Laboratorium

Laboratorium Oceny Jakości Wody i Ścieków działające przy Katedrze Inżynierii Sanitarnej i Gospodarki Wodnej realizuje badania wykonywane w zakresie prowadzonych zajęć dydaktycznych, prac dyplomowych oraz doktorskich, prac naukowo-badawczych oraz badań statutowych. Wykonywane analizy obejmują badania fizykochemiczne wody, ścieków, osadów ściekowych oraz osadu czynnego, a także badania mikrobiologiczne wody i ścieków. Obejmują one w szczególności:

• podstawowe pomiary fizykochemiczne, tj. pH, temperatura, tlen rozpuszczony, przewodność, barwa, zapach, mętność oraz zagniwalność;
• chemiczne oraz biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT, BZT);
• zawiesina ogólna, rozpuszczone substancje mineralne i lotne, strata przy prażeniu, pozostałość po prażeniu, sucha pozostałość;
• związki fosforu (fosfor całkowity, ortofosforany);
• związki azotu (azot ogólny, azot całkowity, azot amonowy, azot azotynowy, azot azotanowy);
• zasadowość ogólna, zasadowość mineralna wobec fenoloftaleiny;
• oznaczenie chlorków metodą Mohra;
• oznaczenie twardości ogólnej oraz koncentracji wapnia metodą wersenianową;
• oznaczenie siarczanów i magnezu metodą miareczkową;
• testy NIR oraz OUR;
• określenie ogólnej liczby kolonii bakterii przy pomocy metody posiewu płytkowego;
• ilościowe oznaczenie bakterii z grupy Coli oraz bakterii Escherichia Coli;
• wykrywanie i oznaczanie ilościowe enterokoków kałowych;
• identyfikacja bakterii Legionella.

Laboratorium wyposażone jest w nowoczesną aparaturę, która spełnia obowiązujące standardy badań laboratoryjnych. Laboratorium składa się z trzech pomieszczeń. Dwa z nich zlokalizowane są na niskim parterze budynku Jubileuszowego UR (al. Mickiewicza 24/28).

Jest to sala laboratoryjna nr 004, przedstawiona na fot. 1 (logistycznie podzielona na trzy funkcjonalne części) oraz przynależne do niej pomieszczenie przeznaczone do badań mikrobiologicznych (fot.2).

Fot. 2. Widok ogólny pomieszczenia przeznaczonego do badań mikrobiologicznych

Trzecie pomieszczenie wchodzące w skład laboratorium, tzw. modelarnia (fot. 3) znajduje się w przyziemiu budynku.

Fot. 3. Widok ogólny modelarni

Każde z pomieszczeń posiada niezbędną aparaturę umożliwiającą realizację badań naukowych pracowników Katedry oraz badań prowadzonych w ramach prac dyplomowych magisterskich, a także praz doktorskich. W sali laboratoryjnej nr 004 oprócz możliwości wykonywania badań naukowych, możliwa jest także realizacja zajęć dydaktycznych w ramach ćwiczeń laboratoryjnych. Służy do tego pierwsze pomieszczenie (fot. 1), natomiast w dwóch pozostałych przechowywana jest aparatura kontrolno-pomiarowa. W modelarni znajdują się natomiast stanowiska przeznaczone do badań modelowych (fot. 4), które często poprzedzają badania prowadzone w terenie.

Fot. 4. Stanowiska do badań modelowych skuteczności oczyszczania ścieków metodą MBBR oraz filtracji

Znajdująca się w laboratorium aparatura dostępna jest zarówno dla pracowników naukowo-dydaktycznych Katedry, jak i studentów realizujących badania, którzy prowadzą je po odpowiednim przeszkoleniu i pod nadzorem osoby prowadzącej zajęcia. Nadzór nad badaniami laboratoryjnymi realizowanymi w ramach prac dyplomowych czy prac doktorskich, pełnią promotorzy tych prac.

Zestaw OxiTop Box do oznaczania BZT

Mętnościomierz 2100Q is

Spektrofotometr PhotoLab 7100 VIS

Licznik kolonii bakterii

Mikroskop polaryzacyjny SCIENCE S

Piec muflowy LE/14/11/B150 i mineralizator NANOCOLOR VARIO 4

W ramach zajęć dydaktycznych realizowanych w laboratorium, studenci nabywają umiejętności praktyczne w przeprowadzaniu badań laboratoryjnych, wykorzystując większość aparatury będącej na wyposażeniu laboratorium. Studenci po odpowiednim instruktażu samodzielnie wykonują oznaczenia właściwości wody i ścieków. Zajęcia dydaktyczne odbywające się w formie ćwiczeń laboratoryjnych są realizowane w ramach następujących przedmiotów:

• Technologia wody i ścieków (I.3s.TWS.SI.A1.IISXZ),
• Technologia wody i ścieków (I.F3s.TEWOS.NI.IISZ0,
• Laboratoryjna ocena jakości wody i ścieków (I.LABWOD.KD.IISXX),
• Rozwiązania techniczne w uzdatnianiu wody (I.RTW.A1.SI.IISXX0),
• Uzdatnianie wody (I.UZDAT.NI.IISXX),
• Uzdatnianie wód do celów wodociągowych (I.WODAW.WB.IISM),
• Przeróbka i zagospodarowanie osadów ściekowych (I.2s.OSAD.SM.IISXZ ),
• Praktyka laboratoryjna – w ramach programu Erasmus+ (I.PRAKT.SI.IIERA).

Celem ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu „Technologia wody i ścieków” jest zapoznanie studenta z metodami oznaczania parametrów organoleptycznych oraz fizykochemicznych wody i ścieków, a w szczególności metodami: pomiaru odczynu oraz oznaczania kwasowości i zasadowości wody, a także oznaczania jonów Ca+2, Mg+2, HCO3- i Cl-. Jednym z głównych celów tych zajęć jest również doskonalenie techniki miareczkowania alkacymetrycznego, kompleksometrycznego oraz strąceniowego; zapoznanie z rodzajem substancji rozpuszczonych, koloidalnych oraz zawiesin w wodzie i ściekach (na przykładzie zawiesiny ogólnej i suchej pozostałości); ocena zdolności do opadania zawiesin w leju Imhoffa; zapoznanie z urządzeniami wykorzystywanymi do mechanicznego oczyszczania ścieków i zanieczyszczeniami usuwanymi w tych procesach, ocena procesu sedymentacji; zapoznanie z metodami oznaczania substancji organicznych w wodzie i ściekach (ChZT, BZT5, tlen rozpuszczony); ocena biologicznego usuwania węgla ze ścieków; zapoznanie z metodami oznaczania azotu ogólnego, azotu amonowego, azotu azotanowego (III) oraz azotu azotanowego (V); ocena biologicznego usuwania azotu ze ścieków.
Na zajęciach laboratoryjnych z przedmiotu „Laboratoryjna ocena jakości wody i ścieków” studenci zapoznają się z wykonywaniem oznaczeń wybranych wskaźników fizykochemicznych wody i ścieków przy zastosowaniu zarówno metod tradycyjnych (analiza miareczkowa) jak i przy zastosowaniu nowoczesnych metod instrumentalnych. Celem ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotów „Rozwiązania techniczne w uzdatnianiu wody”, oraz „Uzdatnianie wody” jest zapoznanie studentów z istotą procesu koagulacji; dobór optymalnego odczynu prowadzenia procesu koagulacji dla ustalonego rodzaju koagulantu przy jego dawce optymalnej; dobór optymalnego rodzaju koagulantu do usuwania barwy z wody oraz dobór optymalnej dawki koagulantu podczas uzdatniania wody do spożycia. Studenci na zajęciach laboratoryjnych zapoznają się również z metodami uzdatniania wody z zastosowaniem piasku kwarcowego (usuwanie mętności), węgla aktywnego (usuwanie barwy) oraz naturalnego i sztucznego złoża jonitowego.
Ćwiczenia laboratoryjne z przedmiotu „Uzdatnianie wód do celów wodociągowych” obejmują dobór układu technologicznego w celu usuwania żelaza w zależności od związku w jakim występuje oraz pH wody.
Podczas ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu „Przeróbka i zagospodarowanie osadów ściekowych” studenci wykonują analizę mikrobiologiczną osadu oraz test OUR (aktywności oddechowej osadu czynnego).

Laboratorium dysponuje aparaturą przenośną (mierniki wielofunkcyjne różnych typów) wykorzystywaną podczas pomiarów terenowych, następujących parametrów fizykochemicznych wody i ścieków: temperatura, pH, przewodność elektrolityczna właściwa, potencjał utleniająco-redukcyjny, tlen rozpuszczony, jony Cl- i in. Sprzęt ten jest wykorzystywany podczas prowadzenia zajęć terenowych z przedmiotów:

• Ćwiczenia terenowe: Podstawy nauk o Ziemi i hydrogeologia (I.2s.TPNZH.SI.IISXZ
• Ćwiczenia terenowe - Hydrometria i hydrogeologia (I.HYDROT.SI.IGWX).

