Koagulacja wód powierzchniowych z udziałem substancji wspomagających

• Autorzy: Świderska R. , Anielak A. M.

Warianty tytułu

EN

Surface water coagulation with presence of aiding substances

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wody powierzchniowe najczęściej oprócz organicznych i mineralnych cząstek koloidalnych powodujących mętność zawierają substancje rozpuszczone, w tym humusowe, nadające wodzie zapach i barwę. Substancje humusowe (SH) będące wielkocząsteczkowymi produktami humifikacji cząstek roślinnych i zwierzęcych, mają bliżej nieokreśloną strukturę chemiczną z fragmentami alifatycznymi i aromatycznymi o różnym stopniu rozgałęzienia. Do niedawna substancje te były uważane za nieszkodliwe i usuwano je z wody ze względów estetycznych. Okazało się jednak, że posiadają liczne grupy funkcyjne, głównie karboksylowe i fenolowe, które nadają im elektroujemny charakter i silne właściwości sorpcyjne. Dlatego w wodach są nośnikami wielu substancji organicznych i nieorganicznych, w tym toksycznych pestycydów, ftalanów czy metali ciężkich, zwłaszcza jonów miedzi i ołowiu [1]. Badania potencjału elektrokinetycznego wykazały, że kwasy fulwowe i huminowe mają potencjał elektrokinetyczny ujemny, a jego wartość bezwzględna maleje ze wzrostem pH i ilości zaadsorbowanych kationów metali. Ze wzrostem zawartości metali w SH maleje również stopień ich dyspersji, a także absorbancja roztworów kwasów fulwowych [2,3]. W procesach utleniania i dezynfekcji wody substancje humusowe są prekursorami związków chloroorganicznych o właściwościach kancero- i mutagennych. Dlatego konieczne jest dokładne ich usunięcie z wody wraz z asocjowanymi z nimi zanieczyszczeniami. Celem pracy było określenie wpływu czasu dozowania i właściwości fizykochemicznych wybranych substancji wspomagających na efektywność oczyszczania wody powierzchniowej, zawierającej substancje humusowe o określonych właściwościach chemicznych i fizykochemicznych. Na podstawie przeprowadzonych badań procesu koagulacji z udziałem substancji wspomagających można sformułować następujące wnioski: W procesie koagulacji w obecności substancji wspomagających istotne są wszystkie z badanych czynników, to jest: stężenie substancji humusowych, pH, stężenie substancji wspomagającej i czas jej dozowania oraz twardość wody. Substancje humusowe są skuteczniej usuwane w odczynie kwaśnym, co jest uwarunkowane ich strukturą chemiczną i ładunkiem powierzchniowym. Kolejność dozowania koagulantu i substancji wspomagającej wpływa na efektywność usuwania mętności - korzystniej jest dodawać substancję wspomagającą o ujemnym ładunku powierzchniowym po koagulancie. Twardość uzdatnianej wody wpływa korzystnie na usuwanie barwy. Ze wzrostem ilości kationów wieloładunkowych, maleje barwa końcowa. Kationy te tworzą mostki łączące cząsteczki substancji humusowych w większe, łatwiej strącane aglomeraty.

EN

In general surface waters have high colour and turbidity. Colour is caused by humic substances (SH), macromolecular compounds formed as a result of humification of vegetal and animal remnants. SH due to their sorption ability of many harmful organic pollutants produced by human and their ability of forming complexes with heavy metals, are removed from water during its treatment. The coagulation process, which is most often used for this purpose, can be intensified by adding aiding substances to water, which make sedimentation of formed flocs easier and adsorb pollutants at the same time. This paper presents results of research on the efficiency of SH removal during the coagulation with aluminium sulphate or iron sulphate in the presence of the aiding substances. The following aiding substances were applied: bentonite, activated bentonite and two kinds of powdered activated carbons, which have different surface charge. Experiments were performed in matrixes 25 according to Yates' method and then the main effects and interactions were calculated. Factors like initial concentration of humic substances, pH, dosage time, dose of aiding substance, as well as hardness of water were variable. Basis of colour and turbidity of the treated water the efficiency of coagulation was defined. In this paper the influence of chosen factors and electrokinetic potential of particles, which took part in the process on the efficiency of water treatment was defined. The interactions between selected factors were revealed. Results of the carried out research show that humic substances are removed more effectively in the acid environment. In this environment their carboxyl groups are less dissociated than in alkali or neutral environment and that's why SH have less electronegative surface charge. The research also showed that due to effectiveness of turbidity removal it is better to dose the aiding substances after the coagulant. This dependence results from surface charge of coagulated particles. Electropositive hydroxy complexes with humic substances connect with electronegative aiding substances more willingly than with electronegative SH.

