G4021444 - Laboratorio de Enxeñaría Ambiental (Materias optativas Orientación Enxeñaría Ambiental) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 4.50
• Total: 4.5
• Horas ECTS
• Clase Interactiva Laboratorio: 38.00
• Total: 38.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Grao RD 1393/2007
• Departamentos: Enxeñaría Química
• Áreas: Enxeñaría Química
• Centro: Escola Técnica Superior de Enxeñaría
• Convocatoria: 1º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: null

Profesores

Nome	Coordinador
FRANCO URIA, AMAYA.	SI

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo CLE01	Ordinario	Clase Expositiva	NON	NON
Grupo CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	SI	SI
Grupo TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Inglés

Obxectivos da materia
A materia permitirá ós alumnos poñer en práctica no laboratorio aqueles coñecementos adquiridos nas correspondentes materias de teoría (Tecnoloxía do Medio Ambiente, Tratamento de Augas e Prevención e Tratamento da Contaminación Atmosférica) coa finalidade de asentar e repasar a información recibida. O obxetivo xeral desta asignatura é obter unha formación académico-técnica, a nivel de pequena escala de laboratorio e planta piloto, no manexo e operación dos sistemas de tratamento de correntes líquidas e gasosas mais usados. Con isto acadarase que o alumno se familiarice cos equipos e procesos que se poida atopar durante o seu futuro laboral.
Debido a que esta materia se imparte no laboratorio de Plantas Piloto, farase un enfasis especial en aspectos relacionadaos coa Seguridade (utilización de guantes e gafas...) e a Sostenibilidade ( Manexo de correntes residuais,...)
Asemade en algunhas das prácticas (Separación de sólidos de correntes gaseosas, Operación de reactores airlift,...) estudiarase como os datos obtidos se poden utilizar para o Deseño Mecánico de unidades a mayor escala.
Contidos
A materia consta dunha serie prácticas onde se operan plantas a escala piloto e laboratorio coas tecnoloxías de tratamento, tanto físico-químico como biolóxico, mais habituais de efluentes líquidos e gasosos. Ditas prácticas combínanse con outras que teñen un carácter enxeñeril mais marcado.
O programa da materia está dividido en 4 bloques que conteñen un total de 10 prácticas que se indican a continuación:
Bloque I. Tratamento biolóxico de augas residuais
1.- Operación dunha planta piloto de nitrificación/desnitrificación.
2.- Operación dun reactor secuencial discontinuo.
3.- Operación de biorreactores de membranas.
4.- Simulación dunha planta de tratamento de augas residuais urbanas.
Bloque II. Tratamento físico-químico de correntes líquidas
5.- Proceso de oxidación fenton para a decoloración de tintes industriais.
6.- Ozonización.
7.- Planta de ósmose inversa.
Bloque III. Tratamento e caracterización da contaminación atmosférica
8.-Separación de sólidos en suspensión de correntes gasosas.
9.- Mapas de ruido ambiental.
Bloque IV. Caracterización de unidades
10.-Determinación de parámetros de operación dun reactor airlift.

Contidos específicos (por bloques)
A continuación relátanse os contidos de cada práctica así como o que se pretende acadar en cada unha.

Bloque I. Tratamento biolóxico de augas residuais
No estudo da operación dunha planta piloto de nitrificación/desnitrificación vanse repasar os conceptos relativos á eliminación biolóxica dos compostos nitroxenados. Para elo empregarase unha planta modular que permita usa-las configuracións de reactores mais habituais na eliminación de nitróxeno das augas residuais. Para unha configuración dada seguirase a operación do sistema, medindo os parámetros de operación (pH, temperatura, caudal, Osíxeno Disolto (OD), Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV)) e a composición de cada unha das correntes (DQO, NH4+, NO2-, NO3-).
Na operación dun reactor secuencial discontinuo, tratase de caracterizar e optimizar o sistema (tempos de cada fase, estratexia de alimentación...). A tal fín farase un seguimento ós diferentes compostos nitroxenados durante cada unha das etapas de reacción. A optimización do sistema realizarase mediante a programación do PLC que controla as distintas fases de operación.
No biorreactor de membranas estudiarase a vantaxe que representa o emprego deste sistema frente aos decantadores convencionais. Determinarase o coeficiente de permeabilidade da membrana e o fluxo crítico. O seguimento da operación de dito reactor levarase a cabo según a metodoloxía que se mencionou no caso da planta de nitrificación/desnitrificación.
Simulación dunha planta de tratamento de augas residuais urbanas: Mediante o programa EDAR 1.0 obterase a configuración (predesnitrificación, postdesnitrificación, número e volume dos tanques...) e as condicións de operación (Tempo de Retención Celular (TRC), relación de recirculación interna, relación de recirculación de lodos...) óptimas para o tratamento dunha auga residual proposta. Durante o proceso de optimización iranse variando os diferentes parámetros de deseño polo que se poderá observar a importancia de cada un deles na eficacia do sistema.

