Gospodarka energetyczna, wodna i ściekowa

Zapoznanie studentów z racjonalną gospodarką energetyczną, wodną i ściekową w zakładach przemysłowych. Szczególną uwagę poświęca się oszczędnym metodom wykorzystania wody i różnych rodzajów energii.

Treść kształcenia

Charakterystyka gospodarki energetycznej w Polsce i Europie. Rodzaje energii i możliwości ich wykorzystania. Czynniki wpływające na zużycie energii, monitoring zużycia, wskaźniki i limity.

Gospodarka paliwami, charakterystyka paliw, zasoby paliw w Polsce i na świecie. Procesy spalania paliw, ekonomika procesu.

Para wodna jako nośnik energii cieplnej, instalacje do wytwarzania pary.

Zasobniki pary, zmiana parametrów pary grzewczej i ich optymalne wykorzystanie. Przykłady podwójnego wykorzystania energii cieplnej.

Wykorzystanie pary wtórnej, skroplin i innych strumieni wód odpływowych, strumienica, wymienniki ciepła.

Gospodarka energią elektryczną, układy, stopnie i pewność zasilania, biegi jałowe i ich ograniczanie, współczynnik mocy i sposoby jego poprawy, kompensacja mocy biernej, charakterystyka energetyczna urządzenia, współczynnik jednoczesności, monitoring i struktura zużycia energii elektrycznej.

Gospodarka energią zimna i sprężonymi gazami, obiegi chłodnicze, sposoby chłodzenia powietrza, inne ośrodki chłodnicze. Wykorzystanie sprężonych gazów w przemyśle spożywczym.

Charakterystyka zasobów wody słodkiej w Polsce i na świecie. Kategorie i klasy czystości wód powierzchniowych i podziemnych, monitoring wód, rozporządzenia dotyczące jakości wód, wskaźniki i wymagania.

Zlewnia, ujęcia wodne, pozwolenia wodno-prawne, woda dla przemysłu spożywczego i spożycia, wskaźniki i wymagania. Korozyjność i buforowość wody.

Racjonalna gospodarka wodą, zamknięte obiegi wodne, renowacja wody. Twardość wody, kamień kotłowy, procesy uzdatniania wód powierzchniowych, urządzenia do uzdatniania.

Uzdatnianie chemiczne, jonitowe i membranowe, procesy koagulacji, dezynfekcja i odgazowanie wody, chlorowanie i ozonowanie, inne metody dezynfekcji, uzdatnianie magnetyczne. Skuteczność uzdatniania i dezynfekcji.

Ścieki i ich rodzaje, charakterystyka ścieków przemysłowych, bytowo-gospodarczych i opadowych, wyróżniki charakteryzujące obciążenie ścieków, w tym BZT, ChZT, RLM i inne.

Sposoby wykorzystania i oczyszczania ścieków, urządzenia do oczyszczania.

Uśrednianie ścieków, metody fizyczne, chemiczne i biologiczne oczyszczania (tlenowe i beztlenowe), osad czynny i złoża biologiczne, pola filtracyjne.

Oczyszczalnie kontenerowe i przydomowe, obciążenie oczyszczalni, przykłady. Koszty i skuteczność oczyszczania, normy, przepisy prawne i rozporządzenia.

Paliwa – definicja, podział. Obliczanie teoretycznej i rzeczywistej ilości powietrza niezbędnego do spalania paliw. Oznaczanie składu spalin. Graficzne metody sprawdzania prawidłowości spalania. Obliczanie strat niezupełnego spalania. Procesy energetyczne zachodzące w kotle parowym – bilans i sprawność kotła, straty przemian energii w kotle parowym. Przesyłanie ciepła – obliczanie strat w rurociągu izolowanymi nieizolowanym, straty nieszczelności.

Wykresy i analiza obciążeń, obliczanie strat mocy energii elektrycznej w zakładach przemysłu spożywczego, obliczanie współczynnika mocy cos φ.

Analiza fizykochemiczna wody i ścieków. Wskaźniki jakości wody (barwa, mętność, zapach, odczyn). Oznaczanie twardości wody (metodą Warthy-Pfeifera), zawartości chlorków (metodą Mohra), utlenialności, tlenu rozpuszczonego (metodą Winklera) oraz żelaza metodą kolorymetryczną z tiocyjanianem.

Wymagania sanitarne dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Sposoby pobierania prób wody i ścieków do badań mikrobiologicznych. Oznaczanie bakterii grupy coli w ściekach metodą filtrów membranowych oraz metodą fermentacyjno-probówkową, badania identyfikujące Escherichia coli metodą szeregu IMViC. Ocena wyników posiewu, ilości i jakości mikroflory. Barwienie preparatów, ocena mikroskopowa.

Mikroflora błony biologicznej i osadu czynnego. Obserwacje mikroskopowe orzęsków i wiciowców występujących w osadzie czynnym. Wyznaczanie indeksu objętościowego osadu czynnego.

