Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Odzysk energii w oczyszczalni ścieków
Koordynator przedmiotu:
dr hab. inż. Monika Żubrowska-Sudoł, prof. nzw. PW ; mgr inż. Katarzyna Sytek-Szmeichel ; mgr inż. Justyna Walczak ; dr inż. Beata Karolinczak
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Biogospodarka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty specjalizacyjne
Kod przedmiotu:
-
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2022/2023
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych – 4 h, Przygotowanie raportów z zajęć laboratoryjnych – 4 h, Przygotowanie prezentacji z zajęć laboratoryjnych – 2h, Przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego laboratorium – 5 h, Wykonanie trzech zadań projektowych – 15 h, Przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego z zajęć projektowych – 8 h, Przygotowanie prezentacji z zajęć projektowych – 2h, Przygotowanie do egzaminu, udział w egzaminie – 15 h, Wykład – 20 h, Zajęcia laboratoryjne – 20 h, Zajęcia projektowe – 30 h
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
3
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium30h
  • Projekt30h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
-
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z możliwościami odzysku energii w oczyszczalni ścieków ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania w tym celu biomasy odpadowej, powstającej w procesach biologicznego oczyszczania ścieków.
Treści kształcenia:
Wykład (20 h): Efektywność energetyczna oczyszczalni ścieków i pojęcie samowystarczalności energetycznej. Zmniejszanie energochłonności procesów technologicznych i urządzeń w transporcie i oczyszczaniu ścieków oraz procesach towarzyszących np. dezodoryzacja. Gospodarka osadowa w oczyszczalniach biologicznych jako źródło biogazu i energii: przykłady rozwiązań technologicznych, podejście systemowe przy tworzeniu rozwiązań technologicznych, względy ekonomiczne i społeczne. Osady ściekowe: uwarunkowania prawne, właściwości fizyczne, chemiczne i energetyczne. Procesy wstępnej obróbki osadów ściekowych umożliwiające zwiększenie ich potencjału energetycznego. Proces fermentacji metanowej: zasada, czynniki wpływające na przebieg i efektywność procesu. Współfermentacja. Urządzenia stosowane w procesie fermentacji metanowej osadów ściekowych. Procesy oczyszczania biogazu. Odwadnianie osadów - zasada procesu, urządzenia. Suszenie osadów - zasada procesu, urządzenia. Procesy spalania osadów ściekowych: piroliza, zgazowanie, spalanie całkowite. Urządzenia do spalania osadów ściekowych. Emisje zanieczyszczeń w procesach spalania osadów ściekowych. Produkcja wodoru. Flotacja wstępna jako źródło osadów przemysłowych do przetwarzania w biogaz i energię w układach oczyszczalni przemysłowych: układ technologiczny, bilanse osadów, przykłady z przemysłu przetwórstwa spożywczego (mleczarnie, cukrownie, przetwórstwo mięsne, odpady spożywcze). Procesy beztlenowe jako I stopień oczyszczania ścieków o wysokiej zwartości substancji organicznych, reaktory UASB, EGSB, reaktory WKF z pełnym wymieszaniem: parametry technologiczne, bilans energii. Technologia fermentacji ścieków z flotacją biogazową: układy technologiczne, zastosowania, bilans energii. Reaktory WKF z membranami ultrafiltracji – układy technologiczne, przykłady zastosowania, bilans energii. Aspekty ekonomiczne odzysku energii w oczyszczalni ścieków. Trendy rozwojowe. Laboratorium (20 h): Porównanie potencjału metanowego wybranych substratów. Analiza możliwości zwiększenia efektywności procesu fermentacji metanowej w wyniku dezintegracji osadów nadmiernych. Ocena podatności na odwadnianie przefermentowanych osadów ściekowych w porównaniu do podatności na odwadnianie osadu czynnego nadmiernego Zapoznanie się z instalacją przemysłową odzysku energii oraz analiza przebiegu i efektywności procesu fermentacji/współfermentacji w wybranym obiekcie przemysłowym. Projekt (30 h): Zapoznanie się z układami technologicznymi oczyszczalni ścieków. Pozyskanie indywidualnych danych (kubatury urządzeń części biologicznej, wartości zapotrzebowania na tlen) z programu bazującego na wytycznej ATV-A-131 oraz ich interpretacja. Zaprojektowanie osadnika wstępnego. Wyznaczenie jakości ścieków po ich wstępnym oczyszczeniu. Dobór układu napowietrzającego sprężonym powietrzem w komorze osadu czynnego wraz z doborem dmuchaw. Czynniki wpływające na stopień wykorzystania tlenu w instalacjach do napowietrzania Opracowanie bilansu ilości powstających osadów ściekowych (sucha masa, uwodnienie i objętość). Zaprojektowanie urządzeń do zagęszczania osadów. Zaprojektowanie układu do beztlenowej stabilizacji osadów. Obliczenia ilości powstającego biogazu i odzyskiwanej energii wraz z doborem urządzeń. Zaprojektowanie układu do kofermentacji osadów ściekowych z wybranym substratem organicznym. Obliczenia ilości powstającego biogazu i odzyskiwanej energii. Ocena możliwości odzysku ciepła ze ścieków i instalacji sprężonego powietrza. Wykonanie bilansu energetycznego oraz analizy ekonomicznej zaprojektowanego układu technologicznego. Obliczenie układu do odwadniania, suszenia i spalania osadów wraz z bilansem energii termicznej.