Bloque II.Tratamento físico-químico de correntes líquidas
O proceso Fenton aplicarase a efluentes que conteñan tintes industriais coa fin de eliminar a súa cor. Determinaranse as condicións óptimas de operación en canto a pH, dose de Fe2+ e H2O2. Unha vez obtidas as condicións óptimas se estudiará la cinética de degradación.

Empregarase ozono como oxidante no tratamento de augas residuais procedentes da industria textil. Realizaranse probas para obter a velocidade de eliminación de cor e estimar a posible aplicabilidade desta tecnoloxía.
Na planta de ósmose inversa tratanse disolucións de NaCl con diversas concentracións. O coeficiente de permeabilidade medirase operando o sistema a unha presión específica con auga pura. Determínase o factor de rechazo e a porcentaxe de recuperación do producto para diversas concentracións salinas. Coas medidas experimentais tamén se calculará a concentración de polarización en función da concentración de soluto na alimentación e o coeficiente.

Bloque III. Tratamento e caracterización da contaminación atmosférica
Na separación de sólidos en suspensión de correntes gasosas determinarase a influencia dos principais parámetros de operación e características dos polvos a separar sobre a eficacia de diversos tipos de separadores. O caudal de gas e aconcentración de solidos serán as variables de operación a variar, mentras que o tamaño de partícula e a densidade da mesma serán as variables da corrente que se van analizar. A medida da concentración de sólidos á entrada e saída, necesaria para o cálculo da eficacia de separación, farase mediante filtrado.
Emprégase un sonómetro para a realización dun mapa de ruidos. Con esta práctica determinaranse os índices de ruido ambiente, en especial o xerado polo tráfico rodado, en zonas previamente definidas e proporanse accións de mellora.

Bloque IV. Caracterización de unidades
Determinación de parámetros de operación dun reactor airlift: Caracterizaranse os parámetros operacionais mais importantes deste tipo de reactores (caudal crítico de gas, tempos de circulación e mestura e coeficiente global de transferencia de materia). Estudiarase como inflúen no funcionamento do sistema a fracción de sólidos presentes, caudal de gas e a xeometría do propio reactor.

Bibliografía básica e complementaria
Bibliografía básica
David Cooper C., Alley F.C. "Air pollution control, a design approach". 3º edition. Waveland press inc., Illinois. (2002).
Metcalf & Eddy Inc. "Wastewater Engineering. Treatment and reuse ". 4ª Edición. Editorial Mc-Graw Hill, (2003).
Bibliografía complementaria
Bueno J.L., Sastre H., Lavín A.G. (Eds) "Contaminación e Ingeniería Ambiental”. Vol. 2: Contaminación atmosférica. Ed. FICYT. Oviedo (1997).
Chisti M.Y. Airlift bioreactors. Elsevier, Londres (1989).
Coulson J.M. e Richardson J.F. “Ingeniería Química”. Vol. 2, 4ª edición. Ed. Butterworth-Heinemann (1991).
Henze, Härremoes and La Cour Jansen, Arvin. "Wastewater Treatment". Springer Verlag, Berlin. (1997).
IAWPRC Scientific and Technical Reports “Activated Sludge Model Nº 1”. IAWPRC, Londres (1986).
Kiely, G. Ingeniería Ambiental. Editorial Mc-Graw Hill, (1999).
Perry R.H., Green D.W., Maloney J.O. "PERRY Manual del Ingeniero Química". 6th Ed. Editorial McGraw Hill (1992).
Wilderer P.A., Irvine R.L. and Goronszy M.C. “Sequencing batch reactor technology”. IAWQ scientific and technical report Nº 10 (2001).

Competencias
Nesta materia o alumno adquirirá ou practicará unha serie de competencias xenéricas, desexables en calquera titulación universitaria, e específicas, propias da enxeñería en xeral ou específicos da Enxeñería Química en particular. Dentro do cadro de competencias que se deseñou para a titulación, se instruirá ós alumnos nas seguintes competencias:

Xerais
•Liderar e traballar eficazmente en equipos interdisciplinares.

