Sadržaj predmeta

Uvod u inženjerstvo okoliša

Šifra:

156461

Kratica:

UUIO

Visoko učilište:

Fakultet strojarstva i brodogradnje

ECTS bodovi:

4.0

Opterećenje:

45(P) + 15(V)

Nositelji:

prof. dr. sc. Davor Ljubas

izv. prof. dr. sc. Hrvoje Juretić

prof. dr. sc. Lidija Ćurković

prof. dr. sc. Slaven Dobrović

Izvođači:

prof. dr. sc. Slaven Dobrović (P)

prof. dr. sc. Davor Ljubas (P)

izv. prof. dr. sc. Hrvoje Juretić (P)

prof. dr. sc. Lidija Ćurković (P)

dr. sc. Maja Zebić Avdičević (V)

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 izvođenja nastave:

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.

Predmet u nastavnom programu:

Šifra studija	Naziv studija	Razina studija	Semestar izvođenja	Obavezni/Izborni
16	Inženjersko modeliranje i računalne simulacije	prijediplomski	5	izborni
20	Brodostrojarski	prijediplomski	5	izborni
21	Industrijsko inženjerstvo i menadžment	prijediplomski	5	izborni
22	Inženjerstvo materijala	prijediplomski	5	izborni
23	Mehatronika i robotika	prijediplomski	5	izborni
151	Dizajn medicinskih konstrukcija	prijediplomski	5	izborni
153	Konstruiranje i razvoj proizvoda	prijediplomski	5	izborni
154	Mehanizmi i roboti	prijediplomski	5	izborni
155	Motori i vozila	prijediplomski	5	izborni
171	Energetika	prijediplomski	5	izborni
172	Procesna tehnika	prijediplomski	5	izborni
173	Termotehnika	prijediplomski	5	izborni
181	Automatika u proizvodnji	prijediplomski	5	izborni
182	Osiguranje kvalitete	prijediplomski	5	izborni
183	Obradni sustavi	prijediplomski	5	izborni
184	Preradba i montaža	prijediplomski	5	izborni
185	Zavarene konstrukcije	prijediplomski	5	izborni
1137	Računalno inženjerstvo	prijediplomski	5	izborni

* predmet se ne predaje u tom semestru

Legenda

P - Predavanja

V - Vježbe