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 15, Numer 2

1. Rekultywacja zbiornika antropogenicznego metodą usuwania hypolimnionu (południowo-zachodnia Polska)
The Restoration of the Plawniowice Anthropogenic Reservoir by Hypolimnetic Withdrawal
Maciej Kostecki
Strony: 101-117, Pobierz w wersji .PDF

W grudniu 2003 r. rozpoczęto rekultywację antropogenicznego zbiornika wodnego w Pławniowicach (pow. 225 ha, obj. 29 mln m3, głęb. maks. 15 m, woj. śląskie) metodą usuwania hypolimnionu. Od chwili uruchomienia „rury Olszewskiego” badano zmiany zachodzące w wyniku zastosowanej metody. W okresie 2004-2010 uzyskano ujemny bilans fosforu. Całkowity ładunek fosforu odprowadzany ze zbiornika był, w następujących po sobie latach, ponad 2-krotnie większy od ładunku doprowadzanego. Odprowadzany ze zbiornika ładunek ortofosforanów był ponad 3-krotnie większy od ładunku doprowadzanego. W ciągu ośmiu lat zmniejszono zasobność zbiornika w fosfor o 28 Mg. Rekultywacja spowodowała, że w latach 2004-2010 występowało ujemne obciążenie hydrauliczne fosforem, wynoszące od –0,48 do –3,3 gP/m2/rok. Nastąpiło stopniowe słabnięcie procesu wzbogacania wewnętrznego. Stała szybkości procesu uwalniania fosforu z osadów dennych zmniejszyła się z 0,0069 mgP-PO4/d w 2004 roku do 0,0025 mgP-PO4/d w 2011 roku. Szybkość reakcji amonifikacji zaczęła słabnąć w czwartym roku rekultywacji. W 2007 roku stała szybkości reakcji wynosiła 0,4545 mgN-NH4/dm3/d, w roku 2011 zmniejszyła się do 0,0091 mgN-NH4/dm3/d. Średnie pH epilimnionu obniżało się z 9,30 w 2004 roku do 8,22 w 2011 roku. Widzialność krążka Secchiego wzrosła z 0,9 m (1998 r.) do 3,85 m (2011 r.).

The restoration of Pławniowice anthropogenic reservoir (225 ha, 29 mln m3, max. depth 15 m) started in December 2003. Within eight years the reservoir experienced changes of water quality. In the 2004-2010 there have been obtained negative balances of phosphorus. The total load of phosphorus vented from the lake was every year more than twice as much as the load of the in-flow. The load of orthophosphates removed from the lake was more than three times greater than the load of the in-flow. During the first eight years of restoration to the lake there was entered 75 Mg P, including time from the lake was out-flowed 103 Mg P. Within eight years the ecosystem has been reduced in phosphorus by 28 Mg P. The restoration has caused that in the years 2004-2010 there existed negative order hydraulic phosphorus, ranging from –0.48 to –3.3 g p/m2/year. The oligotrophication of the lake caused a gradual decrease of release process of phosphate from the bottom sediments. The maximum concentration of the phosphate in hypolimnion went from 1.254 mgP-PO4/dm3 in 2004 to 0.236 mgP-PO4/dm3 in 2011. The rate constant internal enrichment process in the period 1993-1998 increased from 0.0034 mgP-PO4/d to 0.0112 mgP-PO4/d, during the period the rehabilitation of the rate constant decreased from 0.0069 mgP-PO4/d in 2004 to 0,0025 mgP-PO4/d in 2011. The maximum concentration of ammonia nitrogen in hypolimnion, at the time of summer stagnation would be 4.25 mgN-NH4/dm3 in 2007. In subsequent years alleviated and in 2011 amounted 1.95 mgN-NH4/dm3. The speed of response amonification began to ease in the fourth year of remediation. In 2007 rate constant response was 0.4545 mgN-NH4/dm3/d, in 2011 it decreased to 0.0091 mgN-NH4/dm3/d. In the period from 1993 to 1998 average pH of the water during the period of summer stagnation rose from 8.80 to 9.88. During the period of eight years the restoration the average pH of the water's fixed with 9.30 in 2004 to 8.22 in 2011. As a result of the restoration of the transparency of water increased. Before restoration - in 1998 - the average disc of Secchi disc visibility at the time of summer stagnation was 0.9 m. during the rehabilitation of the value of this indicator ranged from 3.0 to 3.85 m. The application of methods of hypolimnetic withdrawal („Olszewski-tube”, kortowska method) gave positive results. It must be emphasized that sustained, ongoing operation of the “Olszewski-tube” device to drainage of hypolimnion not only improves currently ecological status but provides for the tank also lasting defensive mechanism from the adverse effects of the eutrophication.

