Wpływ utleniania chemicznego na zmiany zawartości substancji organicznych w wodzie

• Autorzy: Rakocz K. , Rosińska A.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2017.11(1)029

Warianty tytułu

EN

Effect of chemical oxidation on changes the content of organic substances in water

• Konferencja: ECOpole’16 Conference (5-8.10.2016 ; Zakopane, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem zakładów produkujących wodę jest takie jej przygotowanie dla odbiorców, aby spełniała ona wymagania pod względem bezpieczeństwa i jakości. Jakość wody przeznaczonej do spożycia przez konsumentów zależy od jej składu w miejscu ujęcia, sposobu uzdatniania, magazynowania i stanu sieci wodociągowej. Zawartość materii organicznej w wodzie odgrywa ważną role w jej jakości i może być źródłem węgla oraz energii dla wzrostu i rozwoju w niej bakterii, co przyczynia się do powstawania i rozwoju biofilmu w sieci dystrybucyjnej. Dezynfektanty stosowane w celu zniszczenia bakterii lub zapobiegania ich rozwojowi oddziałują zarówno na mikroorganizmy, jak i na substancje chemiczne występujące w wodzie, co zwiększa ich biodegradowalność. Prowadzi to do rozwoju biofilmu, obniża jakość wody i oddziałuje negatywnie na stan sieci wodociągowej. W pracy przedstawiono zmiany zawartości węgla organicznego w wodzie podczas procesu dezynfekcji zarówno ozonem, jak i podchlorynem sodu. Woda poddana badaniom ujmowana jest ze źródeł głębinowych. Uzyskane wyniki pokazały, że proces dezynfekcji miał duży wpływ na jakość wody, szczególnie na zawartość węgla organicznego. Wielkości zmian parametrów jakości były znacząco różne dla dezynfekcji ozonem i podchlorynem sodu. We wszystkich badanych próbkach wykazano zmniejszenie zawartości ogólnego węgla organicznego (OWO) w wodzie zarówno w procesie jej dystrybucji, jak i po procesie dezynfekcji. Wartości pozostałych parametrów, tj.: rozpuszczalnego węgla organicznego (RWO), nierozpuszczalnego węgla organicznego (NRWO), biodegradowalnego rozpuszczalnego węgla organicznego (BRWO) oraz niebiodegradowalnego rozpuszczalnego węgla organicznego (NBRWO) zmieniły się zarówno po procesie dystrybucji, jak i dezynfekcji, ale nie wykazano regularności tych zmian.

EN

The main goal of water treatment plants is prepare water in terms of safety and quality for consumers. The quality of water from water pipes depends on: its initial composition, the way of treatment, storage and the condition of water system network. Organic matter content in water plays a significant role in water quality and may be the source of carbon and energy for the growth and development of bacteria, which causes the emergence and growth of biofouling in a water distribution system. Disinfectants applied in order to destroy bacteria or prevent their development affect both microorganisms as well as chemical substances present in water, which increases their biodegradability. This leads to biofouling development in a water distribution system and degrades water quality and condition of the water distribution system. In this paper, the value changes of organic carbon content in water have been presented during both ozone and sodium hypochlorite disinfection. Water samples were collected from underground water intakes. The results showed that disinfection processes significantly affected water quality, especially in terms of organic matter content. The extent of changes to the water quality parameters was apparently different in the case of both ozone and sodium hypochlorite disinfection processes. All examined water samples showed a decrease in total organic carbon (TOC) content in water in the distribution process as well as after disinfection process. Changes of other parameters like dissolved organic carbon (DOC), non-dissolved organic carbon (NDOC), biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) and non-biodegradable dissolved organic carbon (NBDOC) were different after disinfection process as well as during distribution process.

Słowa kluczowe

PL

biodegradowalny rozpuszczalny węgiel organiczny; dezynfekcja wód podziemnych; materia organiczna w wodzie; utlenianie chemiczne

EN

biodegradable dissolved organic carbon; disinfection of underground water; organic matter in water; chemical oxidation

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 11, No. 1
• Strony: 269--277
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab.

Twórcy

autor

Rakocz K.

• Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków, Wydział Infrastruktury i Środowiska, Politechnika Częstochowska, ul. J.H. Dąbrowskiego 69, 42-201 Częstochowa, tel. [phone]

autor

Rosińska A.

• Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków, Wydział Infrastruktury i Środowiska, Politechnika Częstochowska, ul. J.H. Dąbrowskiego 69, 42-201 Częstochowa, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Ochrona Środowiska. Informacje i opracowania GUS. Warszawa: Zakład Wydawnictw Statystycznych; 2012.
• [2] Kowal A. Przyczyny i zapobieganie zmianom jakości wody w systemach wodociągowych. Ochr Środ. 2003;25(4):3-6. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2003/Kowal_4-2003.pdf.
• [3] Pawlaczyk-Szpilowa M. Jakość zdrowotna wody przeznaczonej do picia. Ochr Środ. 1993;3(50):11-15. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/1993/Pawlaczyk-Szpilowa_3-1993.pdf.
• [4] Wąsowski J, Grabińska-Łoniewska A. Wtórne zanieczyszczenia wody warszawskiej sieci wodociągowej. Ochr Środ. 1995;3(58):59-62. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/1995/Wasowski_3-1995.pdf.
• [5] Raczyk-Stanisławiak U, Świetlik J, Nawrocki J. Badanie wpływu chloru, dwutlenku chloru i ozonu na stabilność biologiczna wody. Ochr Środ. 2005;27(3):33-39. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2005/Raczyk_3-2005.pdf.
• [6] Raczyk-Stanisławiak U, Ciemniecka E, Świetlik J, Nawrocki J. Usuwanie prekursorów biodegradowalnych substancji organicznych w procesie biofiltracji. Ochr Środ. 2007;29(3):59-64. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2007/Raczyk-Stanislawiak_3-2007.pdf.
• [7] Świderska-Bróż M, Wolska M. Zmiany zawartości substancji organicznych w wodzie w procesie utleniania chemicznego. Inż Ochr Środ. 2011;14(2):111-120. http://www.is.pcz.czest.pl/inzynieria/pdf//2011/zeszyt2/2011_2_02-%C5%9Awiderska.pdf.
• [8] Bonalam M, Mathieu L, Fass S, Cavard J, Gatel D. Relationship between coliform culturability and organic matter in low nutritive waters. Water Res. 2002;36:2618-2626. DOI: 10.1016/S0043-1354(01)00460-2.
• [9] Chandy J, Angles M. Determination of nutrients limiting biofilm formation and the subsequent impact on disinfectant decay. Water Res. 2001;35:2677-2682. DOI: 10.1016/S0043-1354(00)00572-8.
• [10] Volk C, Renner C, Roche P, Paillard H, Joret JC. Effects of ozone on the production of Biodegradable Organic Carbon (BDOC) during water treatment. Ozone-Sci Eng. 1994;15:389-404. DOI: 10.1080/01919512.1993.10555731.
• [11] Volk ChJ, LeChevallier M. Impacts of the reducing of nutrient levels on bacterial water quality in distribution system. Appl Environ Microb. 1999;11:4957-4966.
• [12] Świetlik J, Raczyk-Stanisławiak U, Nawrocki J. The influence of disinfection on aquatic biodegradable organic carbon formation. Water Res. 2009;43(2):463-473. DOI: 10.1016/j.watres.2008.10.021.
• [13] Świetlik J, Dąbrowska A, Raczyk-Stanisławiak U, Nawrocki J. Reactivity of natural organic matter fraction with chlorine dioxide and ozone. Water Res. 2004;38(7):547-558. DOI: 10.1016/j.watres.2003.10.034.
• [14] Świderska-Bróż M. Wybrane problemy w oczyszczaniu wody do picia i na potrzeby gospodarcze. Ochr Środ. 1999;3(74):7-12. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/1999/Swiderska_3-1999.pdf.
• [15] Świderska-Bróż M, Wolska M. Przyczyny zużycia chloru wolnego w systemie dystrybucji wody. Ochr Środ. 2007;29(3):19-24. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2007/Swiderska-Broz_3-2007.pdf.
• [16] Volk ChJ, LeChevallier MW. Effects of conventional treatment on AOC and BDOC levels. J AWWA. 2002;36(3);112-123. http://www.awwa.org/publications/journal-awwa/abstract/articleid/14604.aspx.
• [17] Charnock C, Kjonno O. Assimilable organic carbon and biodegradable dissolved organic carbon in Norwegian raw and drinking water. Water Res. 2000;34(10):2629-2642. DOI: 10.1016/S0043-1354(00)00007-5.
• [18] Huang W-J, Fang G-Ch, Wang Ch-Ch. The determination and fate of disinfection by-products from ozonation of polluted raw water. Sci Total Environ. 2005;345:261-272. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2004.10.019.
• [19] Escobar CI, Randall A, Taylor A. Bacterial growth in distribution systems: Effect of assimilable organic carbon and biodegradable dissolved organic carbon. Environ Sci Technol. 2001;35(17):3442-3447. DOI: 10.1021/es0106669.
• [20] Jyoti KK, Pandit AB. Ozone and cavitation for water disinfection. Biochem Eng J. 2004;18:9-19. DOI:10.1016/S1369-703X(03)00116-5.
• [21] Grabowski Z, Rzerzycha B, Grabowska H, Wybór M, Cyran J, Solnica J. Wstępne utlenianie domieszek wody dwutlenkiem chloru i usuwanie produktów ubocznych utleniania na przykładzie wodociągu Sulejów - Łódź. Ochr Środ. 2001;3(82):45-48. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2001/Grabowski_3-2001.pdf.
• [22] Świderska-Bróż M, Wolska M. Ocena wtórnego zanieczyszczenia niestabilnej chemicznie wody w systemie dystrybucji. Ochr Środ. 2005;27(4):35-38. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2005/Swiderska_4-2005.pdf.
• [23] Świderska-Bróż M. Czynniki współdecydujące o potencjale powstawania i rozwoju biofilmu w systemach dystrybucji wody. Ochr Środ. 2010;2(3):7-13. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2010/Swiderska_3-2010.pdf.
• [24] Nawrocki J, Świetlik J, Rajczyk-Stanisławiak U, Biłozor S, Ilecki W. lnfluence of ozonation conditions on aldehyde and carboxylic acid formation. Ozone-Sci Eng. 2003,25:53-62. DOI: 10.1080/713610650.
• [25] Raczyk-Stanisławiak U, Świetlik J, Dąbrowska A, Nawrocki J. Biodegradability of organic by-products after natural organic matter oxidation with ClO2 - case study. Water Res. 2004;38(4):1044-1054. DOI: 10.1016/j.watres.2003.10.032.
• [26] Świetlik J, Raczyk-Stanisławiak U, Biłozor S, Ilecki W, Nawrocki J. Adsorption of natural organic matter oxidized with ClO2 on granular activated carbon. Water Res. 2002;36(9):2328-2336. DOI: 10.1016/S0043-1354(01)00451-1.
• [27] Yavich A, Lee K, Chen K, Pape L, Masten S. Evaluation of biodegradability of NOM after ozonation. Water Res. 2004;38:2839-2846. DOI: 10.1016/j.watres.2004.03.040.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).