Kierunki w technologii usuwania azotanów z wód podziemnych

• Autorzy: Apolinarski M.

Warianty tytułu

EN

New Trends in the Technology of Removing Nitrates from Groundwater

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeanalizowano metody fizyczno-chemiczne i biologiczne stosowane do usuwania azotanów z wód podziemnych przeznaczonych do picia. Przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem selektywnych żywic jonowymiennych typu Imac HP 555 i Purolite A520E. Najlepsze efekty uzyskano przy stosowaniu jonitu Imac HP 555, najdłuższe też były cykle pracy zarówno dla wód bardziej jak i mniej zmineralizowanych. Ponadto przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem denitryfikacji heterotroficznej i denitryfikacji autotroficznej z użyciem złóż siarkowo-wapiennych. Denitryfikację heterotroficzną zastosowano do oczyszczania odcieków poregeneracyjnych z procesu usuwania azotanów z wód podziemnych na drodze wymiany jonowej. Denitrifikacja siarkowa okazała się skutecznym sposobem usuwania azotanów, jednak dla stosunkowo niedużych obciążeń hydraulicznych złoża nieruchomego (0,2-0,3 m3/m2h) oraz dla wód o niewielkiej zawartości siarczanów Przedstawiono nowe tendencje i procesy stosowane w technologii usuwania azotanów z wód podziemnych z zastosowaniem katalizatorów (Pd-Cu, Pd-Rh) w środowisku redukcyjnym oraz żelaza w postaci pyłu lub złóż wypełnionych wiórami metalowymi. Stwierdzono, że procesy redukcji katalitycznej wymagają doboru właściwych katalizatorów zapewniających uzyskanie produktu końcowego tylko w postaci azotu gazowego, a opracowanie optymalnych warunków procesu nastręcza w chwili obecnej jeszcze dużo trudności. Procesy katalityczne po dopracowaniu stwarzają nadzieję na opracowanie technologii i urządzeń zapewniających usuwanie azotanów bez pogarszania innych wskaźników jakości wody.

EN

The paper gives an account of physicochemical and biological methods used for removing nitrates from groundwater that is taken in for drinking purposes. Presented are the results of laboratory experiments with nitrate selective ion exchange resins of Imac HP 555 and Purolite A520 E type. Of these, higher removal efficiencies and longer filtration cycles (both for low-salinity and high-salinity waters) were obtained with Imac HP 555. The author's own study on the applications of heterotrophic and autotrophic denitrification have shown that heterotrophic denitrification can be efficiently used for the treatment of concentrated post-regeneration effluents (from the ion exchange process) and that the denitrified effluents can be used for ion exchange regeneration, thus abating the environmental impact due to spent brines. Sulfur autotrophic denitrification yielded good efficiencies of excess nitrates removal but only with a comparatively low hydraulic loading of the immobilized bed (0.2 to 0.3 m3/m2h) and with groundwaters of low sulfates concentrations. New trends and emerging technologies in the field of denitrification are also reviewed in the present paper. Of these, chemical reduction over different catalysts (Pd-Cu, Pd-Rh and others) in a reductive environment deserves special attention, and so does the application of zero-valent iron in the form of powder or metal shavings to the removal of nitrates. Catalytic reduction requires a careful choice of the catalyst so as to provide an end product that will take the form of gaseous nitrogen only. However, the determination of the optimum conditions for the catalytic reduction process still raises serious problems. In sum, although they need to be further developed, catalytic processes show great promise that new technologies and devices will be invented, which allow an efficient removal of nitrates without deteriorating the natural quality of groundwater.

Słowa kluczowe

PL

wody podziemne; azotany; wymiana jonowa; denitryfikacja siarkowa; redukcja katalityczna

EN

groundwater; nitrates; ion exchange; sulfur denitrification; catholytic reduction

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 27, nr 3
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Apolinarski M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Zaopatrzenia w Wodę i Budownictwa Wodnego, ul. Nowowiejska 20, 00-655 Warszawa,

