Biotechnologia w ochronie środowiska 04-BIO-BPZ-BWOS-SP6
Treści programowe:
Oczyszczanie ścieków i unieszkodliwianie osadów przy użyciu drobnoustrojów immobilizowanych. Usuwanie biogenów ze ścieków na drodze hodowli glonów i mikrolitów. Odzysk białka ze ścieków na cele paszowe. Kompostowanie odpadów i metanogeneza. Efektywne mikroorganizmy w pozyskiwaniu dojrzałych kompostów wysokiej jakości. Mikrobiologiczne ługowanie minerałów. Odzysk metali. Bioremediacja gruntów i gleb. Zastosowanie filtrów biologicznych do usuwania zanieczyszczeń powietrza. Procesy biotechnologiczne w uzdatnianiu wody do picia. Biotechnologia odsiarczania węgla i ropy naftowej. Ochrona roślin przed patogenami z zastosowaniem preparatów mikrobiologicznych. Szczepionki mikrobiologiczne nawozowe i bioherbicydy. Biodegradacja ksenobiotyków w środowisku.
Wykłady:
1. Ogólna charakterystyka metod biotechnologicznych wykorzystywanych w ochronie środowiska. Znaczenie gospodarcze. Obowiązujące akty prawne. Komentarze do przepisów prawnych. Problemy biobezpieczeństwa. Perspektywy biotechnologii w ochronie środowiska.
2. Podstawy procesów metabolizmu węgla, azotu i fosforu. Kinetyka wzrostu mikroorganizmów. Podstawy biochemiczne procesów tlenowych i beztlenowych. Złoża biologiczne. Reaktory biochemiczne. Podstawy modelowania. Kierowanie aktywnością chemiczną drobnoustrojów. Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego. Chemizm utleniania i syntezy masy osadu czynnego. Mechanizmy usuwania związków azotu i fosforu. Stabilizacja beztlenowa, tlenowa i chemiczna osadów. Wyodrębnianie produktów fermentacji.
3. Określenie wymagań dla kompostowania i innych metod biologicznego przetwarzania odpadów. Podstawy procesu kompostowania. Przebieg procesu. Parametry materiału startowego. Efektywne mikroorganizmy w pozyskiwaniu dojrzałych kompostów wysokiej jakości. Przegląd technologii i systemów kompostowania odpadów. Fermentacja metanowa. Optymalizacja produkcji biogazu. Biokonwersja substratów ligninowych. Pryzmy energetyczne.
4. Biofiltracja jako metoda oczyszczania gazów. Dezodoryzacja. Projektowanie i eksploatacja biofiltrów. Biopłuczki.
5. Usuwanie metali ze ścieków i z osadów ściekowych. Procesy biohydrometalurgiczne. Mikrobiologiczne ługowanie minerałów – produkcja koncentratów metali. Korozja mikrobiologiczna. Immobilizacja. Przykłady zastosowań w ochronie środowiska.
6. Usuwanie metali ze ścieków i z osadów ściekowych. Procesy biohydrometalurgiczne. Mikrobiologiczne ługowanie minerałów – produkcja koncentratów metali. Korozja mikrobiologiczna. Immobilizacja. Przykłady zastosowań w ochronie środowiska.
7. Mała asenizacja na terenach wiejskich. Katalog rozwiązań projektowych. Projektowanie przydomowych oczyszczalni ścieków.
8. Mikrobiologiczne oczyszczanie gruntów z produktów naftowych. Mikroorganizmy efektywne. Bioremediacja .
9. Odzysk i produkcja białka paszowego ze ścieków i odpadów przemysłu spożywczego. Wymagania technologiczne w hodowli drożdży paszowych. Dodatkowe surowce.
Ćwiczenia:
1. Podstawy obliczeń analitycznych. Przeliczanie stężeń wyrażonych w różnych jednostkach.
2. Oznaczanie zawartości suchej masy, części lotnych, TN, TOC, DOC, metali ciężkich. Sporządzanie roztworów wieloskładnikowych.
3. Kinetyka wzrostu mikroorganizmów. Równania opisujące szybkość wzrostu mikroorganizmów. Hodowla ciągła.
4. Projektowanie oczyszczalni za pomocą modeli symulacyjnych.
5. Reaktory biochemiczne. Podstawy modelowania procesów jednostkowych w bioreaktorów okresowych.
6. Sposoby wyrażania stężeń w modelu biokinetycznym.
7. Mikrobiologiczne ługowanie metali z odpadów.
8. Ekosystem jako układ otwarty, miejsce wytwarzania i konwersji biomasy. Degradacja ekosystemu. Rekultywacja. Przepływ energii. Homeostaza. Czynniki biotyczne i abiotyczne.
