Gospodarka energetyczna, wodna i ściekowa

Cel przedmiotu

Celem nauczania przedmiotu jest zapoznanie studentów z racjonalną gospodarką energetyczną, wodną i ściekową w zakładach przemysłu spożywczego. Szczególną uwagę poświęca się optymalnym i oszczędnym metodom wykorzystania energii cieplnej, energii elektrycznej i wody oraz zagospodarowaniu odpadów, wód odpływowych i technikom oczyszczania ścieków.

Tematyka wykładów

1. Charakterystyka gospodarki energetycznej w przemyśle spożywczym. Rodzaje energetyki i ich możliwości wykorzystania, wskaźniki i limity zużycia. Monitoring zużycia energii, wykresy obciążeń. Gospodarka paliwami, charakterystyka paliw, ekonomika procesu spalania. Bilans kotła parowego, obciążenia i forsowanie kotła.

2. Para wodna jako nośnik energii cieplnej, wskaźniki zużycia, instalacje do wytwarzania pary, zmiana parametrów pary grzejnej i jej optymalne wykorzystanie, gospodarka skroplinami, przykłady podwójnego wykorzystania energii cieplnej, strumienica, wymienniki ciepła.

3. Gospodarka energią elektryczną, układy zasilania, stopnie zasilania i pewność zasilania, współczynnik mocy cos φ, biegi jałowe, zasady poprawy współczynnika mocy oraz oszczędnej gospodarki energią elektryczną, kompensacja mocy biernej, struktura zużycia energii elektrycznej.

4. Gospodarka chłodnicza i sprężonymi gazami, obiegi i urządzenia chłodnicze, sposoby chłodzenia powietrza, obieg Carnota, Lindego, obieg sprężarkowy i absorbcyjny, inne ośrodki chłodnicze i ich charakterystyka.

5. Charakterystyka zasobów wody słodkiej w Polsce i na świecie, klasy czystości wód, możliwości wykorzystania wód powierzchniowych i innych, zanieczyszczenia i skażenia wód, zlewnia, ujęcia wodne, pozwolenie wodnoprawne, woda dla przemysłu spożywczego i woda pitna, wskaźniki i wymagania jakościowe, wskaźniki zużycia. Twardość wody. Procesy uzdatniania wód powierzchniowych i urządzenia do uzdatniania. Dezynfekcja wody pitnej, korozyjność i zdolności buforowe wody.

6. Charakterystyka ścieków i odpadów przemysłu spożywczego, metody i sposoby oczyszczania ścieków. Podstawowe wskaźniki charakteryzujące obciążenia ścieków (BZT, ChZT, RLM i inne). Metody fizyczne, chemiczne i biologiczne samooczyszczanie wody i ścieków. Normy, przepisy prawne i rozporządzenia.

Tematyka ćwiczeń

1. Paliwa – definicja, podział. Zapotrzebowanie na tlen. Oznaczenie składu spalin, graficzne metody sprawdzania prawidłowości spalania.

2. Procesy energetyczne zachodzące w kotle parowym – bilans i sprawność kotła, straty przemian energii w kotle parowym. Przesył ciepła – straty w rurociągu.

3. Rodzaje obciążeń sieci elektrycznych, pojęcie mocy. Współczynnik mocy, kompensacja mocy biernej. Wyznaczanie parametrów kompensatorów mocy biernej.

4. Fizyczne i chemiczne właściwości wody. Badania sanitarne, fizyczne i chemiczne wód powierzchniowych.

5. Twardość wody, jednostki i rodzaje twardości wody, współczynniki przeliczeniowe, oznaczanie twardości węglanowej i ogólnej.

6. Tlen rozpuszczony: procesy aerobowe i anaerobowe, rozpuszczalność tlenu w wodzie, oznaczanie tlenu rozpuszczonego.

7. Chemiczne i biochemiczne zapotrzebowanie na tlen, oznaczanie utlenialności i BZT.

8. Oznaczanie chlorków w wodzie.

9. Oznaczania cynku metodą ditizonową.

10. Wyznaczanie ogólnej zawartości żelaza w wodzie.

11. Zasady pobierania prób wody do badań mikrobiologicznych. Wykonanie posiewów zgodnie z wymogami normatywnymi.

12. Określenie miana coli, ocena ilościowa i jakościowa pozostałej mikroflory obecnej w posiewach. Rola bakterii autochtonicznych i allochtonicznych w środowisku naturalnym.

13. Znaczenie grzybów w procesie samooczyszczania wód. Zagrożenia wynikające z obecności grzybów patogennych. Obserwacje mikroskopowe wybranych kultur grzybowych izolowanych ze środowiska naturalnego.

14. Rola glonów występujących w wodach, odpowiedzialnych za tworzenie się „obrostów biologicznych” w zakładach przemysłowych - obserwacje mikroskopowe.

15. Charakterystyka stref saprobowych wg systemu Kolkwitza i Marssona. Rola osadu czynnego w biologicznych oczyszczalniach ścieków. Mikroskopowe obserwacje prób i ocena jakości osadu czynnego.

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

2. Bartkowicz B.: Oczyszczanie ścieków przemysłowych, PWN, Warszawa 2002.

3. Domagała A., Gawrysiuk, Witulska M.: Użytkowanie energii i wody w zakładach przemysłu spożywczego, przykłady i zadania, Wyd. AR w Poznaniu, Poznań 1996.

4. Justatowa J., Wiktorowski S.: Technologia wody i ścieków, PWN, Warszawa 1982.

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

6. Materiały własne Katedry Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej.

7. Neryng A., Wojdalski J.: Gospodarka energetyczna wodna i ściekowa w przemyśle spożywczym. Przewodnik do ćwiczeń. SGGW-AR, Warszawa 1980.

8. Pawlaczyk – Szpilowa M.: Ćwiczenia z mikrobiologii wody i ścieków, PWN, Warszawa 1980.

9. Żakowska Z., Stobińska H.: Mikrobiologia i higiena w przemyśle spożywczym, Wyd. Politechniki, Łódź 2001.

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.