The use of activated carbons for removing organic matter from groundwater

• Autorzy: Kaleta J. , Kida M. , Koszelnik P. , Papciak D. , Puszkarewicz A. , Tchórzewska-Cieślak B.

Identyfikatory

DOI

10.1515/aep-2017-0031

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie pylistych węgli aktywnych do usuwania materii organicznej z wody podziemnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents research results of the introduction of powdery activated carbon to the existing technological system of the groundwater treatment stations in a laboratory, pilot plant and technical scale. The aim of the research was to reduce the content of organic compounds found in the treated water, which create toxic organic chlorine compounds (THM) after disinfection with chlorine. Nine types of powdery active carbons were tested in laboratory scale. The top two were selected for further study. Pilot plant scale research was carried out for the filter model using CWZ-30 and Norit Sa Super carbon. Reduction of the organic matter in relation to the existing content in the treated water reached about 30%. Research in technical scale using CWZ-30 carbon showed a lesser efficiency with respect to laboratory and pilot-plant scale studies. The organic matter decreased by 15%. Since filtration is the last process before the individual disinfection, an alternative solution is proposed, i.e. the second stage of filtration with a granular activated carbon bed, operating in combined sorption and biodegradation processes. The results of tests carried out in pilot scale were fully satisfactory with the effectiveness of 70–100%.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań w skali laboratoryjnej, półtechnicznej i technicznej nad wprowadzeniem do istniejącego układu technologicznego stacji uzdatniania wody podziemnej, pylistego węgla aktywnego. Celem badań było obniżenie zawartości występujących w wodzie uzdatnionej związków organicznych, które po procesie dezynfekcji chlorem tworzą toksyczne związki chloroorganiczne (THM). W skali laboratoryjnej przebadano 9 rodzajów pylistych węgli aktywnych, z których dwa najlepsze wytypowano do dalszych badań. Badania w skali półtechnicznej realizowano na filtrze modelowym z zastosowaniem węgli: CWZ-30 i Norit Sa Super. Obniżenie materii organicznej w stosunku do jej dotychczasowej zawartości w wodzie uzdatnionej wynosiło ok.30%. Badania w skali technicznej z zastosowaniem węgla CWZ-30 wykazały nieco mniejszą skuteczność w odniesieniu do badań laboratoryjnych i badań w skali półtechnicznej. Obniżenie zawartości materii organicznej wyniosło ok. 15%. Ponieważ ostatnim procesem jednostkowym przed dezynfekcją jest filtracja, zaproponowano alternatywne rozwiązanie – drugi stopień filtracji ze złożem granulowanego węgla aktywnego, pracującego w połączonych procesach sorpcji i biodegradacji. Rezultaty badań zrealizowanych w skali półtechnicznej były w pełni zadowalające – skuteczność 70–100%.

Słowa kluczowe

EN

groundwater; powdery activated carbon; granular activated carbon; organic matter; biosorption

PL

woda gruntowa; pylisty węgiel aktywny; granulowany węgiel aktywny; materia organiczna; biosorpcja

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 43, no. 3
• Strony: 32--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kaleta J.

• Rzeszow University of Technology

autor

Kida M.

• Rzeszow University of Technology

autor

Koszelnik P.

• Rzeszow University of Technology

autor

Papciak D.

• Rzeszow University of Technology

autor

Puszkarewicz A.

• Rzeszow University of Technology

autor

Tchórzewska-Cieślak B.