2. Wpływ zrzutu nieoczyszczonych ścieków na środowisko wodne cieku
Influence of Untreated Sewage Discharge on the Aquatic Environment of the Watercourse
Andrzej Bielski
Strony: 119-142, Pobierz w wersji .PDF

Przedstawiono sposób oceny wpływu na środowisko wodne nieoczyszczonych ścieków zawierających osad czynny. Odległe w czasie, incydentalne zrzuty ścieków, w szczególności miejskich, wykazują szybki zanik oddziaływania na fazę wodną cieku. W celu wykazania faktu odprowadzenia ścieków, bez względu na ich korzystny czy też niekorzystny wpływ na odbiornik, konieczne było przeprowadzenie badań własności osadów dennych zdeponowanych bezpośrednio powyżej i poniżej przekroju zrzutu ścieków. Zmiana niektórych własności osadu może być wykazana tylko za pomocą modelu matematycznego, opisującego przebiegi procesów zachodzących w próbce wody i próbce wody z osadami. Model matematyczny zawiera równania różniczkowe opisujące zmiany w czasie wskaźników jakości wody oraz koncentracji mikroorganizmów. Równania opisują przebiegi następujących procesów: biochemiczne utlenianie związków organicznych, nitryfikację pierwszego i drugiego stopnia, denitryfikację, amonifikację, defosfatację. W równaniach wzrostu mikroorganizmów uwzględniono asymilację azotu i fosforu. W opisie kinetyki wzrostu organizmów heterotroficznych uwzględniono także respirację endogenną oraz zamieranie komórek. Model matematyczny umożliwił określenie maksymalnych szybkości przemian zanieczyszczeń w próbkach wody i wody z osadami pobranych w przekrojach położonych powyżej i poniżej zrzutu ścieków. Na podstawie informacji o stężeniach wybranych substancji oraz szybkościach procesów biochemicznych w próbkach wody i wody z osadami wykazano istnienie w przeszłości zrzutu ścieków do potoku i jego wpływ na osady denne cieku. Próbki wody zawierające osady, pobrane powyżej i poniżej zrzutu ścieków zawierających osad czynny, miały różne własności. Dodanie osadów do próbki wody powoduje zmianę szybkości procesów biologicznych w porównaniu z tymi, jakie obserwowano w próbkach wody bez osadów. Próbka osadów pobranych w przekroju poniżej zrzutu ścieków, dodana do próbki wody, powoduje wystąpienie gwałtownego zużycia tlenu (procesy chemiczne i/lub biochemiczne) w ciągu pierwszych 6 godzin inkubacji próbki wody z osadem. Zużycie to jest większe od zużycia tlenu w próbce z osadem pobranym powyżej zrzutu ścieków. Warunki beztlenowe, jakie panowały w osadzie pobranym w przekroju poniżej zrzutu ścieków, przyczyniły się do wzrostu organizmów denitryfikujących. Dodanie tego osadu do próbki wody spowodowało wystąpienie procesu denitryfikacji.

