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 19, Numer 1

1. Ocena możliwości wpływu zasilania zewnętrznego na stężenie biogenów w wodzie Jeziora Strzeszyńskiego
Possibility Assessment of the Impact of External Power on Nutrient Concentration in Strzeszyńskie Lake Water
Andrzej OSUCH, Ewa OSUCH, Stanisław PODSIADŁOWSKI, Piotr RYBACKI Julianna RATAJCZAK, Natalia MIODUSZEWSK
Strony: 5-14, Pobierz w wersji .PDF

Jezioro Strzeszyńskie było najczystszym jeziorem w Poznaniu i jednym z najczystszych w Wielkopolsce. Otoczone lasami i podmokłymi łąkami, które stanowiły naturalną barierę przed spływem biogenów, przez wiele dziesiątków lat było ulubionym miejscem kąpieli dla tysięcy poznaniaków. Jezioro Strzeszyńskie posiada jeden naturalny dopływ zewnętrzny, jest nim Rów Złotnicki, który swój początek ma w zbiorniku retencyjnym w Suchym Lesie. Pogarszający się stan Jeziora Strzeszyńskiego rozpoczął się wraz z intensywną rozbudową mieszkaniową Jelonka i Suchego Lasu, a zwłaszcza osiedla Grzybowego, z którego ścieki sanitarne z wodami Rowu Złotnickiego docierały do jeziora. Badania wód cieku wykonane zostały w terminie 01.06.2013 r.-05.10.2013 r. w trzech stałych punktach - jeden przy ujściu ze zbiornika retencyjnego, drugi w śródlądowej części cieku, natomiast trzeci bezpośrednio przy wpływie rowu do jeziora. Wodę z cieku badano pod względem wybranych cech fizyczno- -chemicznych, zawartości azotu amonowego i ortofosforanów, bowiem nadmiar tych związków wpływa na postępującą eutrofizację zbiornika wodnego. Pobrane próby wody poddane zo- stały analizie fotometrycznej w warunkach laboratoryjnych. Wyniki badań wskazały, że po ulewnych deszczach zawartość biogenów w Rowie Złotnickim znacznie wzrastała, co z pew- nością również przyczyniło się do pogorszenia parametrów wody Jeziora Strzeszyńskiego.

Strzeszyńskie Lake was the cleanest lake in Poznan and one of the cleanest in the Wielkopolska region. Surrounded by forests and wet meadows, which formed a natural barrier against runoff of nutrients, for many decades it has been a favorite bathing place for thousands of locals. Strzeszyńskie Lake has one natural external tributary, it is the Złotnicki Trench flowing from the retention tank in Suchy Las. The deteriorating state of Strzeszyńskie Lake began with the intensive development of the housing Jelonek and Suchy Las, especially Grzybowe settlements from which sewage with Złotnicki Trench waters reached the lake. The aim was to check the amount of nutrients supply from the Złotnicki Trench to Strzeszyńskie Lake. Water samples were collected at three points of the water- course. The first point was located directly at the outlet of the reservoir in Suchy Las - thistest has provided details on the amount of nutrients flowing directly from the storage reser- voir. A second attempt was charged in half the length of the watercourse, the third is directly on the impact to Strzeszyńskie Lake. The comparison of these three tests provided informa- tion about changes in the concentration of nutrients in the water along the entire length of the Złotnicki Trench, and thus it was checking whether the stream running down contains nutrients from farmland. The research was conducted from June to October 2013 at regular intervals, tests retrieved were always in the same places. Waters from the stream were tested for the selected physical and chemical characteristics, the content of ammonium and ortho- phosphate, because an excess of these compounds influences the progressive eutrophication of the water body. Collected water samples have been analyzed photometric under labora- tory conditions. The test results indicated that after heavy rains the content of nutrients in Złotnicki Trench significantly increased, which certainly also contributed to the deteriora- tion of the water quality of Strzeszyńskie Lake.

2. Podczyszczanie odpływu z osadnika gnilnego z użyciem różnych materiałów filtracyjnych w celu zapobiegania kolmatacji
Septic Tank Effluent Pretreatment Using Different Filter Materials as a Prevention from Clogging
Jakub NIEĆ, Marcin SPYCHAŁA, Jakub MAZURKIEWICZ
Strony: 15-25, Pobierz w wersji .PDF