Literatura podstawowa:

1. Apolinarski M., Bartkowicz B., Wąsowski J. 2001. Ćwiczenia laboratoryjne z technologii ścieków, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

2. Bartkiewicz B., Umiejewska K.,: Oczyszczanie Ścieków Przemysłowych, PWN, Warszawa 2010.

3. Budny J., Groman A. 1981. Gospodarka cieplna i energetyczna w zakładach przemysłu spożywczego Wyd. ART., Olsztyn.

4. Neryng A., Wojdalski J., Budny J., Krasowski E.: Energia i woda w przemyśle rolno-spożywczym, WNT, Warszawa 1990, 2002

5. Ustawy i rozporządzenia UE i Polski w sprawie gospodarki wodą, ściekami i różnymi rodzajami energii.

6. Wojdalski J., Domagała A., Kaleta A., Janus P.: Energia i jej użytkowanie w przemyśle rolno-spożywczym, Wyd. SGGW, Warszawa 1998, 2005.

Literatura uzupełniająca:

7. Klimiuk E., Łebkowska M.: Biotechnologia w ochronie środowiska, Wyd. PWN, Warszawa 2004

8. Kowal A.L., Świderska – Bróz M. 2003. Oczyszczanie wody, PWN, Warszawa.

9. Nawrocki J.: Uzdatnianie wody cz. I i II, PWN, Warszawa 2010.

10. Ustawy i rozporządzenia UE i Polski w sprawie gospodarki wodą, ściekami i różnymi rodzajami energii.

Wiedza

Charakteryzuje światowe i krajowe zasoby wody słodkiej, zna ustawy i rozporządzenia dotyczące wód powierzchniowych, podziemnych i wody przeznaczonej do spożycia, opisuje właściwości wody i procesy jej uzdatniania, twardość wody, kamień kotłowy. Zna wymagania wody dla gospodarki żywnościowej oraz zasady racjonalnej gospodarki wodnej i zamknięte obiegi wody.

Definiuje ścieki i ich rodzaje, obciążenie ścieków, objaśnia poszczególne metody oczyszczania ścieków, fizyczne, chemiczne i biologiczne, opisuje oczyszczalnie kontenerowe i przydomowe, skuteczność poszczególnych metod oraz koszty oczyszczania, wymienia odpowiednie przepisy prawne i rozporządzenia.

Definiuje rodzaje energii oraz paliw, procesy ich spalania, charakteryzuje parę wodną jako nośnik energii cieplnej oraz instalacje do wytwarzania pary, podaje przykłady podwójnego wykorzystania ciepła, charakteryzuje gospodarkę energią elektryczną, biegi jałowe, współczynnik mocy, kompensację mocy biernej; zna obiegi chłodnicze oraz zasady racjonalnej gospodarki energią ciepłą, zimną i energią elektryczną.

Umiejętności

Potrafi wykonać obliczenia z zakresu energetyki w przemyśle spożywczym.

Dokonuje fizyko-chemicznej oraz mikrobiologicznej analizy wody i ścieków wybranymi metodami.

Przeprowadza doświadczenia pozwalające ocenić stan mikrobiologiczny i funkcjonowanie osadu czynnego.

Kompetencje społeczne

Potrafi pracować indywidualnie oraz współdziałać w grupie, przyjmując w niej różne role; umiejętnie zarządza czasem.

Ma świadomość znaczenia zawodowej odpowiedzialności za produkcję żywności oraz kształtowanie i stan środowiska naturalnego.

Na ocenę 2

Wiedza

Nie zna zasobów wody słodkiej, właściwości wody, metod jej uzdatniania, nie objaśnia metod racjonalnej gospodarki wodą i nie zna rozporządzeń dotyczących wód powierzchniowych, podziemnych oraz przeznaczonej do spożycia przez ludzi.

Nie definiuje ścieków i ich rodzajów, obciążenia ścieków, nie objaśnia metod ich oczyszczania, skuteczności metod, nie rozróżnia stosowanych przepisów i rozporządzeń.

Nie definiuje i nie charakteryzuje paliw i nośników energii, instalacji do wytwarzania pary wodnej, nie zna metod podwójnego wykorzystania ciepła oraz racjonalnych sposobów gospodarki energią ciepłą, zimną i energią elektryczną.

Umiejętności

Nie potrafi wykonać obliczeń z zakresu energetyki.

Nie potrafi wykonać fizyko-chemicznej oraz mikrobiologicznej analizy wody i ścieków.

Nie potrafi przeprowadzić analizy osadu czynnego.

Kompetencje społeczne

Nie potrafi współpracować w grupie.

Nieumiejętnie zarządza czasem, nie potrafi określić priorytetów ani sposobu realizacji konkretnego zadania.

Nie jest świadomy zagrożeń środowiskowych.

Na ocenę 3

Wiedza

Zna zasoby wody słodkiej, Rozporządzenia dotyczące wody, procesy uzdatniania, opisuje twardość wody, kamień kotłowy i ogólne zasady racjonalnej gospodarki wodą.