The paper presents a method to assess the impact of untreated sewage containing activated sludge on the aquatic environment. Distant in time, incidental sewage discharges, particularly urban show the rapid disappearance of the impact on the aqueous phase of watercourse. In order to demonstrate the fact of sewage discharge, regardless of their beneficial or adverse effect on the receiver, it was necessary to study properties of the deposited sediments directly above and below the cross section of discharge. Amendment of certain properties of sediment can be demonstrated only by means of a mathematical model describing the phenomena in a water sample and in a water sample with the sediments. The mathematical model includes differential equations describing the changes in water quality indicators and concentration of microorganisms with time. The equations describe the following processes: the biochemical oxidation of organic compounds, nitrification of the first and second degree, denitrification, ammonification, defosfatation. The equations of the microbial growth include assimilation of nitrogen and phosphorus. Description of the kinetics of growth of heterotrophic organisms also includes endogenous respiration and decay of cells. The mathematical model allowed the determination of the maximum transformation rates of pollutants in water samples and water samples with sediments collected in sections located above and below the sewage discharge. On the basis of information on concentrations of selected substances and rates of biochemical processes in water samples and water samples with the sediments there has been demonstrated existence in the past the discharge of sewage into the stream and its impact on the stream bottom sediments. Water samples containing sediments above and below the improved discharge wastewater containing activated sludge had different properties. The addition of sediment to the water sample changed the speed of biological processes in comparison with those observed in water samples without the deposits. Sediment sample taken at the discharge section below, added to the samples of water, causes a rapid consumption of oxygen (chemical and/or biochemical processes) during the first 6 hours of incubation of water samples with the sediment. Consumption is greater than the oxygen consumption in a sample of sediment collected above the discharge. Anaerobic conditions that prevailed in the sediment collected in the section below the discharge of sewage contributed to the growth of denitrifying organisms. The addition of sediment to the water sample caused the occurrence of denitrification.

3. Ultradźwięki i ozon w usuwaniu substancji humusowych z wody
Ultrasounds and ozone in removal of humic substances from water
Longina Stępniak, Ewa Stańczyk-Mazanek, Magdalena Kusiak
Strony: 143-154, Pobierz w wersji .PDF

Substancje humusowe (SH) występują w środowisku wodno-gruntowym. SH, będąc podstawowym składnikiem humusu glebowego, odgrywają ważną rolę w glebie; kondycjonują, stabilizują i poprawiają jej strukturę. SH przenikają również do wód naturalnych, w których składzie stanowią 60÷80% całkowitej naturalnej materii organicznej. SH ze względu na swoją zdolność sorpcyjną wielu uciążliwych zanieczyszczeń organicznych antropogenicznych, jak również zdolność do tworzenia kompleksów z metalami ciężkimi muszą być usuwane z wody podczas jej uzdatniania. Również w efekcie końcowego chlorowania są przyczyną tworzenia się THM-ów. W artykule przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem połączonej metody ultradźwięków i ozonu UD/O3 do usuwania substancji humusowych z wody. Jako urządzenie wytwarzające ultradźwięki wykorzystano generator UP-400S (24 kHz) o mocy 300 W. Ilość energii ultradźwiękowej wprowadzanej do ośrodka i wysokość natężenia pola ultradźwiękowego były kontrolowane poprzez zmienny czas nadźwiękawiania (t = 5÷20 minut) i zmianę amplitudy drgań w zakresie A = 18÷90 μm. Natężenie pola ultradźwiękowego wynosiło powyżej 100 W/cm2. Dawka ozonu wynosiła 1÷5 mg/dm3. Jako próbki przygotowano roztwór preparatu handlowego kwasów humusowych (FLUKA) w dejonizowanej wodzie (stężenie roztworu 10÷20 mg/dm3). Skuteczność badanego procesu analizowano na podstawie zmiany, przed procesem i po nim, następujących parametrów: OWO, RWO, absorbancja UV254, barwa, utlenialność. W wyniku zastosowania procesu UD/O3 obserwowano zmniejszenie badanych parametrów. Na podstawie otrzymanych wyników potwierdzono, że metoda połączona UD/O3 była bardziej skuteczna w degradacji badanych związków humusowych niż każdy z procesów oddzielnie (efekt synergiczny). Najkorzystniejszy efekt redukcji zawartości tych związków odnotowano dla wyższych wartości natężenia pola ultradźwiękowego.

