Lidia Bartoszek, studentka Wydziału Inżynierii Środowiska PWr prowadzi badania we wrocławskim Afrykarium. Mają pomóc w zwiększeniu efektywności oczyszczania wody w basenach hipopotamów, pingwinów i innych słodkowodnych zwierząt

Tytuł inżyniera Lidia Bartoszek zdobyła na Politechnice Śląskiej, kończąc kierunek Ochrona Środowiska o specjalności Ekotoksykologia i biomonitoring. Studia magisterskie zaczęła już na Politechnice Wrocławskiej na specjalizacji Systemy oczyszczania wód i gleb.

Swoją pracę magisterską „Oczyszczanie wody do specyficznych zastosowań dla biotopów wód słodkich we wrocławskim Afrykarium” pisze pod kierunkiem dr inż. Elżbiety Grochulskiej-Segal, a badania prowadziła od kwietnia do końca maja.
– W Afrykarium wykorzystywane jest ponad 15 mln litrów wody. Placówka dąży do tego, żeby zminimalizować jej zużycie, przeprowadzając odpowiedni odzysk i oczyszczanie – tłumaczy studentka. – Obecnie proces ten znajduje się na etapie testowania nowych rozwiązań. Polega to na dołączaniu dodatkowych elementów filtracyjnych do istniejącego systemu oraz modernizacji i regulacji istniejących. Przygotowując pracę magisterską, tym właśnie się zajmowałam. Szukałam sposobów modernizacji układów oczyszczania, proponując przy tym nowe rozwiązania.

W Afrykarium prezentowane są zbiorniki z wodą słodką i słoną oraz kręgowce i bezkręgowce je zamieszkujące. Wszystkie przebiegające w zbiornikach procesy generują zanieczyszczenia, które muszą być z nich usunięte. Dzieje się to za pośrednictwem układów rur, filtrów i pomp specjalnie zaprojektowanych dla danego biotopu.

Proces oczyszczania wody, czyli filtracja odbywa się głównie w ciśnieniowych filtrach piaskowych,  gdzie zostają zatrzymane wszystkie zanieczyszczenia mechaniczne. Następnie woda wraca do zbiornika ekspozycyjnego. Zanieczyszczenia są z kolei usuwane z filtrów poprzez ich płukanie i wyrzucenie wody brudnej do zbiorników cieczy osadowej. Badania prowadzone przez Lidię Bartoszek miały związek tylko ze zbiornikiem z wodą słodką. Ma on około ośmiu metrów głębokości i trafia do niego woda z wybiegów zajmowanych przez hipopotamy, manaty, kotiki i pingwiny, a także biotopy „Jezior Tanganika i Malawi”.

Gdy zanieczyszczona woda po płukaniu filtrów, trafi do zbiornika cieczy osadowej, to rozpoczyna się trwający około dwie godziny proces sedymentacji, czyli opadania zawiesiny. Następnie woda jest zasysana przez znajdujący się na powierzchni cieczy osadowej pływak, transportowana do prefiltrów, a następnie do modułu membranowego (woda w Afrykarium jest oczyszczana w systemie modułów membranowych).

Trzy obszary badawcze
Badania prowadzone przez Lidię Bartoszek dotyczyły trzech tematów – czasu sedymentacji, badania prefiltrów użytych przed procesem oczyszczania na membranie oraz badania wielkości cząstek osadu trafiających do zbiornika.

– Wyniki dotyczące czasu sedymentacji są już gotowe i okazuje się, że cały proces można skrócić o połowę. Dzięki temu oszczędza się nie tylko czas, ale można także odzyskać więcej wody i, przy odpowiedniej modyfikacji filtrów, przesłać jej więcej na układ membranowy. Mam nadzieję, że zaproponowane przeze mnie rozwiązania zostaną wdrożone, choć zanim to nastąpi, konieczne może się okazać powtórzenie badań – mówi Bartoszek.

Próbki do analizy były pobierane dwa razy w czasie trwania badań przy pomocy specjalnego próbkopobieraka z różnych głębokości i o różnym czasie, aby móc wybrać próbę reprezentatywną. Następnie zostały zbadane przy pomocy urządzenia wykorzystującego dyfrakcję laserową na Uniwersytecie Przyrodniczym z pomocą dr inż. Pawła Wiercika.

Badania prefiltrów studentka przeprowadziła w związku z koniecznością poprawy efektywności ich działania. Do Afrykarium trafiły bowiem nowe prefiltry wykorzystywane przed dostaniem się na moduł membranowy. Zadaniem studentki było przebadanie wody przed dostaniem się do prefiltra, po jego opuszczeniu oraz po zakończeniu całego procesu mikrofiltracji.

