Procesno inženjerstvo u zaštiti okoliša

NAZIV PREDMETA

Kod

KTC106

Godina studija

Nositelj/i predmeta

Prof. dr. sc. Nenad Kuzmanić

Bodovna vrijednost (ECTS)

7.0

Suradnici

Doc. dr. sc. Antonija Čelan

Način izvođenja nastave (broj sati u semestru)

P	S	V	T
45	15	30	0

Status predmeta

Obvezni

Postotak primjene e-učenja

0 %

OPIS PREDMETA

Ciljevi predmeta

Studenti se upoznaju s teorijskim postavkama i primjenom jediničnih operacija procesnog inženjerstva u zaštiti okoliša, a koje su neophodne pri sustavnom rješavanju problema vezanih uz postupke obrade otpadnih tvari. Stečeno znanje im omogućava procjenu i odabir optimalnog procesa odvajanja te ih uvodi u osnove dimenzioniranja opreme s posebnim naglaskom na optimiranje radnih uvjeta procesa.

Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije potrebne za predmet

Očekivani ishodi učenja na razini predmeta (4-10 ishoda učenja)

Nakon položenog ispita od studenta se očekuje:
- da razumije koncept održivog razvitka te da zna povezati uzroke onečišćenja u okolišu i mogućnosti smanjenja tog onečišćenja primjenom određenih specifičnih operacija procesnog ekoinženjerstva
- da je usvojio temeljna teorijska znanja o naprednim procesima odvajanja koji se primjenjuju u zaštiti okoliša
- da zna primijeniti temeljne metodologije kemijskog inženjerstva neophodne pri odabiru procesa i uređaja koji se primjenjuju u zaštiti okoliša te definirati i optimirati procesne parametre ciljem povećanja učinkovitosti procesa
- da ima razvijen kritički pristup prema određenim postupcima procesnog ekoinženjerstva u smislu njihova odabira, prednosti, nedostataka i primjene.
- da je usvojio metodološki pristup pri dimenzioniranju uređaja koji se koriste u procesnom inženjerstvu u zaštiti okoliša.

Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave

1. tjedan: Uzroci onečišćenja okoliša (prirodni i antropogeni). Pojam okoliša. Uloga procesnog inženjerstva u zaštiti okoliša. Odrednice trajno održivog razvoja.
2. tjedan: Procesi odvajanja (separacije) u zaštiti okoliša. Temeljne postavke operacija odvajanja. Mehanički separacijski procesi. Separacijski procesi u kojima je zastupljen prijenos tvari i energije.
3. tjedan: Disperzni sustavi i njihova karakterizacija. Definiranje stanja izmješanosti i stanja disperznosti. Definiranje djelotvornosti odvajala (separatora). Krivulja frakcijske djelotvornosti.
4. tjedan: Gravitacijsko taloženje. Brzina taloženja. Režimi taloženja tj. specifične zone u gravitacijskim taložnicima. Sedimentacijski test. Uređaji za gravitacijsko taloženje i njihovo dimenzioniranje.
5. tjedan: Pjeskolovi i njihovo dimenzioniranje. Rešetkanje i uređaji za njegovu provedbu. Isplivavanje. Uređaji za prirodno i izazvano isplivavanje (mastolovi).
6. tjedan: Teorijske postavke centrifugalnog taloženja. Uređaji s rotirajućom stjenkom (sedimentacijske centrifuge) te uređaji s nepokretnom stjenkom (hidrocikloni). Filtracijske centrifuge. Odabir centrifuga.
7. tjedan: Odstranjivanje ulja s vodenih površina. Ponašanje ulja na vodenim površinama. Sprječavanje širenja uljnih mrlja. Konstrukcija i princip djelovanja brana s komprimiranim zrakom, plutajućih, adsorbirajućih i improviziranih brana.
8. tjedan: Mehaničke metode odstranjivanja ulja s vodenih površina te uređaji za njihovu provedbu (skimeri). Fizikalno-kemijski i kemijski postupci odstranjivanja ulja s vodenih površina.
9. tjedan: Aeracija. Teorijske postavke međufaznog prijenosa kisika kod procesa aeracije. Primjene aeracije kod pročišćavanja otpadnih voda. Egalizacija.
10. tjedan: Biološka filtracija i uređaji za njenu provedbu. Uređaji za provedbu aeracije kod biološke aerobne obrade otpadnih voda. Procesni parametri pri optimizaciji aeracije otpadnih voda.
11. tjedan: Otprašivanje. Uređaji za procese odvajanja u sustavima čvrsto/plinovito (uređaji za suho i mokro otprašivanje). Princip rada i dimenzioniranje ciklona. Filtri za plinove. Princip rada i dimenzioniranje elektrofiltara. Mokro otprašivanje i uređaji za njegovu provedbu (skruberi).
12. tjedan: Teorijske postavke adsorpcije i njena primjena u zaštiti okoliša. Fizička i kemijska adsorpcija. Kinetika adsorpcije. Uređaji za provedbu adsorpcije.
13. tjedan: Kristalizacija - temelje postavke. Kinetika nukleacije i rasta kristala. Utjecaj procesnih parametara na karakteristike finalnog produkta. Uređaji za provedbu kristalizacije.
14. tjedan: Membranski postupci odvajanja u kemijskom inženjerstvu. Prednosti i nedostaci primjene membranskih procesa. Selektivnost membrana (faktori zadržavanja i odjeljivanja). Karakterizacija membrana. Građa i podjela membrana. Mehanizmi odvijanja prijenosa tvari kroz membrane.
15. tjedan: Membranski moduli. Membranske strukture i tokovi unutar membranskih separatora. Pojave koncentracijske polarizacije i začepljenja pora membrana. Osnovne postavke procesa ultrafiltracije, elektrodijalize i reverzne osmoze.
Laboratorijske vježbe: Primjena analitičkih funkcija pri granulometrijskoj analizi grubodisperznih sustava. Određivanje brzine taloženja: sedimentacijski test i dimenzioniranje gravitacijskog taložnika. Određivanje brzine međufaznog prijenosa kisika kod dubinske aeracije. Utjecaj procesnih parametara na produkt šaržne kristalizacije. Membranski procesi: demineralizacija vode primjenom reverzne osmoze.
Terenske vježbe: Optimizacija radnih uvjeta pjeskolova-mastolova s prozračivanjem (postrojenje za obradu otpadnih voda Stupe - Stobreč). Određivanje protoka suspenzije u centrifugi s pužnim transporterom (postrojenje za obradu zauljenih voda Cian - Solin). Uklanjanje ulja s vodenih površina (postrojenje za obradu zauljenih voda Cian - Solin). Gravitacijski taložnici (postrojenje za obradu otpadnih voda Sinj i Trilj). Aeracija i njena primjena kod biološke obrade otpadnih voda (postrojenje za obradu otpadnih voda Trilj ). Otprašivanje: kontrola rada vrećastih filtara i elektrofiltra (CEMEX - Kaštel Sućurac)