Humic substances (HS) exist in the water-soil medium. HS are a basic component of soil humus and have great importance for conditioning, stabilizing and correcting the structure of soils. They penetrate also into natural waters, in composition of which they present 60÷80% total organic matter. HS due to their sorption ability of numerous harmful organic pollutants produced by human and their ability of forming complexes with heavy metals, should be removed from water during its treatment. Also, HS are known to form trihalomethanes (THM) upon final chlorination. HS-containing water is indirectly defined by sanitary norm as nonpotable. The combination of ultrasound (24 kHz) and ozone US/O3 for removal of HS from water was studied. Due to the application of US/O3 process the decrease of researched parameter was observed. With the reference to the obtained results it is possible to conclude that the US/O3 combined process was more effective in degrading HS than each process separately (synergetic effect). The most favourable reduction of the content of HA compounds was observed for higher intensities of the ultrasonic field.

4. Laboratoryjne wyznaczanie porowatości powietrznej materiałów przeznaczonych do kompostowania
Laboratory Determination of Air-Filled Porosity for Composting Materials
Krystyna Malińska
Strony: 155-167, Pobierz w wersji .PDF

Artykuł przedstawia laboratoryjną metodykę wyznaczania porowatości powietrznej materiałów przeznaczonych do kompostowania, pozwalającą na symulację zmian porowatości powietrznej w pryzmie o wybranych wymiarach. Porowatość powietrzna jest kluczowym parametrem fizycznym, warunkującym zainicjowanie i prawidłowy przebieg procesu kompostowania w pryzmach. Optymalna porowatość powietrzna w pryzmie kompostowej pozwala na prawidłowy transport tlenu oraz odprowadzenie wody i ciepła z pryzmy podczas kompostowania. Porowatość powietrzną materiałów przeznaczonych do kompostowania można wyznaczyć wieloma metodami laboratoryjnymi, m.in. metodą piknometryczną, saturacji materiału wodą lub teoretyczną w oparciu o pomiar np. gęstości nasypowej. Jednakże tak wyznaczona porowatość powietrzna nie odzwierciedla zmian wraz z głębokością pryzmy. Pomiar porowatości powietrznej w pryzmie kompostowej może być trudny i wymagać zburzenia struktury pryzmy. Do tego celu można wykorzystać metodę wyznaczania zmian porowatości powietrznej dla wybranych materiałów wraz z głębokością pryzmy o dowolnych wymiarach na podstawie laboratoryjnych pomiarów gęstości nasypowej w warunkach zmiennego obciążenia, wytrzymałości mechanicznej, zawartości wody oraz substancji organicznej. Przykładowo dodatek słomy do wytłoków jabłkowych zmniejszył zawartość wody i znacznie zwiększył wytrzymałość mechaniczną oraz porowatość powietrzną tej mieszanki kompostowej. Porowatość powietrzna dla pryzmy o wysokości 2 m zbudowanej z tej mieszanki zmieniała się z głębokością w zakresie 70-3%. Na podstawie wyznaczonych zmian porowatości powietrznej w pryzmie można określić: (1) konieczny udział materiału strukturotwórczego w mieszance kompostowej, który zapewni optymalną porowatość powietrzną w pryzmie w przypadku kompostowania materiałów o wysokiej zawartości wody, wysokiej gęstości nasypowej oraz znacznej podatności na kompakcję oraz (2) wydatek powietrza i częstotliwość napowietrzania pryzm.