Osadniki gnilne to powszechnie stosowane urządzenia do wstępnego oczyszczania ścieków, jednak są one podatne na okresowe odprowadzanie zwiększonych stężeń zawiesin, co może w specyficznych warunkach przyspieszać procesy kolmatacji. Celem badań było określenie wpływu filtra wtórnego na zmniejszenie obciążenia zawiesiną i możliwość zwiększenia czasu eksploatacji. Badania przeprowadzono w dwóch seriach przy użyciu sześciu filtrów. W każdej serii użyto sześciu filtrów (rury z materiałem filtrującym zainstalowanym na dnie): trzy filtry z filtrem siatkowym, a pozostałe trzy - z geowłókniny. Filtry były zapełniane ściekami aż do uzyskania kolmatacji (zwierciadło ścieków w rurach sięgało do 50 cm). Dla oszacowania przewodności hydraulicznej opadającego zwierciadła wody zostały przeprowadzone testy. Zaobserwowano podobne wartości zawiesin zgromadzonych proporcjonalnie do dozowanych podczas obu serii oraz dla obu typów materiałów filtrujących. Rozkład wielkości cząstek w obu materiałach filtracyjnych był podobny. Fakt zgromadzenia cząstek o bardzo małych wymiarach (ponad 73% poniżej 5 μm), znacznie mniejszych niż średnica porów materiału filtracyjnego, może sugerować, że odbywający się proces dotyczy placka filtracyjnego. Pomimo wyższej skumulowanej suchej masy placka filtracyjnego i tej wewnątrz warstwy filtracyjnej, średnie przewodnictwo hydrauliczne geowłókniny było wyższe niż średnie prze- wodnictwo hydrauliczne filtra siatkowego. Prawdopodobnie dzięki wyższej porowatości geowłókniny większa ilość zawiesin możne zostać zatrzymana wewnątrz samego materiału filtrującego. Badania wykazały stosunkowo niski współczynnik nagromadzonych cząstek sta- łych do dostarczonych; jednak skumulowana masa wydaje się istotna dla zapobiegania kolmatacji, zwłaszcza w przypadku wykorzystania kilku warstw filtrujących. W ten sposób o wiele więcej zawiesin można usunąć z odpływu z osadników gnilnych (na przykład dla czterech warstw - około 10 ÷ 20%) i proces kolmatacji może zostać spowolniony (dwa-trzy lata dłuższy okres użytkowania).

Septic tanks are common devices for primary wastewater treatment, however, they are prone to periodically raised effluent solids concentration, which can accelerate the clogging process in specific conditions. The aim of the study was to identify the impact of the secon- dary filter on the reduction of TS load and possibility to increase the operation time. The study was carried out in two series using six filters. In each series six filters (pipes with filtering material installed on the bottom) were used: three filters with filter mesh and the other three - with non-woven geo-textile. The filters were being filled with wastewater until clogging was achieved (wastewater table in pipes rising up to 50 cm). For the hydraulic conductivity estimation of falling water table tests were performed. Similar values of accu- mulated TS to dosed TS ratios were observed during the both series for the both filtering material types. The particle size distributions in the both filtering materials were similar. The fact of accumulation of particles of very small dimension (over 73% smaller than 5 μm), much smaller than the filtering material pores diameter might suggest that the process taking place was that of cake filtration. Despite the higher cumulated dry mass of filter cake and inside the filtering layer, the average hydraulic conductivity of non-woven geo-textile was higher than the average hydraulic conductivity of filter mesh. Probably thanks to the higher porosity of geo-textile higher amount of solids can be trapped inside the filtering material itself. The study showed the relatively low ratio of accumulated solids to supplied solids load; however, the accumulated mass seems to be significant for clogging prevention, especially in the case of several filtering layers usage. This way much more solids can be re- moved from the septic tank effluent (e.g., using four layers - about 10 ÷ 20%) and clogging process can be slowed down (two - three years longer operation time).

3. Analiza zmienności parametrów jakościowych wody pitnej w układzie dystrybucji
Variability in the Quality Parameters of Drinking Water in a Distribution System
Maciej MROWIEC, Tomasz HERCZYK, Emil KULIŃSKI
Strony: 27-35, Pobierz w wersji .PDF

Niniejszy artykuł jest próbą opisania zależności pomiędzy zmiennością parametrów jakościowych wody a czasem retencji wodnej. Przedstawione w artykule wyniki badań są rezultatem doświadczenia przeprowadzonego na dwóch odcinkach sieci wodociągowej zaopatrującej ludność w wodę pitną w rejonie Częstochowy. Na podstawie próbek wody pobranych dwoma metodami oznaczono parametry fizykochemiczne, takie jak: mętność, zawartość żelaza ogólnego oraz przewodność elektryczną. W zakresie badań określono rów- nież ogólną liczbę mikroorganizmów. Powyższe wyniki powiązano z prędkością przepływu wody oraz czasem jej retencji. Do obliczeń wykorzystano dane z monitoringu sieci, które określiły początkowe parametry pracy układu. Wyznaczone punkty poboru próbek podzieli- ły wytypowane rurociągi na krótsze odcinki, dla których metodą analityczną wyznaczono prędkości przepływu. W pracy wykorzystano system GIS, dzięki któremu ustalono liczbę przyłączy wodociągowych obsługiwanych przez dany fragment sieci, co przy uwzględnieniu średniego jednostkowego zużycia wody na przyłącze pozwoliło wyliczyć czas retencji wodnej w rurociągach sieci wodociągowej. W niniejszym artykule opisano pierwszy etap prac, dalsze etapy zostaną zaprezentowane w kolejnych publikacjach.

The quality of water in distribution system varies under the influence of many factors. Treated water forced into the water-pipe network is secondarily contaminated due to, among other things, its contact with the inner pipeline surface and the duration of its hold- ing. The present paper is an attempt to describe the relationship between the variability of water quality parameters and the water retention time. The investigation results presented in the paper are the outcome of an experiment carried out on two sections of the water-pipe network that supplies water to the public in the Czestochowa area. Based on water samples taken by two methods, physicochemical parameters, such as turbidity, overall iron content and electric conductivity, were determined. Within the investigation scope, the total micro- organism count was also determined. The above-mentioned results were related to the water flow velocity and water retention time. Network monitoring data, which defined the initial system operation parameters, were used for calculation. The assigned sampling points divided the pipelines into shorter sections, for which the velocity of flow was determined by the analytical method. GIS system was utilized in the study, whereby the number of water service pipes supplied by a specific network fragment was determined, which, considering the average water consumption per service pipe, allowed the determination of the time of water retention in the water-pipe network pipelines. This study should be considered the first stage. Within the next stage, a hydraulic model will be developed for a larger water- pipe network extent to determine the points characterized by the longest water retention time. The target of the study is to make the correction to the system work, involving, inter alia, changing the extent of zones or their combination, and estimating the effect of water retention time on the quality of water supplied to the consumers, especially at the most unfa- vourable points of the network. The number of so-called terminals in the system under con- sideration is augmented in view of the division of the water-pipe network due to considerable differences in altitude in the area, reaching up to 170 m between the lowest and the highest points of the system. The above considerations have created the need for designing 37 pres- sure zones, the consequence of which is the division of the ring-shaped supply system in a considerable number of nodes. The tool implemented based on the study will make it pos- sible to estimate the influence of the flow rate and age of water on the adverse quality changes of the water. The acquired knowledge will be used at the stage of agreements con- cerning either the development or redevelopment of the water pipes in the system of a total length of nearly 2400 km.

4. Analiza rozkładu zanieczyszczeń w osadach dennych z zastosowaniem GIS w przybrzeżnej strefie zbiornika wodnego Ostrowy na rzece Biała Oksza
Distribution of Pollution in Sediments in the Coastal Zone of Ostrowy Water Reservoir in Biała Oksza River - GIS Based Approach
Rafał ROZPONDEK, Katarzyna WANCISIEWICZ
Strony: 37-49, Pobierz w wersji .PDF

W pracy przedstawiono wyniki badań zanieczyszczenia osadów dennych w strefie przybrzeżnej zbiornika wodnego Ostrowy na rzece Biała Oksza. Próbki zostały pobrane z wierzchniej warstwy osadów w okolicach linii brzegowej. Zostały one poddane analizom laboratoryjnym pod względem zawartości substancji organicznej, azotu Kjeldahla, węgla całkowitego, fosforu ogólnego i przyswajalnego oraz całkowitej zawartości pięciu metali ciężkich, tj. Cd, Cr, Ni, Pb, Zn. Na podstawie wyników badań, przy zastosowaniu oprogra- mowania GIS, utworzono mapy przestrzennego rozkładu badanych elementów. W tym celu wykorzystano interpolację, a dokładniej metodę wagowanej odwrotnej odległości. Analiza wyników pozwoliła stwierdzić, że osady denne są zróżnicowane pod względem rozmieszcze- nia zanieczyszczeń biogennych i metali ciężkich. Zauważono także, że materia organiczna deponowana jest na całej przestrzeni zbiornika. Analizując stężenia badanych elementów, ustalono, że w obecnym stanie zbiornik nie wymaga przeprowadzenia zabiegów rekultywa- cyjnych.

Determination of physicochemical state of sediments in the coastal zone of water reser- voirs is an important aspect of water management. This applies mainly to the protection of water against any kind of pollution. The paper presents the results of contamination in sediments in the coastal zone of Ostrowy water reservoir in Biała Oksza river. Nine samples were taken from the top layer of the sediments near the shoreline. Samples were subjected to laboratory analysis under the terms of the organic matter content, Kjeldahl nitrogen, total carbon, total and assimilable phosphorus, and the total content of five heavy metals: Cd, Cr, Ni, Pb, Zn. Concentrations of cadmium, chromium, nickel, lead and zinc in sediments were determined by means of ICP - MS method. On the basis of the results of studies, spatial dis- tribution maps of the studied components were generated using GIS software. For this pur- pose, one of the interpolation methods (IDW - Inverse Distance Weighted) was used. Results show that sediments are diverse in regard to the location of biogenic pollutants and heavy metals. It is also noted that the organic material is deposited over the entire space of a water reservoir. The content of organic matter has a significant impact on the content of phosphorus in each studied sample. The share of organic matter does not exceed 2.5% in any sediment sample. The maximum values for total heavy metal content are as follows: Cd - 1.34 mg/kg, Cr - 17.64 mg/kg, Ni - 7.59 mg/kg, Pb - 11.64 mg/kg, Zn - 24.02 mg/kg. In contrast to the con- tents of Ni and Cr, whose peak values are located in the center area, Zn and Pb reached the highest values in the northern and southern area of Ostrowy water reservoir. The studies were preliminary, allowing for an initial assessment of pollution and undertaking compre- hensive research to determine the recreational value of the water reservoir. Having analyzed the concentrations of the elements established in the present state, it can be concluded that Ostrowy water reservoir does not require reclamation treatments.