Vrste izvođenja nastave:

Obveze studenata

Prisustvovanje predavanjima i seminarima u iznosu od 80 % ukupne satnice, laboratorijske vježbe 100 %.

Praćenje rada studenata (upisati udio u ECTS bodovima za svaku aktivnost tako da ukupni broj ECTS bodova odgovara bodovnoj vrijednosti predmeta):

Pohađanje nastave	4.0	Istraživanje	0.0	Praktični rad	1.0
Eksperimentalni rad	0.0	Referat	0.0
Esej	0.0	Seminarski rad	0.0	Terenska nastava	1.5
Kolokviji	0.0	Usmeni ispit	1.5
Pismeni ispit	0.0	Projekt	0.0

Ocjenjivanje i vrjednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu

Student može položiti cjelokupni ispit putem dvaju usmenih testova tijekom semestra. Ti testovi omogućuju studentu da se oslobodi i samo određenog dijela ispita. Studenti koji nisu položili ispit putem testova polažu ispit u redovitim ispitnim terminima. Taj ispit se također sastoji samo od usmenog dijela. U sveukupnoj ocjeni usmeni ispit ima udio od 70%, dok laboratorijske vježbe učestvuju u ocjeni s udjelom od 30 %.

Obvezna literatura (dostupna u knjižnici i putem ostalih medija)

Naslov	Broj primjeraka u knjižnici	Dostupnost putem ostalih medija
W.L. McCabe, J.C. Smith, P. Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering, McGraw-Hill, 6th edition, New York, 2001.	3
T.D. Reynolds, P. Richards, R. Reynolds, Unit Operations and Processes in Environmental Engineering, Brooks Cole, New York, 1995.	1
Edward E, Baruth, Water Treatment Plant Design, McGraw-Hill, 4th edition, New York, 2005.	1
R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney, Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, 7th edition, McGraw-Hill, New York, 1999.	3
M. Hraste, Mehaničko procesno inženjerstvo, HINUS, Zagreb, 2003.	10

Dopunska literatura

S. Tedeschi, Zaštita voda, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb, 1997.;
V. Koharić, Mehaničke operacije, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb, 1996.;
E. Beer, Priručnik za dimenzioniranje uređaja kemijske procesne industrije, HDKI/Kemija u industriji, Zagreb, 1994.

Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje utvrđenih ishoda učenja

Praćenje kvalitete i uspješnosti izvođenja nastave i usvajanja znanja (vještina), prati se na razini: (1) nastavnika, prihvaćanjem sugestija polaznika i kolega, (2) fakulteta, provođenjem anketiranja polaznika o kvaliteti nastave.

Ostalo (prema mišljenju predlagatelja)