Početna stranicaVisoka učilištaKorisničke stranice
Uvod u inženjerstvo okoliša
Kratica: UUIOOpterećenje: 45(P) + 0(A) + 15(L) + 0(K) + 0(TJ) + 0(T) + 0(S) + 0(PRJ) + 0(PK) + 0(SJ) + 0(PP)
Nositelji: prof. dr. sc. Davor Ljubas
izv. prof. dr. sc. Hrvoje Juretić
prof. dr. sc. Lidija Ćurković
izv. prof. dr. sc. Slaven Dobrović
Izvođači: Goran Smoljanić mag. ing. mech. ( Laboratorijske vježbe )
dr. sc. Maja Zebić Avdičević ( Laboratorijske vježbe )
Opis predmeta: Ciljevi predmeta:
Cilj ovog kolegija je upoznavanje studenata s temeljnim načelima u području inženjerstva okoliša. Studenti će naučiti primjenjivati principe bilance mase i energije i pozadinu kemijskih reakcija i fizikalnih fenomena u inženjerskim proračunima. Također će se raspraviti suvremena pitanja poput povezanosti vode i energije, klimatskih promjena i novih zagađivala (nanomaterijali, farmaceutici, sredstva za osobnu njegu i sl.) te razmotriti moguća rješenja ovih problema. Ovim uvodnim kolegijem postavit će se temelji za studente koji će daljnje školovanje usmjeriti prema specijaliziranom području zaštite okoliša.

Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije koje su potrebne za predmet:
ne propisuju se.

Obaveze studenata:
Redovito pohađanje nastave. Redovito pohađanje laboratorijskih vježbi. Rješavanje domaćih zadaća.

Ocjenjivanje i vrednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu:
Tijekom izvođenja nastave ocjenjuju se domaće zadaće (4 zadaće) i aktivnost na nastavi što čini 20% konačne ocjene. Preostalih 80% konačne ocjene temelji se na dva kolokvija (50%) i na završnom ispitu (30%).

Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje izlaznih znanja, vještina i kompetencija:
U skladu s politikom osiguravanja kvalitete.

Nakon uspješno savladanog kolegija student će moći (ishodi učenja):
Razumijevanje glavnih sastavnica okoliša (zrak, voda, tlo) kao i učinaka globalnih i lokalnih hidroloških i srodnih ciklusa na njih.
Primjenjivanje modela bilance mase na široki spektar problema onečišćenja okoliša, uključujući površinske vode, podzemne vode i zrak.
Primjenjivanje koncepata kemijske ravnoteže, stehiometrije i kemijske kinetike za rješavanje problema u zaštiti okoliša.
Razumijevanje glavnih aspekata postojećih i nadolazećih tehnologija obrade vode i zraka i njihovo primjenjivanje na praktične proračune elemenata tehničkih sustava u zaštiti okoliša.
Usvajanje osnovnih inženjerskih znanja koja se odnose na analizu životnog ciklusa (LCA) tvari i izrade sustava upravljanja okolišem.