W ramach ww. przedmiotów studenci wykonują pomiary wybranych parametrów fizykochemicznych wód podziemnych (źródła) i powierzchniowych w celu określenia typu wody (wody słodkie/mineralne), przybliżonych warunków krążenia tych wód oraz warunków geochemicznych. Dodatkowo, do realizacji zajęć z przedmiotów:

• Podstawy nauk o Ziemi i hydrogeologia (I.2s.PNOZH.SI.IISXZ),
• Geologia inżynierska i hydrogeologia (I.3s.GEINH.SI.IGWZ),

wykorzystywany jest małośrednicowy świder penetracyjny z zestawem wymiennych końcówek do różnych rodzajów skał. Na podstawie tych badań studenci opracowują profil geotechniczny podłoża gruntowego oraz określają wartość współczynnika filtracji dla analizowanych skał.

W laboratorium wykonywane są oznaczenia fizykochemiczne wody i ścieków w zakresie prac dyplomowych i doktorskich, prowadzonych głównie w Katedrze Inżynierii Sanitarnej i Gospodarki Wodnej. Zakresy merytoryczne prac dyplomowych wykonanych z wykorzystaniem badań laboratoryjnych są w dużej części zbieżne z zainteresowaniami badawczymi pracowników naukowo-dydaktycznych Katedry. Poniżej przedstawiono wybrane prace dyplomowe zrealizowane z wykorzystaniem badań prowadzonych w laboratorium:

• 55417, Analiza wybranych aspektów funkcjonowania oczyszczalni ścieków w Szczawnicy po modernizacji, 2017;
• 60219, Analiza skuteczności procesu oczyszczania ścieków w reaktorze biologicznym - badania modelowe, 2018;
• 60740, Proces oczyszczania ścieków z zastosowaniem niekonwencjonalnego wypełnienia reaktora biologicznego, 2018;
• 60213, Wpływ wybranych parametrów eksploatacyjnych na funkcjonowanie reaktora biologicznego - badania modelowe, 2018.
• 61932, Niezawodność usuwania zanieczyszczeń w oczyszczalniach przydomowych z reaktorem porcjowym SBR, 2019.

Wyniki badań laboratoryjnych są wykorzystywane także w pracach dyplomowych prowadzonych przez pracowników innych jednostek Wydziału Inżynierii Środowiska i Geodezji. Są to przykładowo:

• 58838, Jakość i walory użytkowe wody zbiorników pożwirowych zasilanych wodami Dunajca, 2018;
• 58798, Jakość i walory użytkowe wody zbiorników pożwirowych zasilanych wodami przypowierzchniowymi, 2018;
• 63823, Różne sposoby oceny zagrożenia eutrofizacją sztucznych zbiorników wodnych, 2019.

Prace doktorskie realizowane z wykorzystaniem wyników badań prowadzonych w laboratorium:

• Skuteczność oczyszczania ścieków w modelu reaktora przepływowego ze złożem ruchomym. 2017;
• Skuteczność oczyszczania ścieków w filtrach o przepływie pionowym z wypełnieniem zeolitowym, keramzytowym i piaskowym. 2017;

Skuteczność oczyszczania ścieków w przydomowej oczyszczalni z wykorzystaniem reaktora wypełnionego płatkami PET. (w realizacji).

W ramach Koła Naukowego Inżynierii Środowiska – Sekcja Wodociągów i Kanalizacji prowadzone są badania, w których wykorzystywana jest aparatura przenośna laboratorium. Badania te obejmowały m. in. „Ocenę dynamiki zmian wybranych wskaźników hydrologicznych oraz fizykochemicznych właściwości wody Potoku Leśnickiego", a ich efektem był referat wygłoszony na Uczelnianej Sesji Kół Naukowych Uniwersytetu Rolniczego. Podczas badań dokonywano pomiarów: prędkości przepływu wody w wybranych przekrojach wodowskazowych, wielkości przepływów, odpływów jednostkowych, pH, temperatury wody i zawartości tlenu rozpuszczonego w wodzie. Innym przykładem badań prowadzonych w ramach Koła Naukowego, były badania obejmujące analizę roli stawów rybnych w eliminacji zanieczyszczeń wód.

