Usuwanie związków organicznych podczas filtracji wody przez złoża biologicznie aktywnych filtrów węglowych – badania w skali technicznej

Lasocka-Gomuła, I.; Michałkiewicz, M.; Cybulski, Z.; Kołaski, P.; Wysocka, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Usuwanie związków organicznych podczas filtracji wody przez złoża biologicznie aktywnych filtrów węglowych – badania w skali technicznej

Autorzy

Lasocka-Gomuła I. , Michałkiewicz M. , Cybulski Z. , Kołaski P. , Wysocka A.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Removal of Organic Matter from Water During Rapid Filtration through a Biologically Active Carbon Filter Beds – a Full Scale Technological Investigation

Języki publikacji

Abstrakty

Badania prowadzono w skali technicznej na Stacji Uzdatniania Wody (SUW) o maksymalnej wydajności 150 000 m3/d. Woda dopływająca do SUW charakteryzuje się zawartością specyficznych zanieczyszczeń organicznych. W celu ich eliminacji z wody oraz zapewnienia biologicznej stabilności wody w sieci wodociągowej, w styczniu 2015 r. uruchomiono drugi stopień oczyszczania wody, oparty o zintegrowane procesy ozonowania i filtracji przez złoże węglowe. Co miesiąc, w okresie od stycznia do maja 2016 r., pobierano próbki wody oraz złoża filtracyjnego z czterech filtrów węglowych. Próbki wody pobierano bezpośrednio znad złoża filtracyjnego oraz na odpływie z filtrów. Próbki złoża filtracyjnego pobierano z jego górnej warstwy, w pięciu punktach każdej komory filtracyjnej. Przeprowadzono analizy fizyczno-chemiczne i bakteriologiczne wody oraz złóż filtracyjnych. W celu wykazania aktywności mikrobiologicznej złóż wykonywano test aktywności esteraz z dwuoctanem fluoresceiny FDA. W próbkach wody i węgla aktywnego w celu zidentyfikowania mikroorganizmów prowadzono diagnostykę biochemiczną z wykorzystaniem zautomatyzowanego systemu Vitek 2 Compact (bioMerieux). Przeprowadzone badania wykazały obniżenie zawartości związków organicznych wyrażonych jako OWO i ChZT (KMnO4) oraz biologiczną aktywność analizowanych filtrów węglowych. Złoża filtrów węglowych zasiedlone były przez Pseudomonas fluorescens, Acinetobacter lwoffii, Aeromonas salmonicida oraz Sphingomonas paucimobilis. W żadnym z analizowanych filtrów nie wyhodowano natomiast szczepów z rodziny Enterobacteriaceae stanowiących potencjalne zagrożenie dla zdrowia konsumentów. Wprowadzenie filtrów węglowych do ciągu technologicznego SUW spowodowało obniżenie zawartości materii organicznej w wodzie uzdatnionej, co znacznie obniżyło zapotrzebowanie na środek stosowany do dezynfekcji wody.

The research was carried out on the full scale Water Treatment Plant with maximal capacity of 150 000 m3/d. Treated water is characterized by a high content of organic pollutants. In order to eliminate them from water and ensure the biological stability of water in the water supply network, in January 2015 a second stage of water treatment was launched, based on integrated ozonation and filtration through carbon filter beds. Between January and May 2016, samples of water and a filter bed were collected from four carbon filters and then physicochemical and bacteriological analysis were done. The FDA test and biochemical diagnostics were made to prove the microbiological activity of the filter bed. The studies showed a decrease in the content of organic compounds, meassured as TOC and COD (KMnO4), and the biological activity of the analyzed carbon filters. The carbon filter beds were populated by Pseudomonas fluorescens, Acinetobacter lwoffii, Aeromonas salmonicida and Sphingomonas paucimobilis. In none of the analyzed filters were found strains of the Enterobacteriaceae family which may have a potential threat to health of the consumers. The application of carbon filters has reduced the organic matter content in treated water, which significantly reduced the dose of disinfectant.

Słowa kluczowe

biologicznie aktywne filtry węglowe badania w skali technicznej filtracja oczyszczanie wody związki organiczne identyfikacja mikroorganizmów

biologically active carbon filters filtration full scale technical investigation identification of microorganisms organic matter water treatment

Wydawca

Wydawnictwo 2K TECHNOLOGIE s.c.

Czasopismo

Technologia Wody

Rocznik

2018

Tom

Nr 5 (61)

Strony

8--15

Opis fizyczny

Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lasocka-Gomuła I.

Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Środowiska

autor

Michałkiewicz M.

Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Środowiska

autor

Cybulski Z.

Wielkopolskie Centrum Onkologii, Pracownia Mikrobiologii

autor

Kołaski P.

Politechnika Poznańska, absolwent

autor

Wysocka A.