• Rzeszow University of Technology

Bibliografia

• [1]. Adamski, W. & Szlachta, M. (2011). Technologies removal of natural organic matter occurring in the waters, Technologia Wody, 1 (9), pp. 17–21. (in Polish)
• [2]. Bodzek, M. & Rajca, M. (2013). Photocatalysis in the treatment and disinfection of water. Part II, Removal of metals and natural organic matter, Technologia Wody, 11 (31), pp.18–30. (in Polish)
• [3]. Grzegorczuk-Nowacka, M. (2011). Humic substances – structure, properties and importance in the process water treatment, Technologia Wody, 4 (18), pp. 20–27. (in Polish)
• [4]. Górka, A., Papciak, D., Zamorska, J. & Antos, D. (2008). The influence of biofilm on the effectiveness of ion exchange process, Industrial & Engineering Chemistry Research, 47, pp. 7456–7664.
• [5]. Holc, D., Pruss, A., Michałkiewicz, M. & Cybulski, Z. (2016). Effectiveness of organic compounds removing during water treatment by filtration through a biologically active carbon filter with the identification of microorganisms, Annual Set The Environment Protection, 18, pp. 235–246.
• [6]. Hur, J., Williams, M.A. & Schlautman, M.A. (2006). Evaluating spectroscopic and chromatographic techniques to resolve dissolved organic matter via end member mixing analysis, Chemosphere, 63, pp. 387–402.
• [7]. Jasper, A., Salih, H.H., Sorial, G.A., Sinha, R., Krishnan, R. & Patterson, C.L. (2010). Impact of nanoparticles and natural organic matter on the removal of organic pollutants by activated carbon adsorption, Environmental Engineering Science, 27 (1), pp. 85–93, DOI: 10.1089/ees.2009.0234.
• [8]. Kalda, G. & Murias, J. (2015). Analysis of underground water contamination with industrial waste products in the territory of Podkarpacie region, Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, T. XXXII, z. 62 (3/I/15), pp. 191–206. (in Polish)
• [9]. Kaleta, J., Papciak, D. & Puszkarewicz, A. (2015). Removal of Mospilan 20SP pesticide from its aqueous solutions by coagulation and adsorption, Przemysł Chemiczny, 96, 6, pp. 906–911.
• [10]. Kaleta, J., Papciak, D. & Puszkarewicz, A. (2013). Assessment of usability of bentonite claus from removing phenol from water solutions, Annual Set The Environment Protection, 15, pp. 2352–2368.
• [11]. Kim, H. & Yu, M. (2007). Characterization of aquatic humic substances to DBPs formation in advanced treatment processes for conventionally treated water, Journal of Hazardous Materials, 143, pp. 486–493.
• [12]. Kovalova, L., Detlef, R., Knappe, U., Lehnberg, K., Kazner, Ch. & Hollender, J. (2013). Removal of highly polar micropollutants from wastewater by powdered activated carbon, Environmental Science and Pollution Research, 20, 6, pp. 3607–3615.
• [13]. Meinel, F., Ruhl, A. S., Sperlich, A., Zietzschmann, F. & Jekel, M. (2015). Pilot-scale investigation of micropollutant removal with granular and powdered activated carbon, Water, Air, & Soil Pollution, DOI 10.1007/s11270-014-2260-y.
• [14]. Papciak, D., Kaleta, J., Puszkarewicz, A. & Tchórzewska-Cieślak, B. (2016). The use of biofiltration process to remove organic matter from groundwater, Journal of Ecological Engineering, 17, 3, pp. 119–124, DOI: 10.12911/22998993/63481
• [15]. Pisarek, I. & Głowacki, M. (2015). Quality of groundwater and aquatic humic substances from main reservoir ground water No. 333, Journal of Ecological Engineering, 16, 5, pp. 46–53.
• [16]. Rosińska, A. & Rakocz, K. (2013). The role of the biodegradable organic matter in the water disinfection, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 16, 4, pp. 511–521. (in Polish)
• [17]. Skoczko, I., Piekutin, J., Szatyłowicz, E. & Niedźwiecka, M. (2016). Removal of boron from groundwater by filtration through selected filter bed materials, Rocznik Ochrona Środowiska, 18, pp. 861–872.
• [18]. Tchórzewska-Cieślak, B. (2012). Urban Water Safety Management. 5th International Conference on Safety and Environment in the Process and Power Industry (CISAP) Location: Milano, ITALY JUN 03-06, Chemical Engineering Transactions 26, pp. 201–206.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).