Específicas
•Coñecer en profundidade as tecnoloxías, ferramentas e técnicas no campo da enxeñaría ambiental.
•Coñecer e deseñar as operacións unitarias aplicables nos procesos ambientais.
•Deseñar e calcular solucións de enxeñería a problemas ambientais.
•Comparar e seleccionar alternativas técnicas.
Metodoloxía da ensinanza
Ó comenzo do periodo de prácticas correspondente a cada turno de alumnos darase unha visión global da asignatura centrándose nos obxetivos que se pretenden acadar, os diferentes tipos de prácticas que se realizarán e como o alumno debe afronta-la realización da práctica e a elaboración da memoria. Posteriormente os alumnos reciben a información relativa ás normas de seguridade de traballo no laboratorio que deberán ler, entregando a su conformidade asinada.
Para a realización das prácticas os alumnos forman grupos de máximo 3 membros. Espérase que no período de prácticas se realicen entre 4 e 6 prácticas, dependendo da complexidade. Valorarase, preferentemente, a calidade do traballo ó número de prácticas.
Dado o caracter presencial das prácticas, nos se fará uso da aula virtual, pero si se fomentará o uso de follas de cálculo para o tratamento de datos, aspecto especialmente util para a estapolación de resultados a mayor escala.
Finalmente, sproporase a visita a unha pranta depuradora de augas residuais industriais, para que o alumno se familiarice co entorno real onde podería aplicar os coñecementos adquiridos.

Sistema de evaluación
A asistencia do alumno á clase de laboratorio é obrigatoria. Realizarase a avaliación do rendimento do alumno tendo en conta tres aspectos diferentes: Actitude e traballo no laboratorio (30%), calidade da memoria de prácticas (30%) e exame oral, que se efectuará ao final do período de prácticas (40%). Neste ítem avaliarase a calidade da presentación efectuada, a claridade expositiva e a capacidade para responder ás preguntas que lles efectúen os profesores. A calificación do alumno será unha media ponderada dos rendimentos obtidos en cada unha das tres partes nas que se fan evaluacións individuais e para supera-la materia requerirase, ademais que o alumno obteña ó menos 3 puntos en cada un dos apartados avaliados.
Será considerado como Non Presentado aquel alumno que falte a máis dun 20% das horas presenciais da materia.
No caso de non superar a materia na convocatoria de xuño, e tendo realizadas as prácticas, a recuperación consistirá na realización dun novo exame oral en xullo. A continuación (Táboa 1) detállanse os aspectos que se van avaliar na materia así como os criterios seguidos, o modo de aplicación e o valor que representan na nota final.

Táboa 1. Criterios de avaliación.
Valoración Nota mínima
Traballo de laboratorio 30% 3,0
Memoria de prácticas 30% 3,0
Exame 40% 3,0
Global 5,0



Tempo de estudo e traballo persoal
A materia ten unha carga de traballo de 4,5 ECTS, correspondendo 1 crédito ECTS a 25 horas de traballo total, que se reparten da seguinte forma:

Actividade Horas presenciais Factor Traballo persoal TOTAL
Prácticas 38 1,5 57 95
Tutorías 1 1 1 2
Exame 3 4,2 12,5 15,5
TOTAL 42 - 70,5 112,5

Recomendacións para o estudo da materia
Para poder superar esta materia os alumnos necesitan coñecementos matemáticos (métodos numéricos para a resolución de ecuacións e análise estadística de datos) e coñecementos relativos ao tratamento de augas residuais, tratamento de correntes gasosas e mecánica de fluidos.
Ademais é aconsellable que o alumno teña un coñecemento no manexo de Microsoft Word e Excel, así como estea familiarizado no uso de algún programa de simulación. Tamén se recomenda un dominio básico de inglés para facilitar a consulta a libros, artigos científicos e páxinas web.
Observacións
* A lingua principal na impartición de esta materia será o castelan

* E obligatorio o uso de bata de laboratorio e luvas de seguridade.

* A admisión dos alumnos ó laboratorio require coñecer e cumprir coas "Normas xerais das prácticas de seguridade nos laboratorios da USC". Dita información podese atopar en (www.usc.es / estaticos / servizos /sprl/ normalumlab.pdf).

* Se distribuirá información coas normas de seguridade que os estudiantes deben ler e asinar.