– Okazało się, że działający pojedynczo prefiltr nie zdał egzaminu i dopiero montaż kilkustopniowego układu mógłby poprawić wyniki. Niestety koszty całego układu prefiltrów znacznie przewyższają inne dużo tańsze urządzenia oczyszczania wody. Przekazałam do Afrykarium swoje propozycje modernizacji obecnie działającego filtru, ale decyzja, czy wejdą one w życie zależy, już od władz ośrodka – dodaje studentka.

Trzeci temat badawczy, które będzie jeszcze kontynuowany, dotyczy wielkości cząstek osadów, jakie dostają się do zbiornika z akwenów zwierząt. Różnią się one od siebie wielkością i mają ogromny wpływ na żywotność mambrany używanej w procesie oczyszczania wody.

– Każda membrana ma określoną wielkość porów i gdy pory zaczynają się zatykać, trzeba ją płukać chemicznie. Niestety płukanie chemiczne daje tylko chwilową poprawę, więc gdy pory będą mocniej zanieczyszczone, to wówczas konieczna jest jej wymiana, a to bardzo kosztowny proces. Moje badania są o tyle ważne, że jeśli dowiemy się jakiej wielkości są cząstki osadu, to będziemy mogli dobrać do nich odpowiednie prefiltry, których wysoka efektywność pozwoli ochronić  membranę. Warto zaznaczyć, że eksploatacja i wymiana filtrów jest dużo tańsza niż wymiana membrany – tłumaczy Bartoszek.

Badania wielkości cząstek osadu studentka prowadziła dzięki pomocy dr inż. Kamila Janiaka z Wydziału Inżynierii Środowiska PWr na Uniwersytecie Przyrodniczym i we współpracy z dr inż. Pawłem Wiercikiem. – Obserwacje i wyniki badań poznam już niedługo, po kompletnej analizie danych. Urządzenie działa w taki sposób, że nie daje od razu jednoznacznych wyników o wielkości cząstek, pozwala jedynie na stwierdzenie, jaki jest udział procentowy danej cząsteczki na konkretnej głębokości. Konieczna jest więc głębsza analiza danych i mam nadzieję, że z pomocą dr. Pawła Wiercika damy radę ją przeprowadzić. Zastosowanie odpowiedniego układ filtrów we wrocławskim Afrykarium jest konieczne, aby wyłapać różne wielkości cząstek tak, by na membranę dostawała się już klarowna ciecz – wyjaśnia.

Badania były zostały przeprowadzone we współpracy m.in. z kierownikiem Afrykarium Krzysztofem Krawczykiem oraz zespołem Mistrzów Zmiany, czyli technologów zajmujących się obsługą urządzeń związanych z oczyszczaniem wody. – Ich realizacja nie byłaby także możliwa  bez pomocy mojej promotor dr inż. Elżbiety Grochulskiej- Segal – zakończyła studentka.

Żółw Stefan i mała Zumba
We wrocławskim Afrykarium znajduje się ponad sto różnych gatunków ryb, gadów i ssaków, nic więc dziwnego, że w trakcie badań zwierzęta można było spotkać niemal na każdym kroku. Podczas pobierania próbek nasza studentka miała okazję poznać m.in. żółwia Stefana i odwiedziła także hipopotamy.

– Jeśli chodzi o wodę, to cały kompleks Afrykarium spełnia wszystkie wymagania. Najlepszym dowodem na to, że zwierzęta czują się tam dobrze, jest fakt, że się rozmnażają. Gdy prowadziłam swoje badania, w ośrodku urodził się m.in. mrównik, pingwin, który otrzymał imię Janush, a przed kilkoma tygodniami hipopotamica Zumba – dodaje.

Lidia przyznaje, że zastanawia się nad pozostaniem na uczelni, ale z drugiej strony podczas pobytu w Afrykarium zauważyła, że bardzo podoba jej się to, co tam robi. - Lubię zwierzęta i zawsze chciałam pracować w fokarium lub w innej tego typu placówce – przyznaje studentka.

W Afrykarium pracuje już absolwentka Wydziału Chemicznego naszej uczelni – Dorota Smolarek, która systematycznie bada wodę w ośrodku.

Afrykarium we Wrocławiu to unikatowy na skalę światową kompleks przedstawiający różne ekosystemy związane ze środowiskiem wodnym Czarnego Kontynentu. W 19 akwariach i basenach prezentowane są zwierzęta zamieszkujące plaże i rafę koralową Morza Czerwonego, rzekę Nil, krainę Wielkich Rowów Afrykańskich, głębię Kanału Mozambickiego, plaże Wybrzeża Szkieletów (Namibia) i Dżunglę dorzecza Kongo.
Michał Ciepielski