Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimizing coagulant choice for treatment technology of surface water for human consumption

Wolska M., Mołczan M., Urbańska-Kozłowska H., Solipiwko-Pieścik A.

Environment Protection Engineering

|

2018

|

Vol. 44, nr 4

131--141

EN

Coagulation is a process commonly used in water treatment, especially for surface water. This process aims to effectively remove organic matter [1, 2] especially precursors of oxidation and disinfection by-products [3–5], whose creation potential is related to absorption values at 254 nm (UV254) [6] Due to a very large variability in surface water composition over the course of the year and different contamination levels dependent on water source location, it is important to optimally choose coagulant type and dosage. Such optimization is difficult due to the presence of a large number of coagulants on the market. Świderska-Bróż and Rak [7] and Lee et al. [8] have shown that prehydrolyzed coagulants are less sensitive to changes in temperature and pH of the input water than classic ones. Lin et al. [9] suggest however that the effectiveness of coagulation mainly depends on the type and structure of organic matters present in waters, and to a much lesser degree on pH and temperature.

2

Comparative studies of coagulation in a batch and continuous mode systems

Mołczan M., Wolska M., Szerzyna S., Żółtowska M., Wiśniewski J., Adamski W.

Archives of Environmental Protection

|

2018

|

Vol. 44, no. 3

99--105

EN

Coagulation studies were carried out simultaneously in a batch and continuous mode systems. Four coagulants of varied properties were used. Both test procedures contained the same process phases (rapid mixing, flocculation, sedimentation) and a corresponding coagulant dosage range (1.7–3.3 gAl/m3). In the batch mode test, the raw water composition was stable, while in the continuous mode test it was subject to changes resulting from natural variation in source water properties. The main process effectiveness measures were: color, absorbance at 254 nm, and dissolved organic carbon content. Studies in the batch mode system showed clear linear relationships between coagulant dosage and effectiveness of analyzed water contamination indicators values reduction. Tests in flow conditions confirmed the relationships found in the batch test, albeit with lesser agreement with a linear effectiveness – coagulant dosage model. Due to a comparison of coagulation results from both test systems, it was possible to determine the relationships between coagulation effectiveness obtained in continuous and batch mode systems. The linear relationships obtained show a dependence on current raw water properties and the type of coagulant used. However, in many cases, these relationships do not differ significantly as with respect to analyzed water quality indicators. The general rule is that the effectiveness observed in the continuous mode system is larger than that for the batch mode process, which is justified due to different process conditions. Determining the relationship between coagulation results obtained for different experimental procedures allows for predicting effects of changes in technical systems based on laboratory results.

PL

Prowadzono jednoczesne badania koagulacji w układzie porcjowym oraz przepływowym. Korzystano z czterech koagulantów o zróżnicowanych właściwościach (polimeryzacja, zasadowość, zawartość glinu, koszt zakupu). Obie procedury badawcze zawierały te same fazy procesu (szybkie mieszanie, flokulację, sedymentację) oraz analogiczny zakres dawek koagulantów (1,7-3,3 gAl/m3). W teście porcjowym skład wody surowej był ustalony natomiast w badaniu przepływowym podlegał zmianom wynikającym z naturalnej zmienności charakterystyki ujmowanej wody powierzchniowej. Głównymi wskaźnikami oceny skuteczności procesu były: barwa, absorbancja w 254 nm oraz zawartość rozpuszczonego węgla organicznego. Badania w układzie porcjowym pokazały wyraźne liniowe zależności wiążące dawkę koagulantu ze skutecznością zmniejszania wartości analizowanych wskaźników zanieczyszczenia wody. Badania w warunkach przepływowych potwierdziły prawidłowości odnotowane w układzie porcjowym, jednak przy mniejszej zgodności uzyskanych wyników z liniowym modelem zależności skuteczności procesu od dawki koagulantu. Dzięki zestawieniu wyników koagulacji w obu układach doświadczalnych możliwe było określenie związków skuteczności koagulacji osiąganych w układzie przepływowym i porcjowym. Uzyskane liniowe przebiegi wykazują zależność od aktualnej charakterystyki oczyszczanej wody oraz rodzaju stosowanego koagulantu. Natomiast w wielu wypadkach nie różnią się istotnie w odniesieniu do analizowanych wskaźników jakości wody. Za regułę uznać można większą skuteczność koagulacji obserwowaną w układzie przepływowym wobec układu porcjowego, co znajduje uzasadnienie w różnych warunkach prowadzenia procesu. Ustalanie związków pomiędzy wynikami koagulacji uzyskiwanymi w różnych procedurach badawczych, a w szczególności w układzie porcjowym oraz przepływowym, pozwala na przewidywanie skutków zmian wprowadzanych w układach technicznych w oparciu o efekty doświadczeń laboratoryjnych.