9. Metody badań biodegradacji węglowodorów. Identyfikacja i klasyfikacja odpadów.
10. Podstawy projektowania procesów z usuwaniem związków biogennych. „Model osadu czynnego nr 2”. zależności stechiometryczne. Wyznaczanie współczynników stechiometrycznych.
11. Procesy oczyszczania osadem czynnym. Parametry eksploatacyjne. Wydajności obliczeniowe.
12. Metody pobierania, przygotowywania i przechowywania próbek do analiz biologicznych. Biomonitoring zanieczyszczenia atmosfery z wykorzystaniem materiału roślinnego. Biotesty – nowe podejście w analityce zanieczyszczeń środowiska.
13. Biofiltracja jako metoda oczyszczania i deodoryzacji. powietrza. Parametry wypełnienia i eksploatacja.
14. Oczyszczalnie hydrobotaniczne. Podstawy projektowania procesów jednostkowych.
15. Ocena aktywności biologicznych odpadów za pomocą testów biologicznych. Wykorzystanie różnych gatunków roślin. Charakterystyka i zastosowanie biosensorów.
16. Aktywność oddechowa materiału biologicznego. Stabilizacja. Zużycie tlenu, wydzielenie dwutlenku węgla, aktywność dehydrogenazy. Oznaczanie zawartości organicznego węgla rozpuszczalnego.
17. Zasady podejmowania decyzji wyboru rozwiązania biotechnologicznego.
18. Repetytorium. Zaliczanie ćwiczeń.
Koordynatorzy przedmiotu
Literatura
Literatura:
1. Abigail A. Salyers, Dixie D. Whitt.(2003) Mikrobiologia. Różnorodność, chorobotwórczość i środowisko. PWN Warszawa.
2. Buraczewski G. (1994): Biotechnologia osadu czynnego. PWN Warszawa.
3. Chmiel A. (1991) Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. PWN.
4. Forster Ch.F. (1987) Environmental biotechnology. J.Wiley, New York.
5. Gray N.F. (1989) Biology of Wastewater Treatment. Oxford University Press.
6. Greinert H. I inni.(1999): Ochrona i rekultywacja środowiska glebowego. Politechnika Zielonogórska.
7. Hartmann L. (1996): Biologiczne oczyszczanie ścieków. Wydawnictwo Instalator Polski, Warszawa.
8. Kleijntjens R. H. (1991): Biotechnological slurry process for the decontamination of excavated polluted soils.
9. Klimiuk E. I inni (1995): Kinetyka reakcji i modelowanie reaktorów biochemicznych w procesach oczyszczania ścieków. ART. Olsztyn.
10. Klimiuk E.(1998): Kinetyka przemian związków azotu i fosforu w osadzie czynnym w warunkach beztlenowo-tlenowych. ART. Olsztyn.
11. Klimiuk E. Łebkowska M. (2003) Biotechnologia w ochronie środowiska , PWN Warszawa.
12. Mikscha K. (2000): Biotechnologia ścieków. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
13. McNevin D. i wsp. (2000) Biofiltration as an odour abatement strategy. Bioch. Eng. J. 5, 231-242.
14. Wardencki W. Praca zbiorowa (2004). Bioanalityka w ocenie zanieczyszczeń środowiska. CDAiMŚ. Gdańsk 2004.
15. Wojnowska-Baryła i inni.(1997): Systemy oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego ART. Olsztyn.
Literatura podstawowa:
1. Hartmann L. (1996): Biologiczne oczyszczanie ścieków. Wydawnictwo Instalator Polski, Warszawa.
2. Kleijntjens R. H. (1991): Biotechnological slurry process for the decontamination of excavated polluted soils.
3. Klimiuk E. I inni (1995): Kinetyka reakcji i modelowanie reaktorów biochemicznych w procesach oczyszczania ścieków. ART. Olsztyn.
4. Klimiuk E.(1998): Kinetyka przemian związków azotu i fosforu w osadzie czynnym w warunkach beztlenowo-tlenowych. ART. Olsztyn.
5. Klimiuk E. Łebkowska M. (2003) Biotechnologia w ochronie środowiska , PWN Warszawa.
6. McNevin D. i wsp. (2000) Biofiltration as an odour abatement strategy. Bioch. Eng. J. 5, 231-242.
Literatura uzupełniająca:
1. Shuichi Aiba i inni(1997): Inżynieria biochemiczna.WNT, Warszawa.
2. Inżynieria i ochrona środowiska. Komitet Inżynierii Środowiska PAN. Zeszyty Politechniki Częstochowskiej.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: