The use of carbonate-silica rock (opoka) to remove iron, manganese and indicator bacteria from groundwater

• Autorzy: Marzec M. , Pieńko A. , Gizińska-Górna M. , Pytka A. , Jóźwiakowski K. , Sosnowska B. , Kamińska A. , Listosz A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/jwld-2017-0054

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie skały węglanowo-krzemionkowej (opoki) do usuwania żelaza, manganu i bakterii wskaźnikowych z wód podziemnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study investigated the efficiency of removal of iron, manganese and indicator bacteria from potable groundwater by using carbonate-silica rock (opoka). The tests were performed in a laboratory in three filter columns supplied with water containing increased concentrations of iron and manganese. Two of the columns were filled with carbonate-silica rock with particle sizes of 2–5 mm; retention time for water in the columns was set at 1 h and 2 h. A third column was filled with 1–2 mm rock particles, with hydraulic retention time set at 1 h. High removal efficiencies were determined for iron, manganese and coliform bacteria and low removal efficiencies for psychro- and mesophilic bacteria. An increase in the alkalinity of the investigated water was also observed.

PL

W pracy przeanalizowano skuteczność usuwania żelaza, manganu i bakterii wskaźnikowych z wody podziemnej przeznaczonej do picia. Stosowano w tym celu skałę węglanowo-krzemionkową (opokę). Badania wykonano w warunkach laboratoryjnych w trzech kolumnach filtracyjnych zasilanych wodą o zwiększonej zawartości żelaza i manganu. Dwie z kolumn wypełniono skałą węglanowo-krzemionkową (opoką) o granulacji 2–5 mm, czas retencji wody w kolumnach ustalono odpowiednio na 1 i 2 h. Trzecią kolumnę wypełniono skałą o granulacji 1–2 mm, przyjmując czas retencji wody 1 h. Stwierdzono dobre efekty usuwania żelaza i manganu i bakterii grupy coli z badanych wód, niewielką skuteczność usuwania bakterii psychro- i mezofilnych, a także zwiększenie zasadowości wody.

Słowa kluczowe

EN

groundwater; iron removal; manganese removal; silica-carbonate rock; water treatment

PL

opoka; usuwanie manganu; usuwanie żelaza; uzdatnianie; wody podziemne

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 34
• Strony: 197--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marzec M.

• University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Production Engineering, Department of Environmental Engineering and Geodesy, ul. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin, Poland

autor

Pieńko A.

• University of Life Sciences in Lublin, Water and Wastewater Management Students’ Scientific Team, Poland

autor

Gizińska-Górna M.

• University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Production Engineering, Department of Environmental Engineering and Geodesy, ul. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin, Poland

autor

Pytka A.

• University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Production Engineering, Department of Environmental Engineering and Geodesy, ul. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin, Poland

autor

Jóźwiakowski K.

• University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Production Engineering, Department of Environmental Engineering and Geodesy, ul. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin, Poland

autor

Sosnowska B.

• University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Food Science and Biotechnology, Department of Biotechnology, Human Nutrition and Food Commodities, Poland

autor

Kamińska A.

• Forest Research Institute, Department of Forest Resources Management, Sękocin Stary, Poland

autor

Listosz A.

• University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Production Engineering, Department of Environmental Engineering and Geodesy, ul. Leszczyńskiego 7, 20-069 Lublin, Poland