3

Coagulant cost optimization for surface water coagulation process

Wolska M., Mołczan M., Solipiwko-Pieścik A., Urbańska-Kozłowska H.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2018

|

Vol. 11, no. 3

153--161

EN

This paper presents the results of a study concerning application of different coagulants used in surface water coagulation process. Even though the use of this process is quite wide-spread and several different coagulants are used it would be vital to identify which coagulants are the most effective from the economical point of view. The choice of parameter, such as doses, contact time, speed of mixing are important for cost optimization while maintaining satisfactory results for WTP. Four of the most effective coagulants were taken to the second stage. Three of the four coagulants chosen for the second stage of the study were the same for both tests regardless at water quality parameters. The cost of the process depended above all on raw water contamination, and therefore the coagulant dosage. An analysis of the results has shown that only the non pre-hydrolyzed coagulant allowed for high process effectiveness at low process costs. This coagulant was also the only one to require a pH correction after coagulation. However, this did not significantly increase the coagulation cost.

4

Skuteczność usuwania rozpuszczonych związków organicznych z wody o małej wartości absorbancji właściwej na żywicy anionowymiennej MIEX®Gold

Mołczan M., Wolska M.

Ochrona Środowiska

|

2016

|

Vol. 38, nr 2

23--27

PL

Przeprowadzono testy laboratoryjne z nową żywicą anionowymienną MIEX®Gold zastosowaną do oczyszczania wody charakteryzującej się małą wartością absorbancji właściwej w nadfiolecie (2,3 m3/gC-m) oraz niewielką zawartością RWO (4,0 gC/m3). Równolegle przeprowadzono te same testy z użyciem znanej żywicy MIEX®DOC. Stwierdzono niewielkie różnice w skuteczności obu żywic, przy czym nowa żywica miała nieznacznie mniejszą (do 6%) zdolność usuwania organicznych składników wody. Niewielka przewaga żywicy MIEX®Gold polegała na większej skuteczności usuwania prekursorów trójhalometanów. Przy dawce chloru 1,0 gCl2/m3 i krotności wymiany objętości żywicy 100 m3/m3, obie żywice umożliwiły zmniejszenie potencjału tworzenia THM o 45% (MIEX®DOC) oraz 55% (MIEX®Gold), podczas gdy przy krotności wymiany 2000 m3/m3 wartości te były mniejsze i wynosiły odpowiednio 14% i 22%. W wypadku obu żywic ilość THM wytworzona w odniesieniu do 1 grama RWO korelowała z jednostkową dawką chloru ([Cl2]/[RWO]), wykazując tendencję rosnącą. W przypadku żywicy MIEX®Gold stwierdzono nieznacznie mniejsze wartości stosunku [THM]/[RWO], przy czym przy małej krotności wymiany (100 m3/m3) różnica ta była wyraźna (MIEX®DOC:MIEX®Gold: [Cl2]/[RWO]=0,88:0,79 gCl2/gC, [THM]/[RWO]=11,75:8,66 gTHM/gC). Względnie zbliżone efekty pracy obu żywic nie wskazują na zasadność stosowania nowego typu żywicy w oczyszczaniu wód o małej wartości absorbancji właściwej. Różnice w zdolności separacyjnej obu typów żywic nie są dobrze rozpoznane, dlatego rozważanie ich stosowania wymaga każdorazowo weryfikacji doświadczalnej.

EN

Laboratory tests with a new anion-exchange resin MIEX®Gold were carried out for treatment of water with low specific UV absorbance (SUVA) (2.3 m3/gC-m) and low DOC content (4.0 gC/m3). Concurrently, the same tests for the known MIEX®DOC resin were performed. Small differences in efficacy of both resins were demonstrated, with the new one showing slightly lower (up to 6%) ability of organic compound removal from water. A minor advantage of MIEX®Gold was higher trihalomethane (THM) precursor removal efficacy. At a chlorine dose of 1.0 gCl2/m3 and bed volume of 100 dm3/dm3 both resins allowed for reduction in THM formation potential (THMFP), namely by 45% for MIEX®DOC and 55% for MIEX®Gold. However, at a bed volume of 2000 dm3/dm3 those values were lower, i.e. 14% and 22%, respectively. For both resins, amount of THM formed in relation to 1 gram of DOC correlated with a unit chlorine dose ([Cl2]/[DOC]) and a tendency was growing. Slightly lower values of [THM]/[DOC] were demonstrated for MIEX®Gold resin. However, at a low bed volume (100 m3/m3) the difference was significant (MIEX®DOC:MIEX®Gold: [Cl2]/[DOC]=0.88:0.79 gCl2/gC, [THM]/[DOC]=11.75:8.66 gTHM/gC). Relatively similar operating efficacies of both resins do not support new resin type application for treatment of water with low specific absorbance. Differences in separation preferences of the both resin types remain not understood very well. Thus their application would require experimental validation on case by case basis.

