Effect of variable content of organic matter in water on the efficiency of its removal in the coagulation process

• Autorzy: Dąbrowska L.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.2.5

Warianty tytułu

PL

Wpływ zmiennej zawartości materii organicznej w wodzie na efektywność jej usuwania w procesie koagulacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the research was to evaluate the efficiency of the coagulation process using highly alkaline polyaluminium chlorides in reducing the level of surface water pollution with organic substances. In addition to typical indices used to assess the content of organic compounds (total organic carbon TOC, dissolved organic carbon DOC, oxygen consumption, ultraviolet absorbance), the study also evaluated the potential of trihalomethane formation. The SUVA index was calculated as a ratio of UV₂₅₄ absorbance to the DOC content, allowing for determination of the properties of dissolved organic substances in water and their susceptibility to removal by coagulation. The study examined water collected in July and October 2016, in January, May and November 2017, and in April 2018 from the Warta River in Częstochowa, Poland. Surface water was characterized by colour of 30÷40 mg Pt/dm³ and turbidity of 5.4÷9.6 NTU. The contents of TOC and DOC were 7.6÷18.6 and 6.8÷13.7 mg C/dm³, respectively, oxygen consumption was 5.2÷14.0 mg O₂/dm³, whereas UV₂₅₄ absorbance was 0.147÷0.326 cm^-1. The SUVA index was 1.8÷2.7 m²/g C. Reduction in the content of TOC in water after coagulation ranged from 26 to 43%, oxygen consumption - in the range of 41÷63%, and UV₂₅₄ absorbance - from 52÷68%. The SUVA index was 0.9÷1.5 m²/g C. This confirms that organic substances which were not susceptible to removal remained to be present in the water after coagulation. CHCl₃, CHCl₂Br and CHClBr₂ were present in the water after chlorination, whereas CHBr3 was not found. Concentrations of CHCl₃ and CHCl₂Br were 153÷430 and 19÷23 μg/dm³, respectively. Concentration of CHCl₃ ranged from 67 to 185 μg/dm³ . in the water after the coagulation process subjected to chlorination. These values were by 51÷61% lower than the CHCl₃ concentrations recorded in untreated surface water subjected to chlorination.

PL

Celem badań była ocena efektywności procesu koagulacji z wykorzystaniem wysoko zasadowych chlorków poliglinu w obniżeniu poziomu zanieczyszczenia wody powierzchniowej substancjami organicznymi. Oprócz typowych wskaźników stosowanych do oceny zawartości związków organicznych (całkowity i rozpuszczony węgiel organiczny - OWO i RWO, utlenialność, absorbancja w nadfiolecie UV) oznaczono również potencjał tworzenia trihalometanów THM. Obliczono wskaźnik SUVA jako stosunek wartości absorbancji w UV₂₅₄ do zawartości RWO, który umożliwia określenie właściwości rozpuszczonych substancji organicznych w wodzie i ich podatności na usuwanie w procesie koagulacji. Do badań wykorzystano wodę pobraną w lipcu i październiku 2016 roku, w styczniu, maju i listopadzie 2017 roku oraz w kwietniu 2018 roku z rzeki Warty w Częstochowie. Woda powierzchniowa charakteryzowała się barwą równą 30÷40 mg Pt/dm³ i mętnością 5,4÷9,6 NTU. Zawartość OWO i RWO wynosiła odpowiednio 7,6÷18,6 i 6,8÷13,7 mg C/dm³, utlenialność - 5,2÷14,0 mg O₂/dm³, a absorbancja w UV₂₅₄ - 0,147÷0,326 cm^-1. Wartość SUVA była równa 1,8÷2,7 m²/g C. Obniżenie zawartości OWO w wodzie po koagulacji było w granicach 26÷43%, utlenialności w zakresie 41÷63%, a wartości absorbancji UV₂₅₄ - 52÷68%. Wartość SUVA była równa 0,9÷1,5 m²/g C. Potwierdza to, że w wodzie po koagulacji pozostały substancje organiczne niepodatne na usuwanie w tym procesie. W badanych wodach po procesie chlorowania stwierdzono obecność CHCl₃, CHCl₂Br, CHClBr₂, nie wykryto CHBr3. Stężenie CHCl₃ i CHCl₂Br było równe odpowiednio 153÷430 i 19÷23 μg/dm³. W wodach po procesie koagulacji poddanych chlorowaniu stężenie CHCl₃ wynosiło od 67 do 185 μg/dm³. Były to wartości o 51÷61% niższe od uzyskanych stężeń CHCl₃ w nieoczyszczonych wodach powierzchniowych poddanych chlorowaniu.

