Nagroda Gdańskiego Towarzystwa Naukowego

Dr inż. Jakub Drewnowski z Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska otrzymał doroczną nagrodę Gdańskiego Towarzystwa Naukowego i Prezydenta Miasta Gdańska dla młodych pracowników nauki. Wręczenie pamiątkowych dyplomów odbyło się 15 maja.

Naukowiec pracuje nad możliwościami usprawnienia procesów usuwania związków biogennych w oczyszczalniach ścieków. Wspomniane substancje, a konkretnie azot i fosfor, które wprowadzane są do środowiska poprzez nieodpowiednie oczyszczanie ścieków, zaburzają naturalną równowagę w jeziorach i innych wodach powierzchniowych. 

Kapituła nagrody doceniła cykl publikacji na temat „modelowania matematycznego hydrolizy substratu wolnorozkładalnego na podstawie badań kinetyki procesów biochemicznych zachodzących w komorach osadu czynnego".

Laureat w czerwcu skończy 33 lata, a ma już na swoim koncie ponad czterdzieści krajowych i międzynarodowych publikacji (pięć samodzielnych, pozostałe jako współautor). Sześć artykułów zostało opublikowanych (a kolejne zgłoszono do druku) w prestiżowych czasopismach z tzw. listy Journal Citation Reports. Drewnowski uczestniczył w wielu konferencjach i sympozjach m.in. w 5. Międzynarodowej Konferencji Stowarzyszenia Wodnego IWA w Sydney.

W swoim dorobku naukowym posiada ważne wyróżnienia i stypendia. Warto wspomnieć choćby fakt, że w 2009 roku zdobył stypendium „InnoDoktorant”. W  2010 roku otrzymał prestiżową nagrodę w konkursie dla Młodych Badaczy podczas 8. Kongresu Naukowego Societas Humboldtiana Polonorum. Rok później został laureatem nagrody Rektora PG dla Młodych Pracowników Nauki przyznawanej za szczególne osiągnięcia naukowe. Natomiast w roku 2013 dostał stypendium w ramach „Projektu rozwoju interdyscyplinarnych studiów doktoranckich na Politechnice Gdańskiej w obszarach kluczowych w kontekście celów Strategii Europa 2020”.

Kierownikiem Katedry Inżynierii Sanitarnej, w której pracuje dr Drewnowski jest prof. Jacek Mąkinia, prorektor ds. współpracy i innowacji PG.

– Wieloletnie badania prof. Mąkini w dziedzinie modelowania matematycznego procesów osadu czynnego oraz wspólna praca przy realizacji dotychczasowych projektów badawczych (m.in. MNiSW, Norweski Mechanizm Finansowy, Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka) pozwoliły mi zdobyć niezbędne doświadczenie – podkreśla laureat.

 

O pracy naukowej opowiada dr inż. Jakub Drewnowski

Modelowanie matematyczne staje się nieodłącznym narzędziem w projektowaniu i codziennej eksploatacji oczyszczalni ścieków, opartych na technologii osadu czynnego.

Obecnie standardem w światowej nauce, jak i praktyce inżynierskiej jest modelowanie matematyczne kinetyki procesów biochemicznych za pomocą modeli osadu czynnego z tzw. grupy ASM (z ang. Activated Sludge Model). Ich opublikowanie po raz pierwszy przez grupę roboczą Międzynarodowego Stowarzyszenia Wodnego IWA (z ang. International Water Association) w 1987 roku otworzyło nowe możliwości w dziedzinie tworzenia i wykorzystania modeli biokinetycznych oczyszczania ścieków.

Na podstawie wieloletnich badań laboratoryjnych oraz w oparciu o rzeczywiste pomiary prowadzone na dwóch dużych oczyszczalniach ścieków Gdańsk-Wschód i Gdynia-Dębogórze, został opracowany nowy model osadu czynnego jako modyfikacja popularnego modelu ASM2d.

Proponowany model uwzględnia koncepcję tzw. dwustopniowej hydrolizy związków wolnorozkładalnych, co stanowi znaczący wkład w rozwój współczesnej wiedzy na temat technologii oczyszczania ścieków. Zmodyfikowany model o nazwie ASM2h (od procesu hydrolizy) uwzględnia dodatkową zmienną (XSH) oraz trzy nowe procesy, tj. hydrolizę XSH w warunkach beztlenowych, anoksycznych i tlenowych. Frakcja XSH została zdefiniowana jako tzw. „pośrednia forma hydrolizy” powstająca w wyniku szeregu skomplikowanych reakcji zachodzących w osadzie czynnym. Do obliczeń symulacyjnych wykorzystano program komputerowy GPS-X ver. 5.0.2 (Hydromantis, Kanada). Nowy model został wdrożony za pomocą specjalnego modułu „Model Developer”.

Właściwie skalibrowany i zaimplementowany model w odpowiednim oprogramowaniu jest potężnym narzędziem oraz ma wiele zastosowań zarówno w praktyce inżynierskiej,  jak i w nauce. Pozwala bowiem na przetestowanie różnych scenariuszy i ich skutków na zachodzące procesy w badanym obiekcie. Stąd tak istotne jest właściwe opisanie przebiegu jednostkowych procesów biochemicznych oraz możliwie jak najdokładniejsze odzwierciedlenie rzeczywistych przemian i reakcji zachodzących w modelu. 

Na przykładzie doświadczeń państw UE, można stwierdzić, że wykonanie symulacji komputerowych i optymalizacji przed modernizacją, pozwoliło uchronić oczyszczalnie ścieków przed niepotrzebnymi pracami budowlanymi liczonymi w milionach euro.