W laboratorium realizowane są prace badawcze w ramach projektów krajowych i międzynarodowych, a także zlecone przez instytucje i firmy zewnętrzne. Wyniki tych badań są często przedmiotem zgłoszeń patentowych i wdrożeń wybranych rozwiązań w terenie. Poniżej wymieniono ważniejsze projekty oraz przykłady współpracy Katedry z otoczeniem społeczno-gospodarczym:

• „Realization of a stock flow oriented wastewater and waste material management concept in exposed position in consideration of object specific, location bound and ecological marginal conditions”, nr DBU25007;
• „Wpływ wód przypadkowych na pracę wiejskich oczyszczalni ścieków”, nr N N305 073236;
• „Możliwości zastosowania zeolitów w przydomowych oczyszczalniach ścieków”, nr BM-4353/KISiGW/2015;
• „Wpływ obciążenia hydraulicznego i temperatury ścieków na procesy redukcji wskaźników zanieczyszczeń w hydrofitowej oczyszczalni ścieków” nr BM-2311/KISiGW/2018;
• współpraca z firmą BLUE WATER z Brzezinki k/Krakowa w zakresie innowacyjnych rozwiązań wykorzystujących pogłębione utlenianie do procesu oczyszczania ścieków; efektem prac jest zgłoszenie patentowe nr P.426992 pt. „Urządzenie do przygotowywania wzbogaconego promieniami UV nadtlenku wodoru (H2O2) do zastosowań szczególnie w oczyszczaniu ścieków trudno rozkładalnych biologicznie”;
• współpraca z firmą HABA z Grodziska Wielkopolskiego w zakresie innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych i instalacyjnych w przydomowych oczyszczalniach ścieków; obecnie są prowadzone prace nad wdrożeniem patentu zgłoszonego do Urzędu Patentowego RP pod nr P.413973 pt. „Sposób zdalnego monitoringu jakości ścieków oczyszczonych w przydomowych oczyszczalniach ścieków i układ do stosowania tego sposobu”.

W laboratorium realizowane są również prace badawcze w ramach badań zamawianych:
Firma Elektro Bogusław Bargieł: „Opracowanie innowacyjnego reaktora/filtra biologicznego przydomowej oczyszczalni ścieków pracującego w oparciu o materiał z tworzywa sztucznego z recyklingu”, nr POIR.02.03.02-18-0025/19 - badania realizowane w ramach programu Program Operacyjny Inteligentny Rozwój Oś priorytetowa 2. Wsparcie otoczenia i potencjału przedsiębiorstw do prowadzenia działalności B+R+I działanie 2.3. Proinnowacyjne usługi dla przedsiębiorstw Etap I usługowy - konkurs ogólny poddziałanie 2.3.2 Bony na innowacje dla MŚP.

W Laboratorium Oceny Jakości Wody i Ścieków znajduje się następująca aparatura:

• pH-metr CP-251,
• zestaw pH-tlenomierz CX-315,
• zestaw pH-tlenomierz CPO-401 wraz z czujnikiem tlenowym COG-1,
• konduktometr CX-401,
• mętnościomierz 2100Q is,
• zestaw OxiTop-I IS 6 oraz zestaw OxiTop Box do oznaczania BZT,
• szafa termostatyczna ST 2/A/40,
• cieplarka SOLID.LINE BD-S115 Z N,
• pompa membranowa próżniowa chemoodporna KNF,
• mikroskop polaryzacyjny SCIENCE S,
• licznik kolonii bakterii LKB 200,
• autoklaw TINGET STE8L,
• waga WS 220/C/2 oraz waga WPS 600/C,
• suszarka elektryczna laboratoryjna KBC-65 G,
• piec muflowy LE 14/11/B150,
• termoreaktor CR2010/G,
• mineralizator NANOCOLOR VARIO 4,
• fotometr PhotoLab S 12-A,
• spektrofotometr Aquanal Spectro 3,
• spektrofotometr PhotoLab 7100 VIS,
• homogenizator Silent Crusher M z akcesoriami,
• zestaw do miareczkowania,
• zestaw do filtracji,
• destylator elektryczny DE-10.

Modelarnia wyposażona jest w stanowiska do stacjonarnych badań modelowych:

• stanowisko do badań modelowych służące do oceny skuteczności oczyszczania ścieków metodą MBBR,
• stanowisko do badań modelowych służące do oceny skuteczności oczyszczania ścieków w oparciu o złoże filtracyjne,
• stanowisko do badania filtrów wypełnionych płatkami PET.