The paper presents laboratory determination of air-filled porosity for composting materials. The described method allows for simulation of changes in air-filled porosity with composting pile depth for various pile configurations. Air-filled porosity in a composting pile is a key physical parameter for initiation and proper management of composting. The optimal air-filled porosity in a composting pile allows adequate transport of oxygen and removal of moisture and heat from a pile during the entire process of composting. Air-filled porosity of composting materials can be determined by means of several methods including laboratory tests by pycnometry and water saturation as well as theoretical calculations based on laboratory measurements of e.g. bulk density. However, the air-filled porosity determined with these methods does not reflect the changes in air-filled porosity with composting pile depth. It provides the information about the air-filled porosity observed at the top of a pile. With the increase in a pile depth the air-filled porosity of a composting mixture is reduced due to compaction resulting from stress applied by consequent layers of the composting material in a pile. For materials with high moisture content the air-filled porosity may be reduced to zero at the base of a composting pile. Direct measurement of air-filled porosity in a composting pile can pose many difficulties and requires disturbing the pile structure. Not to mention that building a composting pile in full scale requires significant quantities of composting materials and labor. Therefore, the changes in air-filled porosity with the depth of a composting pile at selected pile configurations can be determined from laboratory measurements of bulk density at applied stress, mechanical strength, moisture content and organic matter content. This method allows simulation of changes in air-filled porosity with the pile depth for various composting materials and mixtures at selected pile configurations. In case of composting materials with high moisture content and susceptibility to compaction, this simulation will allow determination of the optimal addition of a bulking agent to a composting mixture in order to provide and maintain adequate oxygen supply during the process of composting. What is more, it can be used to determine the frequency of pile turning and/or configuration of aeration system.

5. Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi
Toxic Effects of Heavy Metals on Plants, Animals and Humans
Agnieszka Ociepa-Kubicka, Ewa Ociepa
Strony: 169-180, Pobierz w wersji .PDF

Zanieczyszczenie środowiska metalami ciężkimi jest jednym z ważniejszych zagrożeń dla zdrowia ludzi. Do organizmu człowieka metale ciężkie są wchłaniane przez skórę, wdychane, spożywane z produktami roślinnymi i zwierzęcymi. Przechodzenie pierwiastków do kolejnych ogniw łańcucha pokarmowego, a w konsekwencji do organizmu człowieka jest ograniczone działaniem barier biologicznych. Należy jednak podkreślić, że przy nadmiernym stężeniu pierwiastków działanie tych barier jest zmniejszone, co wiąże się z ryzykiem negatywnego ich oddziaływania na środowisko, a przede wszystkim na zdrowie człowieka. Metale mogą wywołać natychmiastowe ostre zatrucia lub stany przewlekłe. Zatrucia ostre powodują takie metale, jak: As, Zn, Cd, Cu, i Hg. Zatrucia przewlekłe mogą wywoływać m.in. As, Zn, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Sn, Co, Ni, Mn, Se, Fe i Ag. Schorzenia przewlekłe występują przez długi czas w formie utajonej. Po pewnym czasie mogą wywołać bardzo niebezpieczne zmiany mutagenne lub uszkodzenia centralnego systemu nerwowego. Do najbardziej toksycznych metali ciężkich należą: ołów, rtęć i kadm. Stwierdzono istotne zależności między stężeniami metali ciężkich w spożywanych pokarmach czy wdychanym powietrzu a umieralnością na nowotwory.

Contamination of the environment with heavy metals is one of the major threats for human health. Heavy metals are absorbed by skin, inhaled and consumed with plant and animal products. Transport of elements to subsequent links of food chain, and in consequence to a human organism, is limited by functioning of biological barriers. It has to be pointed out that at the excessive concentration of these elements the functioning of these barriers is impaired, and thus leading to risk of negative impact on the environment, and primarily on human health. Heavy metals do not undergo biological degradation. Detoxification of heavy metals by living organisms mostly occurs through “hiding” active ions of heavy metals in protein structures such as metallothioneins or storing heavy metals in insoluble forms in intracellular granules for long-time accumulation or excretion with faeces. Heavy metals can cause acute toxicity or persistent conditions. Acute toxicity is caused by As, Zn, Cd, Cu, and Hg whereas persistent conditions are mostly due to As, Zn, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Sn, Co, Ni, Mn, Se, Fe and Ag. Persistent conditions are in latent form for long periods. After some time they can cause extremely dangerous mutanogenic changes or damages to the central nervous system. The most toxic heavy metals include lead, mercury and cadmium. There is a significant correlation between the concentrations of heavy metals in consumed foods or inhaled air and cancer mortality. The correlations between malicious cancers of the gastro-intestinal tract, lymphatic system, bone marrow, breasts and the intake of cadmium or lead have been proven.

