scale of the problem and challenges which await Polish communes in the near future. Considering these challenges, the paper analyses the level of domestic projects of building thermal treatment installations of municipal solid waste together with the assessment of plausibility of their application. In case of municipal sewage sludge, an assessment of progress in building incineration installations has been made in order to evaluate the commune’s ability to fulfil legal requirements concerning municipal solid waste and sewage sludge management, as well as plausibility of strategies introduced in the Domestic Solid Waste Management Plan 2010.

6. Kondycjonowanie osadów nadmiernych poddanych stabilizacji a ich odwadnialność
The Impact of Conditioning of Stabilized Excess Sewage Sludge on Water Removal
Paweł Wolski, Lidia Wolny, Iwona Zawieja
Strony: 67-77, Pobierz w wersji .PDF

Decydujące znaczenie w przeróbce osadów ściekowych i ich ostatecznym unieszkodliwianiu ma objętość i uwodnienie. W celu poprawy właściwości osadów, w tym także struktury, prowadzi się zabiegi kondycjonujące, które ułatwiają usuwanie wody z osadów w procesach ich odwadniania. Celem przedstawionych badań było określenie zależności pomiędzy kondycjonowaniem osadów nadmiernych polem ultradźwiękowym, zwiększającym biodegradowalność osadów, a poprawą efektywności ich odwadniania. Do badań stosowano osady nadmierne, pochodzące z przemysłu spożywczego (90%) w mieszaninie z osadami przefermentowanymi (10%). W pierwszym etapie badań osady poddano wstępnie dezintegracji ultradźwiękowej w celu intensyfikacji procesu stabilizacji beztlenowej. Za najkorzystniejszą amplitudę drgań uznano A = 36,6 µm oraz czas ekspozycji pola ultradźwiękowego 240 s. W następnym etapie badań wykonano serie doświadczeń, określających podatność na odwadnianie ustabilizowanych po 25 dobach fermentacji mezofilowej osadów nadmiernych. Przed procesem odwadniania osady kondycjonowano polielektrolitami z grupy Praestoli. Wstępne kondycjonowanie osadów nadmiernych polem ultradźwiękowym wpłynęło na poprawę stopnia ich dezintegracji. Po 25 dniach fermentacji uzyskano 66% stopień przefermentowania osadów oraz obniżenie wartości uwodnienia końcowego o 6,1% w porównaniu do osadów nieustabilizowanych. Zastosowanie polielektrolitów było kolejnym zabiegiem kondycjonującym, który skutkował obniżeniem wartości oporu właściwego badanych osadów. Równolegle prowadzono obserwacje struktury kondycjonowanych osadów.

Sewage sludge volume and water content are very important in sludge treatment and disposal. To improve the sludge properties as well as the structure sewage sludge was subjected to conditioning treatments which allowed to remove more water from the sludge during the process of dewatering. The aim of the presented investigations was to determine the relationships between the excess sludge conditioning with ultrasonic field which affect the sludge biodegradability and the improvement of sludge dewatering efficiency. The mixture of excess sludge from food industry (90%) with fermented sludge (10%) was used for the investigations. In the first stage of the investigations the sludge was initially disintegrated by ultrasounds in order to intensify the process of anaerobic stabilization. The most advantageous amplitude of ultrasonic field was A = 36.6 μm and the sonification time was 240 s. The monitoring of the disintegration effect was based on the changes in chemical oxygen demand (COD) value and volatile fatty acids (VFA) of sludge liquid. In the next stage the series of experiments were conducted to determine the susceptibility towards dewatering of the stabilized excess sludge after 25 days of mesophilic fermentation. Before dewatering in the vacuum filtration process the sludge was conditioned with polyelectrolytes belonging to the Praestol group. The preliminary conditioning of the excess sludge with ultrasonic field improved disintegration degree. After 25 days of fermentation the digestion degree was 66% and the decrease of the final sludge volume by 6.1% in comparison to non-stabilized sludge was observed. Other conditioning treatments included the application of polyelectrolytes. In result the decrease in sludge resistance was obtained. At the same time the structure of conditioned sludge was observed.