Definiuje podstawowe pojęcia dotyczące ścieków, charakteryzuje metody ich oczyszczania oraz ustawy i rozporządzenia dotyczące ścieków.

Definiuje podstawowe pojęcia związane z paliwami i gospodarką energetyczną, charakteryzuje nośniki energii, zna sposoby podwójnego wykorzystania ciepła, racjonalne metody gospodarki energią ciepłą, zimną i energią elektryczną.

Umiejętności

Wykonuje obliczenia z zakresu energetyki w stopniu dostatecznym.

Potrafi poprawnie przeprowadzić fizykochemiczną oraz mikrobiologiczną analizę wody i ścieków.

Prawidłowo przeprowadza analizę osadu czynnego.

Kompetencje społeczne

Potrafi pracować w grupie pod kierunkiem silnego lidera, który go poprowadzi i skontroluje.

Słabo zarządza czasem, wymaga pomocy w określaniu celów i sposobu realizacji konkretnego zadania.

Zna zagrożenia środowiskowe, ale nie uwzględnia ich w praktycznym działaniu.

Na ocenę 4

Wiedza

Charakteryzuje zasoby wody w poszczególnych akwenach, rozporządzenia dotyczące wody, właściwości wody, procesy uzdatniania, twardość wody, kamień kotłowy oraz zasoby racjonalnej gospodarki wodą. Rysuje i opisuje wybrane urządzenia do uzdatniania.

Określa podstawowe pojęcia dotyczące ścieków, zna i objaśnia metody oczyszczania ścieków, fizyczne, chemiczne i biologiczne, rysuje schematy linii technologicznych i urządzeń, zna odpowiednie przepisy i rozporządzenia.

Definiuje i charakteryzuje nośniki energii, procesy spalania paliw, instalacje do wytwarzania pary, zna i objaśnia schematy podwójnego wykorzystania ciepła, obiegi chłodnicze, wyróżniki charakteryzujące racjonalne zasady gospodarki energią elektryczną, energią zimną i ciepłą.

Umiejętności

Dokonuje obliczeń z zakresu energetyki z minimalnymi błędami.

Potrafi dobrze przeprowadzić fizyko-chemiczną oraz mikrobiologiczną analizę wody i ścieków, poprawnie interpretuje uzyskane wyniki.

W stopniu dobrym przeprowadza doświadczenia pozwalające ocenić stan mikrobiologiczny i funkcjonowanie osadu czynnego, prawidłowo analizuje uzyskane wyniki.

Kompetencje społeczne

Potrafi pracować i współdziałać w grupie, samodzielnie określa priorytety i sposoby realizacji zadań, dobrze zarządza czasem.

Jest świadomy zagrożeń środowiskowych i częściowo uwzględnia je w swoich działaniach.

Na ocenę 5

Wiedza

Charakteryzuje dokładnie zasoby wody w poszczególnych akwenach, zużycie wody, rozporządzenia, właściwości wody i poszczególne etapy jej uzdatniania, objaśnia procesy, linie technologiczne i wybrane urządzenia, rozróżnia i objaśnia zasady racjonalnej gospodarki wodą oraz zna wymagania dla różnych strumieni wody.

Definiuje i objaśnia rodzaje ścieków, ich skład, obciążenie, wskaźniki obciążeń, metody oczyszczania, schematy, charakteryzuje oczyszczanie biologiczne i chemiczne, kontenerowe i inne, zna przepisy i rozporządzenia dotyczące ścieków, koszty oczyszczania i metody perspektywiczne.

Definiuje i dokładnie charakteryzuje nośniki energii, procesy spalania i paliwa, instalacje do wytwarzania paty, rysuje i objaśnia armaturę kotłów i rurociągów oraz schematy podwójnego wykorzystania ciepła i zimna, zna i opisuje wyróżniki charakteryzujące racjonalną gospodarkę energią elektryczną, cieplną i energią zimna.

Umiejętności

Dokonuje bezbłędnie obliczeń z zakresu energetyki.

Potrafi bardzo dobrze przeprowadzić fizykochemiczną oraz mikrobiologiczną analizę wody i ścieków, wnikliwie interpretuje uzyskane wyniki, uwzględnia ograniczenia zastosowanych technik, a także czynniki przeszkadzające w danym oznaczeniu.

Potrafi bezbłędnie zidentyfikować i określić rolę mikroorganizmów w biologicznym oczyszczaniu ścieków, bardzo dobrze przeprowadza doświadczenia pozwalające ocenić stan mikrobiologiczny i funkcjonowanie osadu czynnego, wnikliwie analizuje wyniki.

Kompetencje społeczne

Potrafi pracować w grupie przyjmując w niej różne role. Potrafi planować i koordynować pracę zespołu, przyjmuje odpowiedzialność za swoje działania. Umiejętnie zarządza czasem, wyznacza priorytety działania i sposoby realizacji zadań.

Jest świadomy zagrożeń środowiskowych, przypisuje im znaczącą wagę i uwzględnia w swoich działaniach.