5. Toksyczność czwartorzędowych soli amoniowych z anionem jodkowym: inhibicja wzrostu i zmiany zawartości barwników asymilacyjnych w roślinach
Toxicity of Quaternary Ammonium Salts with Iodide Anion: Growth Inhibition and Changes in Pigments Assimilation in Plants
Barbara PAWŁOWSKA, Robert BICZAK
Strony: 51-65, Pobierz w wersji .PDF

Od XX wieku obserwowane jest zjawisko uodparniania się niektórych gatunków chwa- stów na znane ludziom herbicydy. Dlatego niezmiernie ważne jest poszukiwanie nowych związków, które będą wykazywały selektywne lub totalne właściwości chwastobójcze. Do bardzo ciekawej grupy związków, które mogą posiadać takie właściwości, należą czwarto- rzędowe sole amoniowe, w tym ciecze jonowe, do których należą jodki tetrametyloamoniowy oraz tetrabutyloamoniowy. W prezentowanej pracy przedstawiono wpływ jodku tetrametylo- amoniowego [TMA][I] oraz jodku tetrabutyloamoniowego [TBA][I], zastosowanych w eks- perymencie wazonowym w formie doglebowej i dolistnej, na wzrost i rozwój popularnych w Polsce chwastów: żółtlicy drobnokwiatowej (Galinsoga parviflora Cav.), komosy białej - lebiody (Chenopodium album L.) i szczawiu zwyczajnego (Rumex acetosa L.). Zastosowanie badanych związków doglebowo spowodowało, że jedynie nasiona komosy białej w wazonach z dodatkiem [TMA][I] wykiełkowały, lecz wzrost roślin został zahamowany. Nasiona pozo- stałych chwastów wysiane do gleby z dodatkiem badanych związków w ogóle nie wykiełko- wały. Fitotoksyczność jodków amoniowych zastosowanych w postaci oprysku uzależniona była od zastosowanego stężenia cieczy jonowej oraz od gatunku rośliny. Miało to swoje od- zwierciedlenie w inhibicji wzrostu części nadziemnych roślin i korzeni, zmianach zawartości suchej masy i barwników fotosyntetycznych.

Since the nineteenth century it was witnessed the phenomenon of immunization of some weed species to herbicides known to man. Therefore it is extremely important to search for new compounds which exhibit a selective or total herbicidal properties. The very interesting group of compounds which may possess such properties include quaternary ammonium salts, including ionic liquids, which may include iodides, tetramethylammonium and tetra- butylammonium. The paper presents the impact of tetramethylammonium iodide [TMA][I] and tetrabutylammonium iodide [TBA][I] used in the pot experiment in the form of soil and foliar additions, on growth and development of weeds popular in Poland: gallant soldier (Galinsoga parviflora Cav.), white goosefoot (Chenopodium album L.) and common sorrel (Rumex acetosa L.). The compounds have been applied to the soil in concentration of 1000 mg/kg of dry weight of soil, and spray solutions were used at concentrations of 0.5, 1 and 2%. Application of tested compounds to the soil resulted in that only seeds of whitegoosefoot in pots containing [TMA][I] germinated and the plant has grown, but there was a clear inhibitory effect of this compound. Seeds of other weeds sown on soil with the addi- tion of test compounds did not germinate. Phytotoxicity of ammonium iodide used as a spray depended upon the concentration of the ionic liquid and the genetic traits of species and varieties of plants used in the experiment, which was reflected in the inhibition of the length of the plants and their roots, and the dry matter content. It marked also considered as the main biomarker of stress in plants the level of chlorophylls and carotenoids. In case of appli- cation both ammonium iodide showed a decrease in chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and carotenoids, which was positively correlated with increasing concentration of compound. A stronger herbicidal effect was shown by tetrabutylammonium iodide. White goosefoot was found to be the most sensitive to the action of [TMA][I] and [TBA][I] and gallant soldier turned out to be practically resistant to these compounds.

6. Termiczne przekształcanie jako sposób zagospodarowania podłoża pieczarkowego po zakończonym cyklu produkcyjnym
Thermal Processing as a Way of Management of Mushroom Substrate after Completion of Production Cycle
Monika CZOP, Ewelina KŁAPCIA
Strony: 67-80, Pobierz w wersji .PDF

Polska jest liderem w europejskiej produkcji pieczarek i jako jedyny kraj w Europie od- notowuje systematyczną tendencję wzrostową w ich uprawie. Z naszego kraju w 2014 roku pochodziło 335 tys. Mg pieczarek, czyli około 25% całkowitej produkcji Unii Europejskiej. Wzrostowa tendencja w uprawie pieczarek prowadzi do wytworzenia dużej ilości zużytego podłoża, które po zakończonym cyklu produkcyjnym stanowi odpad do zagospodarowania. Energetyczny kierunek wykorzystania podłoża po uprawie pieczarek pojawił się jako odpo- wiedź na całoroczną produkcję i problem z zagospodarowaniem pozostałości po jej zakoń- czeniu w okresie jesienno-zimowym. W artykule scharakteryzowano właściwości energe- tyczne referencyjnego węgla kamiennego i podłoża. Na podstawie uzyskanych danych przeprowadzono obliczenia emisji gazowo-pyłowych z procesu spalania i współspalania pod- łoża oraz węgla kamiennego z zastosowaniem Chemical Equilibrium Program (GASEQ), a także metody wskaźników emisji EMEP.

Poland is a leader in the European production of champignon mushroom and is the only country in Europe, which notes a systematic increase in the mushroom cultivation. In 2014 335 kt champignon mushroom came from our country. This constitutes approximately 25% of total production in the European Union. An increase in the production of champignon mushrooms causes generation of large amount of used substrate, which after termination of the production cycle becomes a waste which needs to be managed. An issue of the use of the substrate for the production of champignon mushrooms as an energy carrier in the energetic area was raised as a response to the whole year production and a problem with the manage- ment of the residues after termination of production in the autumn-winter period. The arti- cle determines energy properties of the base and hard coal as a reference. On the basis of the obtained data it was possible to calculate emissions of gas and particular matter resulting from the combustion process and co-combustion of substrate and hard coal according to the Chemical Equilibrium Program (GASEQ) and methods of pollutant emissions evaluation of EMEP guidebook.

