Ocena teoretycznych i praktycznych możliwości usuwania substancji organicznych z wody w procesie magnetycznej wymiany anionowej

• Autorzy: Mołczan M. , Karpińska-Portela A.

Warianty tytułu

EN

Theoretical and practical possibilities of organic matter removal from water by magnetic anion exchange

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaproponowano rozwinięcie typowej procedury badań laboratoryjnych procesu magnetycznej wymiany anionowej o powtarzane testy kinetyczne i testy wielokrotne. Pozwoliło to na uwzględnienie w wynikach badań laboratoryjnych zmiennej charakterystyki wody surowej i jej wpływu na praktyczne możliwości oczyszczania wody metodą magnetycznej wymiany anionowej. Nowa procedura może spełniać część funkcji badań pilotowych, lecz ich w pełni nie zastępuje. Testom kinetycznym i wielokrotnym poddano wodę powierzchniową (Oława i Nysa Kłodzka) ujmowaną na potrzeby zaopatrzenia Wrocławia. W pierwszym przypadku określono teoretyczny zakres możliwości magnetycznej wymiany anionowej, a w drugim skuteczność tego procesu możliwą do uzyskania w praktyce. Otrzymane wyniki wskazują na potencjalnie duże możliwości usuwania substancji organicznych z badanej wody w procesie magnetycznej wymiany anionowej, osiągające 56÷71% w wypadku usuwania RWO oraz odpowiednio 73÷85% i 75÷82% w wypadku zmniejszenia intensywności barwy i absorbancji w UV254. Zmniejszeniu uległa również wartość absorbancji właściwej w UV (14÷51%). Praktyczna skuteczność metody była mniejsza, z uwagi na częściowe wysycenie (wyczerpanie) zdolności wymiennej żywicy wykorzystywanej w instalacjach technicznych. Wynosiła ona (w zakresie krotności wymiany żywicy 1000÷2000) odpowiednio 23÷50% (RWO), 33÷58% (barwa), 40÷57% (absorbancja w UV254) oraz 6÷33% (absorbancja właściwa w UV). Analiza wyników powtarzanych testów wielokrotnych może być także wykorzystana do wstępnego doboru parametrów procesu magnetycznej wymiany anionowej, a w szczególności zakresu preferowanych wartości krotności wymiany objętości żywicy, a ponadto informuje o możliwej reakcji układu oczyszczania na zmiany jakości wody surowej oraz możliwości ich buforowania poprzez regulację parametrów procesu.

EN

The study reported on in the paper aimed at developing the conventional laboratory procedure for magnetic anion exchange by the addition of the repeated kinetic jar test and multiple loading jar test. When such an approach is adopted, the results of laboratory investigations show how the changes in the quality of raw water influence the efficiency of water treatment by the magnetic anion exchange method. The procedure proposed performs certain functions of a pilot study, but can not replace it. In our research riverine water samples (from the Olawa and Nysa Klodzka, taken in for the municipal water supply system of the city of Wroclaw) were made subject to kinetic jar tests and multiple loading jar tests. Kinetic jar tests were used to determine the theoretical efficiency of organic anion exchange, whereas multiple loading jar tests were intended for establishing the efficiency of the process obtainable in practice. The results obtained have revealed a wide spectrum of possibilities for the application of magnetic anion exchange to the removal of organic substances from the riverine water being tested. The extent of theoretical dissolved organic carbon (DOC) removal varied from 56 to 71%, whereas the reduction in color intensity and UV254 absorbance fell in the range of 73 to 85% and 75 to 82%, respectively. A decrease was also observed in the specific UV absorbance value, which varied between 14 and 51%. However, the practical efficiency of the method was found to be lower, which is attributable to the partly exhausted exchange capacity of the resin used in technical installations. Thus, at a bed volume ranging between 1000 and 2000, actual removal efficiencies varied from 23 to 50% (DOC), from 33 to 58% (color), from 40 to 57% (UV254 absorbance) and from 6 to 33% (specific UV absorbance). Analysis of the results of repeated multiple loading jar tests may be of utility in the preliminary choice of the process parameters for magnetic anion exchange, but primarily in the choice of the range of preferred bed volume values. Moreover, analysis of the multiple loading jar test results provides information not only about the potential response of the treatment train to the variations in raw water quality, but also about the possibility of buffering such changes by the control of the process parameters.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie wody; wymiana jonowa; żywica anionowymienna; test kinetyczny; test wielokrotny

EN

water treatment; ion exchange; anion exchange resin; kinetic jar test; multiple loading jar test

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 31, nr 1
• Strony: 31--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mołczan M.

autor

Karpińska-Portela A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• 1. M.MOŁCZAN, A.BIŁYK, W.ADAMSKI: Usuwanie substancji organicznych z wody w technologii MIEX®DOC. Gaz, Woda i Techn. San. 2006, nr 2, ss. 14–18.
• 2. J.FETTIG: Removal of humic substances by adsorption/ion exchange. Water Sci. Technol. 1999, Vol. 40, No 9, pp. 173–182.
• 3. A.M.KARPIŃSKA-PORTELA: Obecność anionowych form substancji organicznych w oczyszczanych wodach i możliwości ich usuwania. Praca doktorska (w przygotowaniu).
• 4. M.MOŁCZAN, A.BIŁYK: Zastosowanie żywicy anionowymiennej MIEX® do oczyszczania wody o dużej intensywności barwy. Ochrona Środowiska 2006, vol. 28, nr 2, ss. 23–26.
• 5. M.MOŁCZAN: Opis i interpretacja wyników testu kinetycznego procesu MIEX®DOC. Ochrona Środowiska 2007, vol. 29, nr 1, ss. 45–48.
• 6. T.H.BOYER, P.C.SINGER: A pilot-scale evaluation of magnetic ion exchange treatment for removal of natural organic material and inorganic anions. Water Research 2006, Vol. 40, No. 15, pp. 2865–2876.
• 7. M.MOŁCZAN, A.BIŁYK, M.SLUNJSKI, K.CELER: Zastosowanie testów naczyniowych do oceny skuteczności usuwania substancji organicznych z wody w procesie MIEX®DOC. Ochrona Środowiska 2005, vol. 27, nr 2, ss. 3–7.
• 8. M.MOŁCZAN, A.BIŁYK, M.SLUNJSKI, T.SICIŃSKI, J.STRÓŻ: Badania pilotowe skuteczności oczyszczania wody w procesie MIEX®DOC. Ochrona Środowiska 2005, vol. 27, nr 4, ss. 19–26.
• 9. M.J.SEMMENS, M.BURCKHARDT, D.SCHULER et al.: An evaluation of magnetic ion exchange (MIEX®) for NOM removal. Proc. AWWA Conference, Denver 2000.
• 10. Brochure issued by Orica Watercare. A Division of Orica Australia.
• 11. M.SLUNJSKI, A.BIŁYK, K.CELER: Usuwanie substancji organicznych z wody na makroporowatych namagnetyzowanych żywicach anionowych MIEX®. Ochrona Środowiska 2004, vol. 26, nr 2, ss. 11–14.
• 12. MIEX®DOC Resin Process, Evaluation Procedure. Revision 2. Orica Watercare, 2005.
• 13. M.MOŁCZAN: Wpływ procesu wymiany anionowej na zmianę jakości wody charakteryzowanej wartościami absorbancji właściwej (SUVA) i barwy właściwej (SCOA). Ochrona Środowiska 2007, vol. 29, nr 2, ss. 13–19.
• 14. M.MOŁCZAN, A.BIŁYK: Oczyszczanie wody barwnej w procesach wymiany jonowej i koagulacji. Gaz, Woda i Techn. San. 2007, nr 1, ss. 18–21.
• 15. M.KITIS, I.HARMAN, N.O.YIGIT, M.BEYHAN, H.NGUYEN, B.ADAMS: The removal of natural organic matter from selected Turkish source waters using magnetic ion exchange resin (MIEX®). Reactive & Functional Polymers 2007, Vol. 67, No. 12, pp. 1495–1504.
• 16. M.DRIKAS, C.W.K.CHOW, D.COOK: The impact of recalcitrant organic character on disinfection stability, trihalomethane formation and bacterial regrowth: An evaluation of magnetic ion exchange resin (MIEX®) and alum coagulation. J. Water Supply Res. Technol.-AQUA 2003, Vol. 52, No. 7, pp. 475–487.
• 17. P.C.SINGER, K.BILYK: Enhanced coagulation using a magnetic ion exchange resin. Water Research 2002, Vol. 36, No. 16, pp. 4009–4022.
• 18. T.H.BOYER, P.C.SINGER: Bench-scale testing of a magnetic ion exchange resin for removal of disinfection by-product precursors. Water Research 2005, Vol. 39, No. 7, pp. 1265–1276.
• 19. G.C.BUDD, B.LONG, J.C.EDWARDS, P.C.SINGER, M.MEISCH: Evaluation of MIEX® process impacts on different source waters. Report No. 91067F. American Water Works Association Research Foundation, Denver, Co. 2005.
• 20. A.C.FONSECA, J.KENNON, S.BOOTH et.al.: Testing bromide and DBP precursors removal in California State Project Water using a magnetized ion exchange resin. Proc. AWWA Annual Conference, San Francisco, Ca. 2005.
• 21. M.MOŁCZAN, M.SZLACHTA, A.KARPIŃSKA, A.BIŁYK: Zastosowanie absorbancji właściwej w nadfiolecie (SUVA) w ocenie jakości wody. Ochrona Środowiska 2006, vol. 28, nr 4, ss. 11–16.
• 22. M.MOŁCZAN: Zakres zmienności absorbancji właściwej w nadfiolecie (SUVA) w teście kinetycznym oczyszczania wody w procesie magnetycznej wymiany anionowej. Ochrona Środowiska 2008, vol. 30, nr 2, ss. 49–55.
• 23. M.MOŁCZAN i in.: Obecność anionowych substancji organicznych w uzdatnianej wodzie a możliwości ich usuwania. Politechnika Wrocławska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Raport nr SPR-27, Wrocław 2008 (praca niepublikowana).
• 24. M.MOŁCZAN, A.BIŁYK: Usuwanie substancji organicznych z wody w procesach wymiany anionowej, koagulacji i adsorpcji. Inżynieria i Ochrona Środowiska 2006, tom 9, nr 2, ss. 185–195.
• 25. B.WHISNANT, J.STANTON, K.STOREY et al.: Use of a magnetic ion exchange resin for reduced coagulant demand and the removal of dissolved organic carbon (DOC) to meet EPA DBP standards in South Carolina. South Carolina AWWA Conference, Myrtle Beach, S.C. 2005.
• 26. D.A.FEARING, J.BANKS, S.GUYETAND, C.M.EROLES, B.JEFFERSON, D.WILSON, P.HILLIS, A.T.CAMPBELL, S.A.PARSONS: Combination of ferric and MIEX® for the treatment of a humic rich water. Water Research 2004, Vol. 38, No. 10, pp. 2551–2585.
• 27. M.KABSCH-KORBUTOWICZ, A.BIŁYK, M.MOŁCZAN: The effect of feed water pretreatment on ultrafiltration membrane performance. Polish J. of Environ. Stud. 2006, Vol. 15, No. 5, pp. 719–725.