Metody oceny:
Egzamin; Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach projektowych; Dwa kolokwia w ciągu semestru z zajęć projektowych; Zadania projektowe przygotowywane w zespołach ; Prezentacja zadań projektowych wykonywana w zespołach; Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach laboratoryjnych; Sprawdziany pisemne przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych; Kolokwium końcowe z zajęć laboratoryjnych; Raporty z zajęć laboratoryjnych wykonywane w zespołach; Prezentacja z zajęć laboratoryjnych wykonywana w zespołach.
Egzamin:
tak
Literatura:
-
Witryna www przedmiotu:
-
Uwagi:
-

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
Zna w pogłębionym stopniu metody/technologie odzysku energii w oczyszczalni ścieków oparte na biologicznych procesach konwersji biomasy wtórnej, z uwzględnieniem wymagań aparaturowych oraz uwarunkowań środowiskowych i ekonomicznych.
Weryfikacja: Egzamin; Dwa kolokwia w ciągu semestru z zajęć projektowych; Zadania projektowe przygotowywane w zespołach ; Prezentacja zadań projektowych wykonywana w zespołach; Sprawdziany pisemne przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych; Kolokwium końcowe z zajęć laboratoryjnych; Raporty z zajęć laboratoryjnych wykonywane w zespołach; Prezentacja z zajęć laboratoryjnych wykonywana w zespołach.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_W02 , B2_W04 , B2_W06 , B2_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe: II.T.P7S_WG, III.P7S_WG.o, I.P7S_WG, III.P7S_WK.o
Charakterystyka W02
Zna w pogłębionym stopniu metody/technologie odzysku energii w oczyszczalni ścieków oparte na fizycznych i chemicznych procesach konwersji biomasy wtórnej, z uwzględnieniem wymagań aparaturowych oraz uwarunkowań środowiskowych i ekonomicznych.
Weryfikacja: Egzamin; Dwa kolokwia w ciągu semestru z zajęć projektowych; Zadania projektowe przygotowywane w zespołach ; Prezentacja zadań projektowych wykonywana w zespołach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_W03 , B2_W04 , B2_W06 , B2_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG, II.T.P7S_WG, III.P7S_WG.o, III.P7S_WK.o
Charakterystyka W03
Ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie projektowania procesów odzysku energii w oczyszczalni ścieków.
Weryfikacja: Egzamin; Dwa kolokwia w ciągu semestru z zajęć projektowych; Trzy zespołowe projekty; Prezentacja z zajęć projektowych wykonywana w zespołach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_W03 , B2_W04 , B2_W06 , B2_W08 , B2_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P7S_WG.o, I.P7S_WG, II.T.P7S_WG
Charakterystyka W04
Ma wiedzę o trendach rozwojowych z zakresu odzysku energii w oczyszczalni ścieków
Weryfikacja: Egzamin; Prezentacja z zajęć projektowych wykonywana w zespołach; Prezentacja z zajęć laboratoryjnych wykonywana w zespołach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG, II.T.P7S_WG, III.P7S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
Potrafi przygotować specyfikację projektową systemu odzysku energii w oczyszczali ścieków oraz zgodnie z zadaną specyfikacją zaprojektować taki system i porównać go z innymi rozwiązaniami, wskazując jego zalety i ograniczenia oraz możliwości jego ulepszenia.