Słowa kluczowe

EN

organic matter; coagulation; polyaluminium chlorides; trihalomethanes; surface water

PL

materia organiczna; koagulacja; chlorek poliglinu; trihalometany; woda powierzchniowa

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 2
• Strony: 171--181
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., wykr.

Twórcy

autor

Dąbrowska L.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment, Department of Chemistry, Water and Wastewater Technology, ul. J.H. Dąbrowskiego 73, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Nawrocki J. (red.), Uzdatnianie wody. Procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.
• [2] Guidelines for Drinking-water Quality, 4th ed., World Health Organization, Geneva, Switzerland, 2011.
• [3] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, poz. 2294.
• [4] Font-Ribera L., Colomer Cotta J., Gómez-Gutiérrez A., Villanueva C.M., Trihalomethane concentrations in tap water as determinant of bottled water use in the city of Barcelona, Journal of Environmental Sciences 2017, 58, 77-82.
• [5] Golea D.M., Upton A., Jarvis P., Moore G., Sutherland S., Parsons S.A., Judd S.J., THM and HAA formation from NOM in raw and treated surface waters, Water Research 2017, 112, 226-235.
• [6] Niu Z.-G., Hu X.-P., Zhang Y., Sun Y.-Y., Effect of chlorine dose in prechlorination on trihalomethanes and haloacetic acids during water treatment process, Environmental Science and Pollution Research 2017, 24, 5068-5077.
• [7] Kowal A.L., Świderska-Bróż M., Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne i technologiczne, procesy i urządzenia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009.
• [8] Gumińska J., Kłos M., Analiza stabilności form glinu w koagulantach wstępnie zhydrolizowanych, Przemysł Chemiczny 2013, 92(8), 1444-1448.
• [9] Świderska-Bróż M., Wolska M., Usuwanie frakcji ogólnego węgla organicznego z wody powierzchniowej w procesie koagulacji, Ochrona Środowiska 2011, 33(1), 9-12.
• [10] Dąbrowska L., Removal of organic matter from surface water using coagulants with various basicity, Journal of Ecological Engineering 2016, 17(3), 66-72.
• [11] Dąbrowska L., Ogrodnik A., Rosińska A., Wpływ skuteczności usuwania materii organicznej w procesie koagulacji na stężenie THM w chlorowanej wodzie, Rocznik Ochrona Środowiska 2016, 18, 455-467.
• [12] Machi J., Mołczan M., Metody charakterystyki naturalnych organicznych składników wód ujmowanych z przeznaczeniem do spożycia przez ludzi, Ochrona Środowiska 2016, 38(4), 25-32.
• [13] Matilainen A., Vepsäläinen M., Sillanpää M., Natural organic matter removal by coagulation during water treatment. A review, Advances in Colloid and Interface Science 2010, 159, 189-197.
• [14] Tubić A., Agbaba J., Molnar Jazić J., Watson M., Dalmacija B., Pilot scale investigation of coagulation combined with ozonation and pH adjustment in treatment of NOM rich water, Water Science Technology: Water Supply 2016, 16(3), 837-844.
• [15] Sillanpää M., Ncibi M.Ch., Matilainen A., Vepsäläinen M., Removal of natural organic matter in drinking water treatment by coagulation: A comprehensive review, Chemosphere 2018, 190, 54-71.
• [16] Yang Z., Gao B., Wang Y., Wang Q., Yue Q., Aluminum fractions in surface water from reservoirs by coagulation treatment with polyaluminum chloride (PAC): Influence of initial pH and OH-/Al3+ ratio, Chemical Engineering Journal 2011, 170, 107-113.
• [17] Dąbrowska L., Skuteczność usuwania materii organicznej z wody powierzchniowej z zastosowaniem chlorku poliglinu (Effectiveness of removing organic matter from surface water using polyaluminium chloride), Proceedings of ECOpole 2017, 11(2), 489-496.
• [18] Włodyga-Bergier A., Bergier T., Charakterystyka prekursorów lotnych ubocznych produktów chlorowania wody w sieci wodociągowej Krakowa, Ochrona Środowiska 2011, 33(3), 29-33.
• [19] Wang F., Gao B., Yue Q., Bu F., Shen X., Effects of ozonation, powdered activated carbon adsorption, and coagulation on the removal of disinfection by-product precursors in reservoir water, Environmental Science and Pollution Research 2017, 24, 17945-17954.
• [20] Zainudin F.M., Hasan H.A., Abdullah S.R.S., An overview of the technology used to remove trihalomethane (THM), trihalomethane precursors, and trihalomethane formation potential (THMFP) from water and wastewater, Journal of Industrial and Engineering Chemistry 2018, 57, 1-14.
• [21] Bhatnagar A., Sillanpää M., Removal of natural organic matter (NOM) and its constituents from water by adsorption. A review, Chemosphere 2017, 166, 497-510.

Uwagi

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