Bibliografia

• ANIELAK A. M., ARENDACZ M. 2007. Efektywność usuwania żelaza i manganu na zeolitach [Iron and manganese removal effects using zeolites]. Ochrona Środowiska. Nr 9 p. 9–18.
• BENEFIELD L.D., MORGAN J.M. 1990. Chemical precipitation. In: Water quality and treatment. Handbook of community water supplies. 4th ed. New York, McGraw-Hill Inc. p. 641–708.
• BROGOWSKI Z., RENMAN G. 2004. Characterization of opoka as a basis for its use in wastewater treatment. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 13. Iss. 1 p. 15–20.
• BUS A., KARCZMARCZYK A. 2014. Charakterystyka skały wapienno-krzemionkowej opoki w aspekcie jej wykorzystania jako materiału reaktywnego do usuwania fosforu z wód i ścieków [Properties of lime-siliceous rock opoka as a reactive material to remove phosphorus from water and wastewater]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. No. II/1/2014, PAN Oddział w Krakowie p. 227–238.
• DONALDSON J. 1987. The physiopathologic significance of manganese in brain: its relation to schizophrenia and neurodegenerative disorders. Neuro Toxicology. Vol. 8 p. 451–462.
• EL-SHERIF I.Y., FATHY N.A., HANNA A.A. 2013. Removal of Mn (II) and Fe (II) ions from aqueous solution using precipitation and adsorption methods. Journal of Applied Sciences Research. Vol. 9. Iss. 1 p. 233–239.
• ELLIS D., BOUCHARD CH., LANTAGNE G. 2000. Removal of iron and manganese from groundwater by oxidation and microfiltration. Desalination. Vol. 130 p. 255–264.
• FUNES A., DE VICENTE J., CRUZ-PIZARRO L., DE VICENTE I. 2014. The influence of pH on manganese removal by magnetic microparticles in solution. Water Research. Vol. 53 p. 110–122.
• GOUZINIS A., KOSMIDIS N., VAYENAS D.V., LYBERATOS G. 1998. Removal of Mn and simultaneous removal of NH3, Fe and Mn from potable water using a trickling filter. Water Research. Vol. 32. Iss. 8 p. 2442–2450.
• GRABOW W.O.K., MIDDENDORFF I.G., BASSON N.C. 1978. Role of lime treatment in the removal of bacteria, enteric viruses, and coliphages in a wastewater reclamation plant. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 35. Iss. 4 p. 663–669.
• HERMANOWICZ W., DOJLIDO W., DOŻAŃSKA W., KOZIOROWSKI B., ZERBE J. 1999. Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków [Physical-chemical testing of water and wastewater]. Warszawa. Arkady. ISBN 83-213-4067-9 pp. 558.
• KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H. 1993. Biogeochemia pierwiastków śladowych [Biogeochemistry of trace elements]. Warszawa. PWN. ISBN 83-01-11257-3 pp. 363.
• KALETA J., PAPCIAK D., PUSZKAREWICZ A. 2009. Naturalne i modyfikowane minerały w uzdatnianiu wód podziemnych [Natural and modified minerals in remediation of groundwaters]. Gospodarka Surowcami Mineralnymi. Nr 25, 1 p. 51–63.
• KONTARI N. 1988. Groundwater, iron and manganese an unwelcome trio. Water Engineering and Management. Vol. 135. Iss. 2 p. 25–26.
• KOWAL A.L., ŚWIDERSKA-BRÓŻ M. 2009. Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne i technologiczne. Procesy i urządzenia [Water purification. Theoretical and technological basics. Processes and devices]. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 978-83-01-15179-9 pp. 793.
• KOWALIK P. 1987. Zanieczyszczenia organiczne wód podziemnych [Organic pollution of groundwater]. Gospodarka Wodna. Nr 2 p. 31–33.
• KOZŁOWSKI S. 1986. Surowce skalne Polski [Polish rock materials]. Warszawa. Wydaw. Geol. ISBN 83-220-0178-9 pp. 538.
• KROGULSKA B. 1996. Zanieczyszczenia mikrobiologiczne, wskaźniki sanitarne i metody kontroli jakości wody do picia i na potrzeby gospodarcze [Microbiological contaminants, sanitary indicators and methods of quality control of drinking water and for economic purposes]. Przemysł Spożywczy. Nr 6 p. 17–19.
• KROGULSKA B. 2003. Jakość bakteriologiczna wody – wymagania, metodyka badań [Bacteriological quality of water – requirements, research methodology]. Przemysł Spożywczy. Nr 5 p. 16–19.