6. Stateczność nawodnionej skarpy z mieszanki popiołowo-żużlowej
Stability of Saturated Slope Formed from Ash-Slag Mixture
Mariusz Cholewa
Strony: 181-190, Pobierz w wersji .PDF

Artykuł przedstawia wyniki badań modelu fizycznego i obliczeń numerycznych dotyczących stateczności skarpy odwodnej nasypu. Model fizyczny nasypu hydrotechnicznego wybudowano w skali zmniejszonej w korycie hydraulicznym, wewnątrz którego zamontowano urządzenia umożliwiające swobodną regulację poziomu wody górnej i dolnej, a także rurki piezometryczne z elektronicznym pomiarem poziomu wody wewnątrz modelu. Wstępnie w badaniach laboratoryjnych określono podstawowe parametry fizyczne i mechaniczne gruntu niezbędne do uformowania nasypu modelowego. Oznaczone w laboratorium parametry gęstości, kąta tarcia wewnętrznego i kohezji oraz poziomy piezometryczne z badań modelowych zostały wprowadzone do obliczeń numerycznych w celu określenia współczynnika stateczności dla skarpy odwodnej. Obliczenia wykonano metodą Bishopa dla sześciu schematów obliczeniowych przy zmiennym położeniu krzywej filtracji w korpusie nasypu. Wyniki przeprowadzonych prac wskazują na zależność pomiędzy położeniem krzywej depresji, parametrami geotechnicznymi nawodnionej mieszanki popiołowo-żużlowej a uzyskiwaną wartością współczynnika stateczności.

Furnace waste that is produced in power plants is, among other things, ash-slag mixture. Considering high production of this material nowadays it is used in different fields of engineering as a valuable anthropogenic soil. Good compaction parameters of this type of waste are the reason for its often usage in forming embankments (also hydrotechnical). Ash-slag mixture can be used for these types of constructions providing that it will be carefully protected from water influence. Inappropriately selected design parameters can lead to instability of structures’ slopes.The paper presents results from tests on the physical model and numerical calculations concerning a stability of riverside slope of embankment. The physical model of hydrotechnical embankment was built in a half-technical scale in hydrotechnical trough, inside of which there were devices that enabled free control of water levels installed, as well as piezometer tubes with electronic measurement of water levels inside the model. Tested material came from Skawina Power Plant. It was furnace waste from process of burning hard coal, which is the main fuel of the power plant. Initially, basic physical and mechanical parameters of tested soil necessary for forming the model embankment were determined in laboratory tests. Determined in laboratory parameters of density, angle of internal friction and cohesion as well as piezometric levels from model tests were used for carrying out numeric calculations in order to determine a safety factor of riverside slope. Calculations were carried out using Bishop’s method for six calculation schemes with different retention levels of water as well as with changing position of filtration curve in the embankment body. Tests results indicate that there is a relation between position of filtration curve, geotechnical parameters of saturated ash-slag mixture and obtained values of safety factors. Observation and measuring were carried out during water level rising as well as during keeping target water level at 50 cm. The riverside slope was also controlled at quick lowering of the water level. Flow pressure that occurs at that time did not contribute to slope instability or to damages in the riverside slope, despite the inclination 1 : 1.5. Tests and calculations gave results that were concordant in regard to stability of the riverside model slope at every retention level. Model tests can distinctly verify stability calculations based on geotechnical parameters that were determined in laboratory.

7. Wpływ parametrów gruntów na zależność między miąższością rzeczywistą i pozorną LNAPL na zwierciadle wody podziemnej
Impact of Soil Parameters on the Relationship between Actual and Apparent LNAPL Thickness on the Groundwater Table
Iwona Deska, Ewa Ociepa
Strony: 191-202, Pobierz w wersji .PDF