7. Wpływ modyfikacji chemicznej lotnego popiołu węglowego na adsorpcję jonów ołowiu(II) w obecności jonów kadmu(II) w układzie jedno- i dwuskładnikowym
Effect of Chemical Modification of the Coal Fly Ash onto Adsorption of Lead(II) Ions in the Presence of Cadmium(II) Ions in a Single- and Bi-component System
Eleonora SOČO, Jan KALEMBKIEWICZ
Strony: 81-95, Pobierz w wersji .PDF

Celem badań było określenie wpływu modyfikacji chemicznej odpadowego lotnego popiołu węglowego (FA) za pomocą roztworów HNO 3 , CH 3 COONH 4 (AcNH 4 ), NaOH oraz dietyloditio- karbaminianu sodu (NaDDTC) na adsorpcję jonów ołowiu(II) w obecności jonów kadmu(II) w układzie jedno- i dwuskładnikowym. Analizowano modele izoterm adsorpcji w układzie jednoskładnikowym, m.in.: Freundlicha, Langmuira, Redlicha-Petersona, Jovanoviča, Fum- kina-Fowlera-Guggenheima, Fowlera-Guggenheima-Jovanoviča-Freundlicha oraz Halseya, a także w układzie dwuskładnikowym za pomocą rozszerzonego modelu Langmuira, Lang- muira-Freundlicha oraz Jaina-Snoeyinka. W testach laboratoryjnych badano równowagę oraz kinetykę adsorpcji. Adsorpcję jonów Pb(II) i Cd(II) w układzie jednoskładnikowym za pomocą FA, FA-NaOH i FA-AcNH 4 dobrze opisuje model Langmuira oraz Redlicha- -Petersona. Najwyższą wartość maksymalnej pojemności adsorpcyjnej uzyskano w przypad- ku FA-NaOH, która wynosiła 220 mg·g –1 s.m. oraz 55 mg·g –1 s.m. odpowiednio dla jonów Pb(II) i Cd(II). Badania wykazały, że FA-NaOH posiadają większą selektywność względem jonów Pb(II) niż względem jonów Cd(II), co jest związane z wielkością promienia uwodnio- nego jonu metalu i wartością pierwszej stałej równowagi reakcji hydrolizy. Otrzymane dane kinetyczne adsorpcji zostały dobrze wyrażone za pomocą modelu pseudo-drugiego rzędu (R 2 = 0,998), natomiast wykazały bardzo słabe dopasowanie do modelu pseudo-pierwszego rzędu (R 2 < 0,8). Przeanalizowano model Elovicha oraz model sorpcji wewnątrzziarnowej, który wykazał, że proces sorpcji jonów Pb(II) i Cd(II) jest kontrolowany przez dyfuzyjną warstwę graniczną oraz dyfuzję wewnątrz porów.

The increasing demand for energy throughout the world has led to an increase in the utilization of coal and, subsequently, in the production of large quantities of fly ash as a waste product. In the light of the increasing quantity of fly ash, with a growing demand for electri- cal energy and hence for thermal power plants, the main challenges faced by the researchers and planners have been to solve the various environmental problems that arise due to the unused and surplus quantity of fly ash. Fly ash is composed of minerals such as quartz, mul- lite, subordinately hematite and magnetite, carbon, and a prevalent phase of amorphous aluminosilicate. These oxides are very effective adsorbents. Hence, fly ash can be a promis- ing candidate material for heavy metals removal. The aim of this study was to investigate the chemical modifications of coal fly ash (FA) treated with HNO 3 , CH 3 COONH 4 (AcNH 4 ), and sodium diethyldithiocarbamate (NaDDTC) as an adsorbent for the removal of lead(II) and cadmium(II) ions in single- and bi-component system. In laboratory tests, the equilibrium and kinetic adsorption were examined. The adsorption isotherm models in single-component system were analysed, among others Freundlich, Langmuir, Redlich-Peterson, Jovanovič, Fumkin-Fowler-Guggenheim, Fowler-Guggenheim-Jovanovič-Freundlich, and Halsey, as well as in bi-component system by means of extended Langmuir, Langmuir-Freundlich, and Jain-Snoeyink models. The maximum Pb(II) and Cd(II) ions adsorption capacity obtained from the Langmuir model can be grouped in the following order: FA-NaOH > FA-AcNH 4 > FA > FA-NaDDTC > FA-HNO 3 . Adsorption of Pb(II) and Cd(II) ions in single-component system, both the Langmuir and Redlich-Peterson models for the FA, FA-NaOH, and FA-AcNH 4 could be fitted to experimental data. The maximum monolayer adsorption capac- ity of the FA-NaOH was found to be 220 mg·g –1 dry mass and 55 mg·g –1 dry mass for Pb(II) and Cd(II) ions respectively. Equilibrium experiments shows that the selectivity of FA-NaOH towards Pb(II) ions is greater than that of Cd(II) ions, which is related to their hydrated ionic radius and first hydrolysis equilibrium constant. The adsorption kinetics data were well fitted by a pseudo-second-order rate model (R 2 = 0.998) but showed a very poor fit for the pseudo-first order model (R 2 < 0.8). The Elovich and intra-particle model were analysed, also revealed that there are two separate stages in the sorption process, namely, the external diffusion and the inter-particle diffusion. It was found that the chemical enhancement of coal fly ash by NaOH treatment yields an effective and economically feasible material for the treatment of Pb(II) and Cd(II) ions-containing effluents.