• MAĆKIEWICZ J. 1998. Niekonwencjonalne metody uzdatniania wód podziemnych [Non-conventional methods of groundwater treatment]. Ochrona Środowiska. Nr 3(70) p. 31–34.
• MIKOŁAJCZAK B. 2007. Rakotwórcza woda [Carcinogenic water]. Wrocław. Wydaw. Stowarzyszenie Czysta Woda. ISBN 978-83-914875-3-2 pp. 78.
• MOSIEJ J., KOMOROWSKI H., KARCZMARCZYK A. 2007. Factors affecting water quality in degraded sewage receivers – case study of the phosphorus dynamics in the Ner River. Journal of Water and Land Development. No. 11 p. 103–116.
• OKONIEWSKA E., LACH J., KACPRZAK M., NECZAJ E. 2007. The removal of manganese, iron and ammonium nitrogen on impregnated activated carbon. Desalination. Vol. 206. Iss. 1–3 p. 251–258.
• PACINI V.A., INGALLINELLA A.M., SANGUINETTI G. 2005. Removal of iron and manganese using biological roughing up flow filtration technology. Water Research. Vol. 39. Iss. 18 p. 4463–4475.
• PATIL D.S., CHAVAN S.M., OUBAGARANADIN J.U.K. 2016. A review of technologies for manganese removal from wastewaters. Journal of Environmental Chemical Engineering. Vol. 4 p. 468–487.
• PINIŃSKA J. 2008. Właściwości geomechaniczne opok [Geomechanical properties of opoka]. Górnictwo i Geoinżynieria. Nr 32 (1) p. 293–301.
• PN-C-04615-05:1975P: Woda i ścieki. Badania mikrobiologiczne. Oznaczenie bakterii grupy coli metodą fermentacyjną probówkową [Water and sewage. Microbiological testing. Determination of coliform bacteria by fermentation tube].
• PN-C-04615-25:2008P: Woda i ścieki. Badania mikrobiologiczne. Oznaczanie enterokoków kałowych metodą probówkową [Water and sewage. Microbiological testing. Determination of fecal enterococci by the tube method].
• PN-ISO 6222:1999: Jakość wody. Oznaczanie żywych mikroorganizmów. Określanie ogólnej liczby kolonii na agarze odżywczym metodą posiewu powierzchniowego lub wgłębnego [Water quality. Determination of living microorganisms. Determination of the total number of colonies on nutrient agar by surface or in-situ culture].
• Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi [Regulation of Minister for Health of November 13, 2015 on the quality of water intended for human consumption] Dz.U. 2015 poz. 1989.
• SIQUEIRA J.F. JR., LOPES H.P. 1999. Mechanisms of antimicrobial activity of calcium hydroxide: a critical review. International Endodontic Journal. Vol. 32. Iss. 5 p. 361–369.
• SOLECKI A. 1972. Rozdzielanie mieszanin. Metody niekonwencjonalne [Separation of mixtures. Non-conventional methods]. Wrocław. WNT pp. 320.
• STARLIPER C.E., WATTEN B.J. 2013. Bactericidal efficacy of elevated pH on fish pathogenic and environmental bacteria. Journal of Advanced Research. Vol. 4. Iss. 4 p. 345–353.
• STARLIPER C.E., WATTEN B.J., IWANOWICZ D.D., GREEN P.A., BASSETT N.L., ADAMS C.R. 2015. Efficacy of pH elevation as a bactericidal strategy for treating ballast water of freight carriers. Journal of Advanced Research. Vol. 6 p. 501–509.
• TAKEDA A. 2003. Manganese action in brain function. Brain Research Reviev. Vol. 41. Iss. 1 p. 79–87.
• TEKERLEKOPOULOU A.G., PAVLOU S., VAYENAS D.V. 2013. Removal of ammonium, iron and manganese from potable water in biofiltration units: A review. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. Vol. 88 p. 751–773.
• TEKERLEKOPOULOU A.G., VAYENAS D.V. 2008. Simultaneous biological removal of ammonia, iron and manganese from potable water using a trickling filter. Biochemical Engineering Journal. Vol. 39. Iss. 1 p. 215–220.
• WILMAŃSKI K. 2014. Usuwanie manganu z wody podziemnej przy zastosowaniu mas katalitycznych [Manganese removal from ground water using catalytic materials]. Technologia Wody. Nr 3 p. 30–36.
• ZAW M., CHISWELL B. 1999. Iron and manganese dynamics in lake water. Water Research. Vol. 33. Iss. 8 p. 1900–1910.