Predavanja
1. Definiranje inženjerstva okoliša. Sastavnice okoliša. Jedinice koncentracije. Molaritet. Normalitet. Iskazivanje koncentracija čestica u vodi i zraku.Pregled raspona koncentracija koje se uobičajeno susreću u otpadnim vodama, površinskim i podzemnim vodama i atmosferi.
2. Osnove kemije okoliša. Aktivitet i koncentracija. Ionska jakost. Kemijska kinetika (reakcije nultog, prvog, drugog i pseudoprvog reda). Utjecaj temperature na konstantu brzine reakcije.
3. Kemijska termodinamika i ravnoteža. Gibbsova slobodna energija. Računanje promjene Gibbsove slobodne energije pri standardnim uvjetima i uvjetima okoline. Povezanost slobodne energije i konstante ravnoteže.
4. Ravnotežni procesi. Raoultov zakon. Henryev zakon. Kiseline i baze. Ravnotežne konstante. Acidobazna ravnoteža. Karbonatni sustav, alkalitet i puferski kapacitet. Otapanjetaloženje.
5. Adsorpcija. Freundlichova izoterma. Langmuirova izoterma. Aktivni ugljen. Redoks reakcije.
6. Bilanca energije. Zemljina energetska bilanca. Termičko onečišćenje okoliša. Rashladni tornjevi bilance energije i mase. Difuzija. Fickov zakon. Molekulska difuzija.
7. Hidrološki ciklus. Biogeokemijski ciklusi. Kvaliteta prirodnih voda.
8. Karakter i podjela suspendiranih tvari. Organske tvari, svojstva, kategorizacija, postupci mjerenja, razgradni putovi. Otopljeni kisik i biokemijska potrošnja kisika u rijekama (deoksigenacija). Bilanca mase kisika (StreeterPhelpsov model).
9. Turbulentna i mehanička disperzija, Stokesov zakon. Gravitacijsko taloženje za separaciju suspendiranih tvari. Sklonosti i otpori taloženju. Model horizontalnog taložnika, model lamelnog taložnika. Flotacija suspendiranih tvari.
10. Postupci aeracije i otplinjavanja. Aeracija vode, model otapanja kisika, efikasnost aeracijskih postupaka. Pojave na kontaktu plinske i kapljevite faze, Henryev zakon, model reaktora za ispiranje dimnih plinova.
11. Otpadne vode, bilanca vode, materije i energije. Energetska i hranidbena vrijednost komunalnog mulja, bioplinska postrojenja. Biogoriva.
12. Kruti otpad. Materijalna i energetska bilanca civilizacije. Gospodarenje otpadom i održivost. Postupci gospodarenja otpadom, utjecaj na resurse i zagađenje okoliša. Vrijednosti recikliranja funkcije, forme, materija i energija.
13. Onečišćivanje okoliša iz prometnog sektora utjecaj prometnih sredstava i pogonskog goriva. Obrada ispušnih plinova motora s unutarnjim izgaranjem katalitički konvertori, filtri za uklanjanje čestica (DPF). EURO norme.
14. Metodologije za procjenu utjecaja na okoliš. Analiza životnog ciklusa (LCA Life Cycle Assessment) tvari prema normama ISO 14040 i 14044. Analiza životnog ciklusa u zaštiti okoliša.
15. Sustavi upravljanja okolišem EMAS, ISO 14001. Aspekti okoliša. Određivanje značajnih aspekata okoliša i utjecaja na okoliš.

Vježbe
1. Analitika 1 (pH, vodljivost, mutnoća, tvrdoće vode)
2. Analitika 2 (priprema titracijskih otopina kompleksometrija, redoks reakcije, acidobazne reakcije)
3. Analitika 3 (mjerenje otopljenih plinova u vodi)
4. Određivanje titracijskih krivulja, alkaliteta i aciditeta
5. Adsorpcija 1 (priprema uzoraka i pokretanje procesa adsorpcije na aktivnom ugljenu)
6. Adsorpcija 2 (mjerenje i bilježenje rezultata adsorpcije na aktivnom ugljenu)
7. Adsorpcija 3 modeliranje na temelju eksperimentalnih podataka (adsorpcijske izoterme).
8. Određivanje ukupno otopljenih (TDS)i ukupno suspendiranih tvari (TSS). Određivanje sadržaja organskog ugljika i specifične UV apsorbancije
9. Gravitacijsko taloženje, Jar testovi, Taloženje po Imhoffu
10. Laboratorijska demonstracija postupaka aeracije i otplinjavanja
11. Analitički postupci za otpadne vode 1: određivanje parametara otpadnih voda BPK, KPK, suspendirane tvari
12. Analitički postupci za otpadne vode 2: određivanje parametara otpadnih voda UOU, fosfati, nitrati, ukupni N
13. Demonstracija tehnologija za obradu otpadnih voda membranska filtracija, napredni oksidacijski postupci (3. stupanj obrade)
14. Uvod u rad na LCA softwareu 1
15. Uvod u rad na LCA softwareu 2
Jezici na kojima se održava nastava: Hrvatski
Obavezna literatura:
1. vanLoon, G., Duffy, S. J., Environmental Chemistry - A Global Perspective, Oxford University Press, New York, 2011
2. Lee, C.C., Lin, S. Handbook of environmental engineering calculations. New York, McGraw-Hill, 2007.
3. Gruden, D.C. Traffic and environment. Berlin; London, Springer, 2003.
Preporučena literatura:
4. Hites, Ronald A., and Jonathan D. Raff. Elements of environmental chemistry. John Wiley & Sons, 2013.
5. Clair, N. Sawyer, L. M. Perry, and F. Parkin Gene. Chemistry for environmental engineering and science. Mcgraw-Hill, New York, 2003.
6. Mihelcic, James R. Fundamentals of environmental engineering. John Wiley, 1999.
Legenda
P - Predavanja
SJ - Vježbe iz stranog jezika
PP - Predavanja
A - Auditorne vježbe
L - Laboratorijske vježbe
K - Konstrukcijske vježbe
TJ - Vježbe tjelesnog odgoja
T - Terenske vježbe
S - Seminar
PRJ - Projektantske vježbe
PK - Vježbe u praktikumu
* - Predmet se ne polaže
Srce - Sveučilišni računski centar Sveučilišta u Zagrebu