Politechnika Poznańska, absolwent

Bibliografia

1. Gibert O., Lefevre B., Fernandez M., Bernat X., Paraira M., Calderer M., Martinez-Llado X. 2013: Characterizing biofilm development on granular activated carbon used for drinking water production. Water Research 47, 1101–1110.
2. Holc D., Pruss A., Michałkiewicz M., Cybulski Z. 2016: Efektywność usuwania związków organicznych podczas oczyszczania wody w procesie filtracji przez biologicznie aktywny filtr węglowy z identyfikacją mikroorganizmów. (Effectiveness of Organic Compounds Removing During Water Treatment by Filtration Through a Biologically Active Carbon Filter with the Identification of Microorganisms) Rocznik Ochrona Środowiska 18 (2), 235–246.
3. Holc D., Pruss A., Michałkiewicz M., Cybulski Z. 2016: Przyspieszenie wpracowania filtrów węglowych – doświadczenia z badań technologicznych w skali pilotowej. (Acceleration of carbon filters activation – experiments of pilot scale technological investigations) Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna, Kudowa Zdrój, czerwiec 2016.
4. Huber S., Balz A., Abert M., Pronk W. 2011: Characterization of aquatic humic and non-humic matter with size-exclusion chromatography – organic carbon detection – organic nitrogen detection (LC-OCD-OND). Water Research 45, 879–885.
5. Kaarela O. E., Harkki H. A., Palmroth M. R. T., Tuhkanen T. A. 2015: Bacterial diversity and active biomass in full-scale granular activated carbon filters operated at low water temperatures. Environmental Technology 36 (6), 681–692.
6. Kiedryńska L. 2004: Zasiedlanie granulowanych węgli aktywnych przez mikroorganizmy w procesie uzdatniania wody. (Water treatment involving granular active carbon filters: Problem of bacterial colonization) Ochrona Środowiska 26 (1), 39–42.
7. Kołwzan B. 2011: Analiza zjawiska biofilmu – warunki jego powstawania i funkcjonowania. (Analysis of biofilms – their formation and functioning) Ochrona Środowiska 33 (4), 3–14.
8. Laurent P., Prevost M., Cigana J., Niquette P., Servais P. 1999: Biodegradable organic matter removal in biological filters: evaluation of the Chabrol Model. Water Research 33, 1387–1398.
9. Mołczan M. 2006: Podstawy modelowania matematycznego procesu adsorpcji-biodegradacji w biologicznie aktywnych złożach granulowanych węgli aktywnych. (Principles to mathematical modeling of the adsorption-biodegradation process in granular active carbon beds) Ochrona Środowiska 3, 9–14.
10. Olesiak P., Stępniak L. 2014: Metody intensyfikacji procesu sorpcji w uzdatnianiu wody, Interdyscyplinarne zagadnienia w inżynierii i ochronie środowiska. Tom 4. (Methods of sorption intensification in water treatment) Praca zbiorowa pod red. Traczewskiej T. M., Kazimierczak B., Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
11. Pruss A., Maciołek A., Lasocka-Gomuła I. 2009: Wpływ aktywności biologicznej złóż węglowych na skuteczność usuwania związków organicznych z wody. (Effect of the biological activity of carbon filter beds on organic matter removal from water) Ochrona Środowiska 4, 31–34.
12. Pruss A., Pruss P. 2016: Próba wykorzystania pyłowego węgla aktywnego oraz selektywnego anionitu do zwiększenia skuteczności usuwania związków organicznych z wody po procesie koagulacji. (Effectiveness of Organic Compounds Removing During Water Treatment by Filtration Through a Biologically Active Carbon Filter with the Identification of Microorganisms) Ochrona Środowiska 38 (1), 25–28.
13. Pruss, A. 2015: Selection of the Surface Water Treatment Technology – a Full Scale Technological Investigation. Water Science and Technology 71 (4), 638–644.
14. Rosińska A., Rakocz K. 2013: Rola biodegradowalnej materii organicznej w procesie dezynfekcji wody. (The Role of the Biodegradable Organic Matter in the Water Disinfection) Inżynieria i Ochrona Środowiska 4, 511–521.
15. Seredyńska-Sobecka B., Tomaszewska M., Janus M., Morawski A. 2006: Biological activation of carbon filters. Water Research 40, 355–363.
16. Simpson D. 2008: Biofilm processess in biologically active carbon water purification. Water Research 42, 2839–2848.
17. Szuster-Janiaczyk A. 2016: Ocena mikrobiologiczna osadów wodociągowych, na przykładzie wybranego Systemu Zaopatrzenia w Wodę. (The Microbiological Evaluation of Deposits Come from Water Network on the Example of Selected Water Supply System) Rocznik Ochrona Środowiska 18 (2), 815–827.
18. Velten S., Boller M., Koster O., Helbing J., Weilenmann H., Hammes F. 2011: Development of biomass in a drinking water granular active carbon (GAC) filter. Water Research 45, 6347–6354.
19. Włodyka-Bergier A., Bergier T. 2011: Wpływ jakości materii organicznej na potencjał tworzenia się lotnych organicznych produktów chlorowania wody. (The influence of organic matter quality on potential of volatile organic water chlorination products formation) Archives of Environmental Protection 37, 25–35.
20. Włodyka-Bergier A., Bergier T., Kowalewski Z., Grygar M. 2016: Influence of modernization of disinfection method on drinking water microbial stability in Raba water distribution system in Krakow. Polish Journal of Environmental Studies 25, 96–99.
21. Wolska M. 2014: Removal of precursors of chlorinated organic compounds in selected water treatment processes. Desalination and Water Treatment 52, 3938–3946.
22. Zimoch I., Szostak A. 2006: Ocena pracy filtrów węglowych eksploatowanych w zakładzie produkcji wody Goczałkowice. (Estimation of carbon filters operation in Goczałkowice Water Treatment Plant) Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle, 247–258.

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-e317b7d4-8c6a-4c0c-8006-8175f0252489