8. Bioupłynnianie polskiego chemicznie utlenionego węgla brunatnego
Biosolubilization of Polish Chemically Oxidated Brown Coal
Hanna MISZKIEWICZ 1 , Stanisław BIELECKI 1 , Sławomir KADŁUBOWSKI 2
Strony: 97-108, Pobierz w wersji .PDF

W pracy przedstawiono wpływ wstępnej obróbki węgla brunatnego z kopalni Bełchatów kwasem azotowym, nadmanganianem potasu, nadtlenkiem wodoru i ozonowania na stopień jego bioupłynnienia w warunkach hodowli wgłębnej przy udziale Fusarium oxysporum 1101. Przeprowadzono pomiar potencjału zeta i analizę FTIR węgla brunatnego wstępnie obrobionego związkami utleniającymi oraz badano stopień jego bioupłynnienia w hodowli wgłębnej zawiesinowej w porównaniu z węglem nieobrabianym. Uzyskane wyniki wskazują, że obróbka badanego węgla brunatnego zarówno kwasem azotowym, jak i nadtlenkiem wodoru spowodowała zmiany ładunku elektrostatycznego powierzchni węgla oraz zwiększe- nie zawartości grup karboksylowych i ketonowych w porównaniu do obróbki nadmangania- nem potasu i ozonowania. Produkt 10-dobowego bioupłynniania węgla wstępnie obrabianego HNO 3 charakteryzował się największym stopniem uwolnienia kwasów huminowych. Obrób- ka węgla KMnO 4 była również korzystna z punktu widzenia wartości otrzymanego produktu bioupłynniania (duży stopień upłynnienia i uwolnienia kwasów huminowych i fulwowych). Natomiast zastosowane warunki ozonowania węgla okazały się niekorzystne. Zawartość zidentyfikowanych grup funkcyjnych (analiza FTIR) była wyraźnie większa w produktach bioupłynniania węgla poddanego wstępnym obróbkom.

The effect of pretreatment of brown coal from the brown coal mine in Bełchatów, using nitric acid, potassium permanganate, hydrogen peroxide and ozone on the degree of its biosolubilization by Fusarium oxysporum 1101 in submerged culture conditions, is presented in this work. The results of measurements of zeta potential and FTIR analysis of the coal samples pretreated using the aforementioned oxidizing agents and determination of the degree of their biosolubilization in submerged culture conditions were compared to those for the raw coal. These results suggest that brown coal pretreatment with either nitric acid or hydrogen peroxide changed the electrostatic charge on coal’s surface and caused a greater increase in the content of carboxyl and ketone groups than pretreatment with either potas- sium permanganate or ozone. The product of 10 day biosolubilization of brown coal pre- treated with HNO 3 was characterized by the highest content of free humic acids. Also the pretreatment with KMnO 4 was beneficial in terms of the value of the biosolubilization prod- uct (the high degree of coal liquefaction and high contents of free humic and fulvic acids) while the applied ozone pretreatment conditions were found to be inappropriate. The con- tent of identified functional groups (FTIR analysis) was significantly higher in products of biosolubilization of pretreated coal.

9. Emisje gazowe podczas gospodarki gnojowicą
Gas Emissions during Slurry Management
Anna SMURZYŃSKA, Jacek DACH, Zbigniew DWORECKI, Wojciech CZEKAŁA
Strony: 109-125, Pobierz w wersji .PDF

Rozwój intensywnej produkcji zwierzęcej przyczynia się do skażenia środowiska natu- ralnego. Jednym z czynników powodujących degradację gleb, wód i atmosfery są odchody zwierzęce. Bezściółkowy system generuje odchody w postaci gnojowicy, która nieracjonalnie zagospodarowana staje się źródłem emisji gazowych. Z budynków inwentarskich podczas magazynowania oraz nawożenia gruntów rolnych dochodzi do emisji zarówno gazów odorowych, jak i cieplarnianych. Emisja amoniaku i siarkowodoru jest uciążliwa dla lokal- nej społeczności. Niekorzystnie wpływa również na dobrostan utrzymywanych zwierząt i osób pracujących w budynkach inwentarskich, co może prowadzić w skrajnych przypad- kach do zatrucia. Z kolei emisja metanu i podtlenku azotu pogłębia efekt cieplarniany, odpowiadający za zmiany klimatu. Dodatkowo, podtlenek azotu powoduje uszkodzenie warstwy ozonowej.