Bibliografia

• 1. J. PLECZYŃSKI: Azotany w wodach podziemnych do picia. Gaz Woda i Technika Sanitarna, 1984, nr 11, ss. 199-201.
• 2. M. ROMAN: Contamination of subsurface water resources by nitrates. Conf. proc. "MAB Project 5 Workshop", Budapest 1985, pp. 303-313.
• 3. W. WALTHER: A survey ofnitrate situation in the Federal Republic of Germany. Conf. proc. "MAB 5 Workshop", Budapest 1985, pp. 166-204.
• 4. J. HENIN: Nitrate pollution the problem in France. Conf. proc. "MAB 5 Workshop", Budapest 1985, pp. 147-165.
• 5. A. DEGUIN, J. PEROT, F. NAULEAU: Nitrate removal by ion exchange with nitracycle proces s. Conf. proc. "Inorganic compounds and Water Supply", IWSA, Hamburg 1991, pp. 137-151.
• 6. G. A. GUTER: Ni ate removal from contaminated water supply. Project Summary EPA/600/S2-87/034, Cincinnati 1987, pp. 1-7.
• 7. R. RAUTENBACH, W. KOPP, R. HELLEKES, R. PETERS, G. OPBERGEN: Separation of nitrate from well waterby membrane process (reverse osmosis/elektrodialysis reversal). Aqua, 1986, No. 5, pp. 143-144.
• 8. Materiały informacyjne firmy EURODIA, Wissous, France (prace nie publikowane).
• 9. J. K. REDDY, J. LIN: Nitrate removal from groundwater using catalytic reduction. Water Research, 2000, Vol. 34, No. 3, pp. 995-1001.
• 10. C. P. HUANG, H. W. WANG, P. C. CHIU: Nitrate reduction by metallic iron. Water Research, 1997, Vol. 32, No. 8, pp. 2257-2264.
• 11. K. W. ROENNEFAHRT: Nitrate elimination with heterotrophic aquatic microorganisms in fixed bed reactors with buoyant carriers. Aqua, 1986, No. 5, pp. 279-282.
• 12. H. GROSS, T. TREUTLER: Biological denitrification process with hydrogen oxidizing bacteria for drinking water treatment. Aqua, 1986, No. 5, pp. 288-290.
• 13. J. C. SHIPPERS, F. G. MULDER, J. W. VAN LIESHOUT: Removal of nitrate by slow sulphurllimestone filtration. Aqua, 1986, No 5, pp. 274-280.
• 14. M. APOLINARSKI: Ocena techniczno-ekonomicznej efektywności usuwania azotanów z wód podziemnych metodą wymiany jonowej. Gaz Woda i Technika Sanitarna, 1993, nr 3, ss 34-36.
• 15. J. P. VAN DER HOEK, P. J. VAN DER VEN, A. KLAPWIJK: Combined ion exchange biological denitrification for nitrate removal from ground water under different process conditions. Water Resources, 1988, Vol. 22, No. 6, pp. 679-684.
• 16. M. APOLINARSKI, M. ROMAN: Technical and economical efficiency of some selected methods for nitrate removal from ground water. Conf. Proc. "Inorganic Nitrogen Compounds and Water Supply", IWSA, Hamburg 1991, pp. 71-77.
• 17. Y. RICHARD, P. THEBAULT: Biological removal of nitrates: report on seven years of operation and progress. Conf. proc "Inorganic Nitrogen Compounds and Water Supply", IWSA, Hamburg 1991, pp. 165-175.
• 18. M. ROMAN, M. APOLINARSKI, B. SZEJNER, T. ZIÓŁKOWSKA: Technologia usuwania azotanów z wód podziemnych przeznaczonych do picia. CPBR, Instytut Zaopatrzenia w Wodę i Budownictwa Wodnego Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1987-1993 (praca nie publikowana).
• 19. W. HERMANOWICZ i in.: Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków. Arkady, Warszawa 1976.
• 20. E. BOEHLER, W. HALDENWANG: Das NEBIO-Rohrreaktor­verfahren zur Nitratentfernung aus Trinkwasser-Errichtung und Ergebnisse der Versuchsanlage Coswig bei Dresden. Wasserwir­ tschaft-Wassertechnik, 1990, Nr. 8, S. 162-165.
• 21. M. APOLINARSKI: Badania możliwości powtórnego wykorzy­ stania zdenitryfikowanych odcieków poregeneracyjnych w proce­ sie usuwania azotanów z wód podziemnych metodą wymiany jonowej. Gaz Woda i Technika Sanitarna, 1992, nr 7, ss. 171- 174.
• 22. C. T. DRISCOLL, J. J. BISOGNI: The use of suifur and sulfide in packed bed reactor for autotrophic denitrification. Journal WPCF, 1978, No. 50, No. 3, pp. 569-577.
• 23. R. HORNUNG, K. MACIEJEWSKI, M. APOLINARSKI: Badanie efektywności usuwania azotanów z wód podziemnych metodą denitrifikacji autotroficznej-siarkowej na złożu siarkowo-wapiennym. Mat. konf. "Zaopatrzenie w wodę miast i wsi", PZITS, Poznań 1996, ss. 267-279.
• 24. P. WESTERHOFF, J. JAMES: Nitrate removal in zero-valent iron packed columns. Water Res., 2003, Vol. 37, No. 8, pp. 1818-1830.
• 25. Y.- X. CHEN, Y. ZHANG, G.-H. CHEN: Appropriate conditions or maximizing catalytic reduction efficiency of nitrate into nitrogen gas in groundwater. Water Research, 2003, Vol. 37, pp. 2489-2495.
• 26. J. W. PEEL, K. J. REDDY, B. P. SULLIVAN, J. M. BOWEN: Electrocatalytic reduction of nitrate in water. Water Research, 2003, Vol.37, pp. 2512-2519.