W celu prawidłowego zaprojektowania sczerpywania lekkich cieczy organicznych (LNAPL) z powierzchni zwierciadła wody podziemnej niezbędne jest ustalenie miąższości LNAPL. Niestety, miąższość mierzona w studni obserwacyjnej (tzw. miąższość pozorna) zawsze różni się od rzeczywistej miąższości na zwierciadle wody podziemnej. Różnica między nimi zależy od właściwości gruntu oraz właściwości i ilości LNAPL. Istnieje wiele metod ustalania rzeczywistej miąższości LNAPL na podstawie zmierzonej miąższości pozornej, ale wyniki uzyskiwane przy ich zastosowaniu są często rozbieżne i nieprecyzyjne. W artykule przedstawiono wyniki eksperymentów, których celem było zbadanie wpływu wybranych właściwości gruntów niespoistych (współczynnika filtracji, średnicy miarodajnej d10 oraz współczynnika nierównomierności uziarnienia wg Hazena) na zależność między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL na zwierciadle wody podziemnej. Otrzymane wyniki wskazują, że wraz ze wzrostem współczynnika filtracji, jak również średnicy miarodajnej d10 wzrasta wartość ilorazu miąższości rzeczywistej do pozornej. Wyniki potwierdzają, że w zakresie analizowanych wartości obydwa te parametry w znaczącym stopniu wpływają na zależność między miąższościami. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że w przypadku badanych gruntów, w zakresie analizowanych wartości, współczynnik nierównomierności uziarnienia nie wykazuje istotnego wpływu na zależność między miąższością rzeczywistą i pozorną.

In order to produce a proper design of the recovery of light non-aqueous phase liquid (LNAPL) from the groundwater table, the data on actual LNAPL thickness should be provided. Unfortunately, the LNAPL thickness measured in the observation well (the apparent thickness) is always different from the actual thickness on the groundwater table. The difference between apparent and actual thicknesses depends on the properties of soil and the amount and properties of LNAPL. There are several models for calculating the actual LNAPL thickness, but the results obtained with use of different methods are inconsistent and in a lot of cases imprecise. The aim of experiments described in the current paper was to investigate the influence of the selected cohesionless soil parameters (hydraulic conductivity, effective grain size d10 and Hazen’s uniformity coefficient) on the relationship between actual and apparent LNAPL thicknesses on the groundwater table. The obtained results show that when both the hydraulic conductivity and the effective grain size d10 increase, the ratio of the actual thickness to the apparent thickness increases too. Both the hydraulic conductivity and the effective grain size d10 influence quite highly the relationship between the apparent and actual thicknesses within the scope of analysed values. The results confirmed that the above parameters can play an important role in the model of relationship between apparent and actual thicknesses. The results indicate that the Hazen’s uniformity coefficient barely influences the relationship between actual and apparent LNAPL thicknesses within the scope of analysed values.

8. Wykorzystanie zaawansowanych metod utleniania (AOP) do oczyszczania odcieków składowiskowych
The use of Advanced Oxidation Processes (AOP) for the treatment of landfill leachate
Paulina Jelonek, Ewa Neczaj
Strony: 203-217, Pobierz w wersji .PDF