Pollution of the natural environment is caused by the animal production. The intensifi- cation of animal farming results from enrichment of society and population growth. Both processes are observed on the territories of both developed and developing countries. Farm animals’ breeding is inseparably connected with gas emissions, which are the cause of the natural environment pollution. These emissions originate when the animal fodder undergoesthe process of digestion. Another source of gas emission are animal faeces, which are gener- ated in form of slurry, during the intensive animal production process. Enormous amounts of slurry are produced in the intensive waste storage conditions. It is used as a natural fertil- izer, but it requires rational management, which would help to reduce the amount of emitted gases. Livestock housings and slurry containers are the most responsible sources of gas emis- sions. The nuisance of animal productions is connected with the emission of odour gases. They cause the decrease in the efficiency of animal production. This is also the group of gases, which are very bothersome for the local community. Hydrogen sulphide and ammonia are two representatives of odour gases. These two gases cause upper respiratory tract prob- lems and eyes’ irritation. The exposure to greater amounts of hydrogen sulphide and ammo- nia may even lead to death. Both also lead to corrosion. Ammonia is the cause of acid rain, and both water and soil eutrophication. Furthermore, in agriculture, cattle’s intestinal fer- mentation is responsible for the highest methane emission to the environment. The emission of methane occurs also during the management of faeces. Slurry produces the biggest amount of ammonia. On this account, it is required to use it as a substrate during the fer- mentation process in the biogas plants. Another greenhouse gas, emitted to the atmosphere in the process of farm animals’ breeding, is nitrous oxide. It is not a widely emitted gas, but it severely deepens the greenhouse effect. Additionally, nitrous oxide contributes to the damage of the ozone layer, thereby enabling the harmful UV light to reach the Earth. In case of the threat that gas emissions brings to the natural environment, certain actions contribut- ing to gas reduction, should have been undertaken. Slurry is being processed during its storage. That helps to limit both the greenhouse and odour gases emissions to the natural environment.

10. Ocena stanu troficznego wód zbiorników zaporowych Jeziorsko i Sulejowskiego
Trophic State Assessment of Jeziorsko and Sulejowski Reservoirs
Anna DROŹDZIK
Strony: 127-140, Pobierz w wersji .PDF

Proces eutrofizacji zbiorników zaporowych jest bardzo istotnym problemem środowi- skowym i ze względu na ich ważne funkcje gospodarcze musi być stale monitorowany. Trud- ności prognozowania stanu trofii wód oraz ograniczona możliwość sterowania procesem po- wodują potrzebę systematycznej kontroli przebiegu eutrofizacji w celu wczesnego reagowania. Wiarygodnej oceny dostarczają wskaźniki wieloparametrowe, odznaczające się wieloaspektowym podejściem do problemu. W badaniach przedstawionych w artykule do oceny stanu trofii wód zbiorników Jeziorsko i Sulejowskiego zastosowano integralny wskaź- nik troficzności (ang. Index of Trophic State - ITS), który odzwierciedla bilans procesów produkcji i rozkładu substancji organicznej produkowanej przez glony oraz bazuje na war- tościach pH i nasycenia wody tlenem, a więc standardowych pomiarach monitoringowych. Pozwala on dzięki temu w szybki i tani sposób ocenić stan trofii. W celu weryfikacji wyników uzyskanych z zastosowaniem integralnego wskaźnika troficzności (ITS) przeprowadzono również ocenę według wartości granicznych koncentracji fosforu całkowitego i chlorofilu „a” ustalonych przez Vollenweidera i OECD. Ocena stanu troficznego wód obu zbiorników dokonana na podstawie różnych metod charakteryzuje się bardzo zbliżonymi wynikami, co potwierdziło zasadność zastosowania wskaźnika ITS do oceny stanu troficznego wód.

The natural eutrophication process can be accelerated as the result of anthropogenic activity. The intensification of eutrophication process leads to destroying of the balance between synthesis and destruction of organic compounds that in turn results in the distur- bance of ecological equilibrium of whole aquatic ecosystem. Taking into account the high dynamics of eutrophication process and its negative consequence, the continuous monitoring of water trophic state is necessary for early detecting the changes and taking appropriate action. The aim of the paper was the assessment of water trophic state of two dam reser- voirs: Jeziorsko and Sulejowski on the base of long-term monitoring within analyzed period 2010-2014. The localization of the reservoirs is borderland between the Małopolska Upland and Środkowopolska Lowland, administrative localization is Łódź Province and they are managed by Regional Water Management Authority in Poznań and by Regional Water Management Authority in Warszawa. The monitoring of Jeziorsko Reservoir was carried out in one measurement-control point above the dam. The monitoring of Sulejowski Reser- voir was carried out in three measurement-control points: near to the Pilica river inflow, in the middle of reservoir and above the dam. The database includes monitoring measure- ments realized in 2011 and 2014 on Jeziorsko Reservoir and in 2010, 2011, 2012, 2014 on Sulejowski Reservoir. The values of reservoirs’ water quality parameters were obtained from Province Environmental Protection Inspectorate in Łódź, which realizes the surface water monitoring including artificial lakes, as a part of the State Environment Monitoring Program. The assessment of water trophic state was carried out using the Index of Trophic State (ITS) which is based on the existing of linear relationship between pH and oxygen con- tent in water, the parameters indirectly expressing the balance of oxygen and carbon dioxidein water. Eutrophication is a consequence of the disturbance of the balance between synthe- sis and destruction of organic compounds produced by water vegetation, which leads to the changes in content of oxygen and carbon dioxide in water. The results of water trophic state assessment obtained on the base of ITS index indicated the eutrophic and mesoeutrophic level in both reservoirs. The results obtained with the help of ITS were verified by the results obtained on the base of total phosphorus and chlorophyll “a” threshold values determined by Vollenweider and OECD. The assessment of water trophic state on the base of multi- parametric Index of Trophic State (ITS) was confirmed by assessment based on threshold values of single parameters. This proves that ITS index is useful and justified. High trophic state of both reservoirs within whole research period showed that this trend is enduring for multi-year period.