5

Metody charakterystyki naturalnych organicznych składników wód ujmowanych z przeznaczeniem do spożycia przez ludzi

Machi J., Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2016

|

Vol. 38, nr 4

25--32

PL

Wiedza o zawartości sumy naturalnych substancji organicznych nie jest obecnie wystarczająca zarówno przy planowaniu, jak i eksploatacji instalacji do oczyszczania wody. Pogłębiona charakterystyka zawartych w ujmowanych wodach naturalnych związków organicznych pozwala na lepsze zrozumienie ich przemian w procesach oczyszczania wody, a także odgrywa bardzo ważną rolę podczas optymalizacji pracy poszczególnych etapów układu technologicznego. Powszechnie stosowanym wskaźnikiem do analizy związków organicznych w wodzie jest absorbancja w nadfiolecie, która umożliwia zarówno ocenę jakościową, jak i ilościową tych związków. Absorbancja właściwa w UV (SUVA), jako odniesienie wartości absorbancji w 254 nm do zawartości w wodzie rozpuszczonego węgla organicznego, umożliwia natomiast kontrolę procesów oczyszczania wody, zwłaszcza w zakresie dawkowania koagulantów oraz utleniaczy. Inne metody charakterystyki naturalnych substancji organicznych stanowią domenę prac badawczych i nie są szerzej wykorzystywane w praktyce funkcjonowania przedsiębiorstw wodociągowych. Wśród nich na uwagę zasługują techniki spektroskopii fluorescencyjnej, które pozwalają na monitorowanie jakości wody w czasie rzeczywistym i cechują się zwiększoną selektywnością oraz czułością w zestawieniu z absorbancją w nadfiolecie. Analiza fluorescencyjna, umożliwiająca identyfikację frakcji biodegradowalnej związków organicznych, pozwala na wybór właściwych metod ich usuwania. Bardzo duże możliwości analityczne zapewnia chromatografia, zwłaszcza w połączeniu z szeroką gamą dostępnych detektorów. Umożliwia ona badanie takich cech substancji organicznych, jak masa cząsteczkowa, polarność, aromatyczność czy podatność na tworzenie ubocznych produktów dezynfekcji wody. Daje to szerokie możliwości interpretacyjne w odniesieniu do optymalizacji pracy układu technologicznego oczyszczania wody. Bardzo pomocne do charakteryzowania składu wody pod względem obecnych w niej związków organicznych są także metody frakcjonowania z wykorzystaniem membran lub żywic selektywnych. Separacja cząsteczek substancji organicznych według takich cech, jak wielkość, hydrofilowość czy kwasowość, pozwala na otrzymanie wyselekcjonowanych próbek, które mogą być poddane dalszym badaniom.

EN

Today’s knowledge on total Natural Organic Matter (NOM) content proves not sufficient both at planning and operation of water treatment installations. Detailed characteristics of NOM present in raw and treated water enables better understanding of its changes during water treatment processes as well as substantially contributes towards operation optimization of subsequent stages of a technological set-up. UV absorbance, a common indicator used for NOM analysis in water, allows for both its qualitative and quantitative assessment. Specific UV absorbance (SUVA), being the UV absorbance of a water sample at 254 nm normalized for dissolved organic carbon (DOC), allows monitoring of water treatment processes, especially in terms of coagulant and oxidizing agent dosing. Other NOM characterization methods are a domain for research and are not widely employed in daily practice of water supply corporations. Among those techniques, fluorescence spectroscopy methods are worth noticing as they enable water quality monitoring in real time and are characterized by higher selectivity and sensitivity compared to UV absorbance. Fluorescence analysis that allows identification of biodegradable organic fractions, enables selection of adequate methods of their removal. Chromatography offers a number of analytical capabilities, especially when combined with a wide range of available detectors. It allows examination of NOM characteristics such as molecular weight, polarity, aromaticity or susceptibility to water disinfection by-product formation. Thus multiple possibilities of interpretation arise in regard to optimization of technological system operation in water treatment. In terms of NOM presence, fractionation methods employing membranes and selective resins are particularly helpful in water composition characterization. NOM particle separation according to its size, hydrophilicity, acidity and others enables monitoring its removal susceptibility in particular treatment processes and predicting the technological effects based on NOM characteristics.

