ZARZĄDZENIE Nr 33/11/12

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu: STEROWANIE W BIOTECHNOLOGII
2. Kod przedmiotu:
WODY I ŚCIEKÓW
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia drugiego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; WYDZIAŁ AEiI
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność: Przetwarzanie informacji i sterowanie w biotechnologii
9. Semestr: 3
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Automatyki, RAu1
11. Prowadzący przedmiot: dr inż. Witold Nocoń
12. Przynależność do grupy przedmiotów:
przedmioty specjalnościowe
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Zakłada się, że przed rozpoczęciem nauki
niniejszego przedmiotu student posiada przygotowanie w zakresie: podstaw syntezy algorytmów sterowania,
implementacji algorytmów sterowania na sterownikach, modelowania biosystemów, pomiarów w biotechnologii.
16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest przedstawienie podstaw biologicznych, fizykochemicznych oraz
praktycznych oczyszczania ścieków, a w szczególności: wybranych aspektów biologii komórki istotnych dla
procesów aerobowych, anoksycznych i anaerobowych; urządzeń i układów stosowanych w oczyszczalniach.
Poznanie tych zagadnień jest wstępem do analizy procesów oraz projektowania układów sterowania stosowanych w
procesach oczyszczania ścieków.
17. Efekty kształcenia:
Opis efektu kształcenia
Nr
W1
W2
U1
K1
K2
Zna podstawy biologii komórki znaczące dla technologii
oczyszczania ścieków (hydroliza enzymatyczna,
oddychanie komórkowe) oraz podstawowe rodzaje
przemian materii stosowane w oczyszczaniu ścieków
(procesu aerobowe, anoksyczne, anaerobowe).
Zna sposoby prowadzenia systemów usuwania związków
węgla, azotu i fosforu w technologii osadu czynnego
(reaktory ciągłe i wsadowe)
Potrafi zaproponować strategię sterowania w reaktorach
ciągłych usuwających związki węgla, azotu i fosforu
Rozumie potrzebę usuwania zanieczyszczeń ze ścieków,
wpływ tych ścieków na ekosystem oraz znaczenie
stosowanych metod oczyszczania
Rozumie i potrafi samodzielnie określić rodzaj reaktora
potrzebnego do usunięcia zanieczyszczeń związkami węgla,
azotu i fosforu.
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W. : 30
L.: 30
Metoda
sprawdzenia
efektu
kształcenia
Forma
Odniesienie
prowadzenia do efektów
zajęć
dla kierunku
studiów
SP
WT, WM
K_W3/2
SP
WT, WM
K_W2/1
SP, CL
L
CL, PS
L
K_U1/2;
U18/3
K_K2/3;
K6/2; K7/1
PS, OS
L
K_K1/1;
K2/1; K4/2;
K6/1
19. Treści kształcenia:
Podczas wykładu i ćwiczeń laboratoryjnych studenci poznają: podstawowe wiadomości dotyczące ekosystemu i
problemu ścieków ich rodzajów i wpływu na środowisko; podstawową wiedzę dotyczącą fizjologii
mikroorganizmów biorących udział w procesach oczyszczania ścieków umożliwiającą zrozumienie tych procesów,
ze szczególnym uwzględnieniem znaczenia tych procesów dla układów sterowania; metody oceny zanieczyszczeń;
najważniejsze procesy (usuwanie węgla organicznego, nitryfikacja, denitryfikacja, defosfatacja, fermentacja); różne
konfiguracje oczyszczalni ścieków; szczegółowe wymagania różnych konfiguracji procesu osadu czynnego pod
kątem sterownia; urządzenia i układy stosowane w oczyszczalniach ścieków.
Wykład
1. Ekosystem. Problematyka ścieków. Wpływ zanieczyszczeń na środowisko. Rodzaje ścieków. Problemy do
rozwiązania.
2. Podstawowe funkcje fizjologiczne bakterii. Sposoby odżywiania: chemoorganotrofia, chemolitotrofia,
fotolitotrofia, fotoorganotrofia. Organizmy autotroficzne i heterotroficzne. Mikrobiologiczne podstawy reakcji
rozkładu, łańcuch oddechowy, nitryfikacja, denitryfikacja, fermentacja. Dyfuzja. Procesy sorbcji.
3. Kinematyka przemiany energii. Enzymy. Reakcje enzymatyczne. Model Michaelisa-Menten. Model Monoda.
Wpływ pH i temperatury na reakcje enzymatyczne. Inhibicja. Podstawy kinetyki układów mikrobiologicznych.