Problemem ściśle związanym z użytkowaniem składowiska odpadów komunalnych jest powstawanie odcieków oraz konieczność ich oczyszczania. Odcieki składowiskowe są wodami odpadowymi, które w wyniku przenikania przez złoże wymywają z niego związki mineralne i organiczne. Ze względu na różnorodny skład zarówno fizyczny, jak i chemiczny istnieje konieczność ich oczyszczenia przed odprowadzeniem do odbiornika naturalnego bądź kanalizacji. Liczba i różnorodność związków chemicznych, jakie występują w odciekach, jest ogromna, a ich pełna identyfikacja praktycznie niemożliwa. W artykule omówiono zależność, jaka występuje między wiekiem składowiska a stężeniem zanieczyszczeń w odciekach, a także, jak powyższa zależność wpływa na biodegradację zanieczyszczeń. Do oczyszczania odcieków z młodych składowisk można stosować metody biologiczne z uwagi na znaczne stężenie zanieczyszczeń podatnych na biodegradację. Do usuwania zanieczyszczeń trudno rozkładalnych, znajdujących się w odciekach ze składowisk ustabilizowanych, zastosowanie znajdują różnorodne metody fizyczne i chemiczne. Przy doborze odpowiedniej metody oczyszczania odcieków ze składowisk odpadów komunalnych należy przeprowadzić wnikliwą analizę ich właściwości fizycznych i chemicznych. Należy ponadto rozpatrzyć technologie składowania odpadów, rodzaje składowanych odpadów, jakość i ilość odcieków, jakie powstają, oraz wielkość składowiska. Trzeba również uwzględnić przewidywany czas eksploatacji składowiska, jak również wymogi prawne, pozwalające na odprowadzenie uprzednio oczyszczonych odcieków do odbiornika. Prowadzone od wielu lat badania ukazują, iż niemożliwe jest dobre oczyszczenie odcieków, kiedy stosuje się jeden proces jednostkowy. Zwykle wykorzystuje się do tego celu układy hybrydowe, które łączą metody biologiczne z procesami fizyczno-chemicznymi: procesy zaawansowanego utleniania, metody membranowe bądź procesy sorpcji na węglu aktywnym. Coraz większą uwagę skupia się na wykorzystaniu zaawansowanych procesów utleniania - AOP (Advanced Oxidation Processes) do oczyszczania ścieków o niewielkiej podatności na biodegradację. Cechą, która wyróżnia te procesy, jest czynnik utleniający. Czynnikami utleniającymi są bardzo reaktywne rodniki hydroksylowe. Posiadają one wysoki potencjał utleniająco- redukcyjny, dzięki czemu są zdolne do utleniania związków organicznych. Procesy AOP prowadzą do mineralizacji zanieczyszczeń, polegającej na utlenieniu zanieczyszczenia do dwutlenku węgla, wody i nieorganicznych związków. Zastosowanie AOP jako obróbki wstępnej, wspomagającej oczyszczanie biologiczne, powoduje, że procesy te są efektywne i opłacalne z punktu widzenia ekonomicznego. Do najczęściej stosowanych metod chemicznych zaliczamy utlenianie ozonem, nadtlenkiem wodoru oraz utlenianie odczynnikiem Fentona. Ozonowanie stosuje się najczęściej jako trzeci stopień oczyszczania odcieków wysypiskowych. Metody zaawansowanego utleniania wydają się obiecującą alternatywą dla konwencjonalnych sposobów postępowania z odciekami ze składowisk odpadów komunalnych. Niemniej jednak wysoki koszt technologii AOP oraz nie do końca poznany mechanizm reakcji chemicznych i fizycznych wymaga wciąż prowadzenia dodatkowych badań naukowych.

Formation of leachate poses a problem closely related to the use of landfill sites. Landfill leachate is a wastewater, which as a result of permeation elutes mineral and organic compounds from a bed. Due to its diverse composition, both physical and chemical, it is necessary to purify the leachate before its discharge into drains or a natural receiver. The following article shows that there is a variety of pollutants in municipal landfill leachate. It also presents the dependency existing between the age of a landfill site, and the concentration of pollutants in leachate, as well as how it affects biodegradation of contaminants. There were discussed various methods to purify leachate and the physical, chemical, physico- -chemical and biochemical processes were compared. Comparing these processes, many factors were taken into account: the efficiency and effectiveness of the processes, their side effects, the costs, the amount of energy that is required for a process to take place, reaction dynamics, and more. A successful purification of leachate with use of a single process unit is not possible. Therefore, there are used hybrid systems that combine biological methods of physico-chemical processes, especially the advanced oxidation processes. The most important among the chemical processes used for treatment of leachate are Advanced Oxidation Processes - AOP. Advanced oxidation processes are divided into chemical and photochemical oxidation. The most commonly used methods include oxidation with ozone and hydrogen peroxide and Fenton’s reagent oxidation. Processes using ozone are usually employed as the third stage of landfill leachate treatment. This process allows discharge of the leachate into a receiver. The largest decreases in the number of pollutants are obtained using combined processes. Some of the best effects were observed after employment of oxidation both with ozone and hydrogen peroxide, helping to additionally enhance this process photocatalytically. AOP proved to be the most effective method of treatment of waste water that contains organic products (waste water from chemical and agrochemical industries, textiles, paints, dyes). More conventional techniques cannot be used to treat such compounds because of their high chemical stability and low biodegradability. There was also performed a literature review in the field of biological, physical and chemical purification methods of landfill leachate.