11. Analiza przyczyn odstępstw od projektu na etapie wykonywania sieci wodociągowych i kanalizacyjnych
Analysis of the Causes of Design Derogations at the Stage Construction of Water Supply and Sanitation
Ewa OCIEPA, Joanna LACH
Strony: 141-148, Pobierz w wersji .PDF

W artykule wskazano i omówiono główne czynniki powodujące konieczność odstępstw od projektu na etapie wykonywania sieci wodociągowych i kanalizacyjnych. Najczęściej występujące odstępstwa związane są z opóźnieniem realizacji inwestycji w stosunku do jej zaprojektowania, problemami związanymi z uzyskaniem prawa do dysponowania nie- ruchomością na cele budowlane, błędami projektowymi czy nieaktualnymi podkładami mapowymi. Część odstępstw dokonywana jest na prośby i wnioski gestorów sieci. Chociaż przepisy prawne dopuszczają możliwość odstępstw, dzieląc je na istotne i nieistotne, to każda zmiana utrudnia i opóźnia wykonanie prac. Analiza czynników odpowiedzialnych za odstępstwa od projektu na etapie wykonawstwa wskazuje, że możliwe jest wyeliminowanie lub ograniczenie części z nich.

The article indicates and discusses the main factors causing the need for deviations from the project at the stage of execution of water supply and sewage systems. The most common derogations are associated with delayed implementation of the investment in relation to its design, problems with obtaining the right to use the property for construction purposes, design errors or outdated maps. A part of derogations is made on the requests and applica- tions of the administrators of the network. Although the regulations allow for the possibility of derogations, dividing them into relevant and irrelevant, every change hinders and delays the execution of works. The analysis of the factors responsible for departure from the design at the execution stage indicates that it is possible to eliminate or reduce some of them.

12. Badania właściwości i rozkładów wielkości cząstek zawiesin w popłuczynach w różnych czasach trwania cykli filtracji
Analysis of the Properties and Particle Size Distribution of Spent Filter Backwash Water from Groundwater Treatment at Various Stages of Filters Washing
Paweł WIERCIK, Karolina MATRAS, Ewa BURSZTA-ADAMIAK, Magdalena KUŚNIERZ
Strony: 149-161, Pobierz w wersji .PDF

W Polsce w celu zaopatrzenia w wodę wsi i małych miasteczek ujmowane są przede wszystkim zasoby wód podziemnych. Pomimo dobrych właściwości fizyczno-chemicznych i bakteriologicznych wykazywanych przez wody podziemne większość z nich wymaga od- żelaziania i odmanganiania, co ma wpływ na technologie ich uzdatniania. Podczas procesów uzdatniania wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi powstają produkty uboczne, tj. ścieki technologiczne (głównie popłuczyny) oraz osady, w których zawarte są zanieczysz- czenia usuwane z wody. W pracy przedstawiono wyniki własnych badań rozkładów wielkości i ilości cząstek zawiesin w popłuczynach ze stacji uzdatniania wód podziemnych w Kątach Wrocławskich. W artykule przeanalizowano również zmienność zawartości żelaza, manganu oraz mętności w różnych fazach płukania filtrów (płukanie wstępne wodą, płukanie powie- trzem, płukanie właściwe wodą). Badania obejmowały cztery serie badawcze w okresie od lipca 2013 roku do maja 2014 roku. Próbki popłuczyn były pobierane podczas płukania dwóch filtrów. Wyniki badań wykazały, że jakość popłuczyn ulegała zmianie w kolejnych etapach płukania. Największy udział procentowy cząstek w badanych próbkach popłuczyn z płukania obydwu filtrów w ujęciu objętościowym stanowiły cząstki zawiesin o wielkościach z zakresu 10÷20 μm. Natomiast rozkład ilościowy cząstek o danych średnicach był niejedno- rodny i zależał od etapu płukania filtrów.

In Poland, water supply for villages and small towns is provided mainly from groundwater resources. In spite of good physicochemical and bacteriological properties for groundwater, in most cases it is required to remove iron and manganese, which influences the applied treatment technologies. The processes of potable water treatment result in the emergence of certain by-products, i.e. technological wastewater (mainly spent filter backwash water) and sediments that contain the pollutants removed from water. The study presents the results of the Authors’ tests of particle size and quantity distribution in spent filter backwash water from the groundwater treatment plant in Kąty Wrocławskie. The paper also contains an analysis of the changeability of iron and manganese content and turbidity in different phases of filter backwashing (initial backwashing, air backwashing, second backwashing). The research consisted of four series of tests conducted during the period from July 2013 to May 2014. Spent filter backwash water samples were collected during backwashing of two filters. Test results have shown that the quality of spent filter backwash water changed on subsequent stages of backwashing. Suspension particles of a size ranging from 10÷20 μm accounted for the highest volume percentage share in the analysed samples of spent filter backwash water from both filters, while the quantitative distribution of particles of the given diameters was heterogeneous and it depended on the stage of filter backwashing.