Słowa kluczowe

PL

proces koagulacji; wody powierzchniowe; substancje humusowe

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2004
• Tom: Tom 6
• Strony: 139--157
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Świderska R.

• Politechnika Koszalińska

autor

Anielak A. M.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• 1. Świderska R., Łapacz G.: Sorpcja jonów miedzi na węglu aktywnym, Materiały I Ogólnopolskiego Kongresu Inżynierii Środowiska, Monografia Komitetu Inżynierii Środowiska PAN nr 12, Lublin 2002, 279¸292.
• 2. Anielak A.M., Majewski A.: The Electrokinetic Potential of Humic Substances. International Symposium on Electrokinetic Phenomena. Institut of Catalysis and Surface Chemistry Polish Academy of Sciences. Cracow 2002.
• 3. Anielak A.M.: Applicable significance of electrokinetic potential in environmental engineering, Environmental Engineering Studies. Polish Research on the Way to EU” – Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York 2003.
• 4. Anielak A.M.: Chemiczne i fizykochemiczne oczyszczanie ścieków. PWN, Warszawa 2000.
• 5. Anielak A. M., Świderska R.: Oczyszczanie wód barwnych w procesie koagulacji z udziałem obciążnika. Mat. Konf. Nauk.-Tech. nt.: Woda-ścieki-odpady w środowisku III, Zielona Góra 1999, 27¸37.
• 6. Ohkubo N., Yagi O., Okada M.: Effects of Humic and Fulvic Acids on the Growth of Microcystis Aeruginosa, Environ. Technol., 1998, 19, 611¸617.
• 7. Pempkowiak J.: Porównanie właściwości kwasów humusowych z powierzchniowych i podpowierzchniowych osadów dennych Głębi Bornholmskiej Morza Bałtyckiego, Humic Subst. Environ., 1997, 1, 119¸128.
• 8. Anielak A.M.: Phenomena occurring on phase boundary in a process of coagulation and co-precipitation. Environment Science Research, Plenum Press, New York 1996, 51, 179¸193.
• 9. Oktaba W.: Elementy statystyki matematycznej i metodyka doświadczalnictwa. PWN, Warszawa 1980.
• 10. Oktaba W., Niedokos E.: Matematyka i podstawy statystyki matematycznej. PWN, Warszawa 1989.
• 11. Pomes M.L. et al.: DBP Formation Potential of Aquatic Humic Substances, Jour.AWWA 1999, 91, 3, 103¸115.
• 12. Alberts J.J., Filip Z.: Metal Binding in Estuarine Humic and Fulvic Acids: FTIR Analysis of Humic Acid-Metal Complexes, Environmental Technology 1998, 19, 923¸931.
• 13. Mielnik L., Gołębiowska D.: Porównanie właściwości fizykochemicznych kwasów huminowych osadów dennych jezior dystroficznych i zrównoważonych, Humic Subst. Environ.1997, 1, 107¸114.
• 14. Dojlido J.: Chemia wód powierzchniowych, Wyd. Ekonomia i Środowisko, Białystok 1995.
• 15. Kowal A.L., Świderska-Bróż M.: Oczyszczanie wody, PWN, Warszawa – Wrocław 1997.
• 16. Anielak A.M., Świderska R.: The influence of the adsorbent’s electrokinetic potential on the adsorption process of humic substances, Environment Protection Engineering 2001, 27, 1, 23¸34.