4. Charakterystyka ścieków miejskich. Sucha pozostałość. Pozostałość po prażeniu. Substancje rozpuszczone.
Ścieki świeże. Zagniwalność. Mętność. Barwa. Wskaźniki organicznych zanieczyszczeń ścieków (BZT, ChZT,
OWO itp.). Wskaźniki zanieczyszczenia związkami azotu. Stosunek węgla, azotu i fosforu w ściekach.
5. Biologiczne oczyszczanie ścieków. Podstawowy podział metod. Mikroorganizmy biorące udział w procesach.
Znaczenie poszczególnych organizmów. Odmiany procesu osadu czynnego: oczyszczalnie ciągłe,
oczyszczalnie wsadowe.
6. Aerobowe usuwanie związków węgla organicznego: Kinetyka procesu. Warunki konieczne do jego
przeprowadzenia. Powiązanie z innymi procesami. Sterowanie procesem.
7. Nitryfikacja: Kinetyka procesu. Warunki. Powiązanie z innymi procesami. Sterowanie procesem.
8. Denitryfikacja: Kinetyka procesu. Warunki Powiązanie z innymi procesami. Sterowanie procesem.
9. Biologiczna defosfatacja: Kinetyka procesu. Warunki. Sterowanie procesem.
10. Fermentacja. Kinetyka procesu. Warunki. Sterowanie procesem.
11. Oczyszczanie wstępne: kraty, piaskowniki, odtłuszczacze, osadniki wstępne, sita.
12. Reaktory biologiczne. Układy: o całkowitym wymieszaniu, o przepływie tłokowym, ze stopniowym zasilaniem,
z przedłużonym napowietrzaniem, z napowietrzaniem modyfikowanym, rowy biologiczne, sekwencyjne
reaktory wsadowe. Konfiguracja. Systemy z usuwaniem węgla. Systemy z nitryfikacją. Systemy z nitryfikacją
i denitryfikacją. Systemy z defosfatacją. Systemy mieszane.
13. Obliczenia układów osadu czynnego. Kontrola i sterowanie procesu osadu czynnego: wiek osadu; usuwanie
osadu nadmiernego; stopień recyrkulacji; obciążenie ładunkiem; sedymentacja i jakość osadu; sterowanie
osadnikiem wtórnym, sterowanie osadnikiem wsadowym.
14. Problemy uzdatniania wody pitnej. Biologiczna denitryfikacja wody źródlanej i sterowanie takim procesem.
Technologia ozonowania wody i możliwości sterowania takimi procesami.
Zajęcia laboratoryjne
1-4. Zwiedzanie miejskiej oczyszczalni ścieków.
5. Projektowanie układów sterowania napowietrzaniem (projektowanie układu sterowania stężeniem tlenu
rozpuszczonego w zależności od wielkości reaktora, obciążenia osadu).
6. Projektowanie układów sterowania recyrkulacją i usuwaniem osadu nadmiernego w zależności od potrzeb
procesu oczyszczania ścieków.
7. Projektowanie układu sterowania nitryfikacją i denitryfikacją.
8. Obliczanie wskaźników zapotrzebowania tlenu w reaktorze biologicznym na podstawie danych dostępnych z
pilotażowej oczyszczalni ścieków.
9. Projektowanie i uruchomienie sterowania odbiorem frakcji ciekłej we wsadowym procesie sedymentacji.
10. Mikroskopowe badania osadu czynnego. Zajęcia polegają na demonstracji pracy z mikroskopem oraz na
przeglądzie i rozpoznawaniu mikroorganizmów.
11. Badania organicznych wskaźników zanieczyszczeń (ChZT, BZT itp.).
20. Egzamin: nie
21. Literatura podstawowa:
1. M. Henze i in. „Oczyszczanie ścieków, procesy biologiczne i chemiczne”, tłumaczenie z języka duńskiego,
Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, 2000.
2. „Biotechnologia Ścieków”, praca zbiorowa pod red. Korneliusza Mikscha, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej,
Gliwice, 2000.
22. Literatura uzupełniająca:
1. Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków, Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, 1997.
2. DH Eikeldoom-HJJ van Buijsen, „Podręcznik mikroskopowego badania osadu czynnego”, SEIDEL-PRZYWECKI,
1999, Wydanie I.
3. L. Hartman, „Biologiczne oczyszczalnie ścieków”, Wydawnistwo Instalator Polski.
4. J. Łomotowski, A. Szpindor, „Nowoczesne systemy oczyszczania ścieków”, ARKADY, 2002.
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
4
Projekt
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
0/0
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30/0
0/0
30/10
60/10
24. Suma wszystkich godzin: 70
25. Liczba punktów ECTS: 2
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 2
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 1
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)