Weryfikacja: Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach projektowych; Dwa kolokwia w ciągu semestru z zajęć projektowych; Trzy zespołowe projekty; Prezentacja z zajęć projektowych wykonywana w zespołach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_U06 , B2_U08, B2_U09 , B2_U10 , B2_U11 , B2_U13 , B2_U14 , B2_U01 , B2_U02 , B2_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, II.T.P7S_UW.2, III.P7S_UW.2.o, II.T.P7S_UW.3, III.P7S_UW.3.o, II.T.P7S_UW.4, III.P7S_UW.4.o, I.P7S_UK, I.P7S_UO, I.P7S_UU, II.T.P7S_UW.1, III.P7S_UW.1.o
Charakterystyka U02
Potrafi zaplanować i przeprowadzić eksperymenty mające na celu analizę procesu wykorzystywanego do odzysku energii w oczyszczalni ścieków lub/i weryfikację sformułowanej samodzielnie hipotezy badawczej w przedmiotowym zakresie, przeprowadzić interpretację uzyskanych wyników i na ich podstawie wyciągnąć wnioski, przedyskutować i zaprezentować uzyskane rezultaty.
Weryfikacja: Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach laboratoryjnych; Sprawdziany pisemne przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych; Kolokwium końcowe z zajęć laboratoryjnych; Raporty z zajęć laboratoryjnych wykonywane w zespołach; Prezentacja z zajęć laboratoryjnych wykonywana w zespołach.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_U04 , B2_U05 , B2_U07, B2_U10 , B2_U11 , B2_U13 , B2_U14 , B2_U01 , B2_U02 , B2_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, II.T.P7S_UW.1, III.P7S_UW.1.o, II.T.P7S_UW.2, III.P7S_UW.2.o, I.P7S_UK, I.P7S_UO, I.P7S_UU
Charakterystyka U03
Potrafi dokonać krytycznej analizy istniejących rozwiązań technicznych w obszarze odzysku energii w oczyszczalni ścieków, uwzględniając przy tym aspekty techniczne, ekonomiczne i społeczne oraz zastosować podejście systemowe w celu dobrania rozwiązania dla danego obiektu.
Weryfikacja: Egzamin; Dwa kolokwia w ciągu semestru z zajęć projektowych; Trzy zespołowe projekty; Prezentacja z zajęć projektowych wykonywana w zespołach; Kolokwium końcowe z zajęć laboratoryjnych; Raporty z zajęć laboratoryjnych wykonywane w zespołach; Prezentacja z zajęć laboratoryjnych wykonywana w zespołach.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_U06 , B2_U07, B2_U08, B2_U10 , B2_U11 , B2_U13 , B2_U14 , B2_U01 , B2_U02 , B2_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe: II.T.P7S_UW.2, III.P7S_UW.2.o, I.P7S_UW, II.T.P7S_UW.3, III.P7S_UW.3.o, I.P7S_UK, I.P7S_UO, I.P7S_UU, II.T.P7S_UW.1, III.P7S_UW.1.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
Potrafi pracować zespołowo realizując określone wydzielone z całości zadanie projektowe, technologiczne i analityczne, rozumiejąc jego wagę.
Weryfikacja: Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach projektowych; Trzy zespołowe projekty; Prezentacja z zajęć projektowych wykonywana w zespołach; Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach laboratoryjnych; Raporty z zajęć laboratoryjnych wykonywane w zespołach; Prezentacja z zajęć laboratoryjnych wykonywana w zespołach.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_K01 , B2_K02 , B2_K05 , B2_K06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_KK, I.P7S_KO, I.P7S_KR
Charakterystyka K02
Potrafi pracować samodzielnie rozwiązując określone zadanie technologiczne lub projektowe, pogłębiając w razie potrzeby swoją wiedzę w literaturze przedmiotu, a w przypadku trudności w rozwiązaniu problemu zasięgając opinii ekspertów.
Weryfikacja: Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach projektowych; Trzy zespołowe projekty; Prezentacja z zajęć projektowych wykonywana w zespołach; Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach laboratoryjnych; Raporty z zajęć laboratoryjnych wykonywane w zespołach; Prezentacja z zajęć laboratoryjnych wykonywana w zespołach.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_K01 , B2_K02 , B2_K05 , B2_K06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_KK, I.P7S_KO, I.P7S_KR
Charakterystyka K03
Jest gotów do myślenia i działania w sposób przedsiębiorczy, mając na uwadze dobro społeczne oraz edukację ekologiczną społeczeństwa.
Weryfikacja: Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach projektowych; Trzy zespołowe projekty; Prezentacja z zajęć projektowych wykonywana w zespołach; Ocena ciągła pracy bieżącej na zajęciach laboratoryjnych; Raporty z zajęć laboratoryjnych wykonywane w zespołach; Prezentacja z zajęć laboratoryjnych wykonywana w zespołach.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: B2_K03 , B2_K04 , B2_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_KO