6

Ocena stabilności wody wprowadzanej do sieci wodociągowej

Wolska M., Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2015

|

Vol. 37, nr 4

51--56

EN

Both chemical and biological stability of water was assessed from the three water supply networks using different water sources: surface, infiltration and the mixed (surface and groundwater). The oxidizing agent content, Langelier and Ryznar corrosivity indexes and water aggressiveness index were chosen as criteria for the water chemical stability assessment. Water biostability was determined on the basis of nutrient content: inorganic nitrogen and phosphate forms as well as biodegradable organic carbon (BDOC). It was established that in respect of chemical stability, the waters had some common characteristics such as dissolved oxygen and chlorine oxidizing agent content, conducive to the electrochemical corrosion process, as well as lack of an aggressive carbon dioxide with the concurrent lack of calcium-carbonate equilibrium supporting scale formation. The Ryznar index values were indicative of the corrosive potential of water; the surface water samples belonged to a clearly ‘corrosive’ range. The biological instability was a constant feature of the tested waters and it was the excessive inorganic nitrogen content that was the most conducive to the bacterial regrowth in the water. In either case, disinfectant content was determined to be inadequate with regard to prevention of biological recontamination of water, which was in contrast with its excess in relation to water corrosivity criterion.

PL

Chemiczna i biologiczna stabilność wody została oceniona w trzech sieciach wodociągowych wykorzystujących różne źródła wody: powierzchniowe, infiltracji i mieszane (powierzchniowych i podziemnych).

7

Modelowanie fluidyzacji magnetycznej żywicy jonowymiennej MIEX® w układzie oczyszczania wody

Adamski W., Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2014

|

Vol. 36, nr 4

9--14

PL

Omówiono zasady procesu MIEX®DOC oraz jego rozwiązania z reaktorem o pełnym wymieszaniu i reaktorem fluidalnym o przepływie tłokowym. Badano wpływ oddziaływania magnetycznego ziaren żywicy MIEX® na jej zdolność do utrzymywania zwartej warstwy w reaktorze fluidalnym. Porównano wyniki symulacji stanu fluidalnego cząstek niemagnetycznych o określonym kształcie, wielkości i gęstości z wynikami eksperymentu z użyciem cząstek o tych samych cechach, lecz mających właściwości magnetyczne. Na tej podstawie określono parametry modelu fluidyzacji złoża jonitu o właściwościach magnetycznych. Wyznaczono wartość stałej oddziaływania magnetycznego (vM=vs–vst) między ziarnami żywicy jonowymiennej, będącej różnicą między pozorną prędkością sedymentacji (gwarantującą utrzymanie konkretnej ekspansji złoża w funkcji prędkości fluidyzacji) a rzeczywistą graniczną prędkością sedymentacji ziaren jonitu (vst=12 m/h). Wartość stałej oddziaływania magnetycznego, wynosząca 30,5 m/h, obowiązuje przy prędkości fluidyzacji poniżej wartości krytycznej (10 m/h). Opracowany model umożliwia określenie geometrii złoża żywicy w stanie fluidyzacji, której znajomość jest konieczna do analitycznego wyznaczenia sprawności procesu MIEX®DOC z wykorzystaniem modeli matematycznych.

EN

Principles of MIEX®DOC process and its technical solution with a complete-mix reactor and fluidized plug-flow reactor have been discussed. The influence of magnetic interactions between the resin grains on its ability to maintain a compact layer in the fluidized reactor was investigated. The results of fluidized state simulation for nonmagnetic particles of certain shape, size and density were compared with the experimental results received for particles of the same parameters except for being magnetic. On this basis fluidization model parameters for the resin bed with magnetic properties were determined. The magnetic interaction constant (vM = vs – vst) between the ion exchange resin grains was defined as a difference between the actual terminal sedimentation velocity (allowing certain bed expansion as a function of fluidization velocity – ve) and the theoretical terminal sedimentation velocity (vst= 12 m/h) of the resin grains. The value of constant vM = 30.5 m/h is obligatory at the fluidization velocities below the threshold (10 m/h). The model developed enables defining the fluidized bed geometry which is necessary for analytical determination of MIEX®DOC process efficiency using mathematical models.

8

Wpływ zjawiska pęcznienia na pomiar dawki żywicy jonowymiennej MIEX®

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 2

9--13

EN

Swelling of ion exchange resins depends on solvation of functional groups and tendency to reach equilibrium between internal and external ionic solutions. These phenomena lead to changes in volume of an ionite portion. Sedimentation time of a fresh MIEX® powdered resin in demineralized water was experimentally estimated at approximately 5 min. Therefore, any shorter time should definitely not be used for the ionite dose measurements. It has been proven that solution type used to prepare the resin suspension affects the ionite volume as a result of variations in its swelling. 3.5% increase in resin volume was determined after switching from demineralized water to model solution containing composition of dissolved organic and inorganic constituents. Therefore, in order to obtain a fixed reference value only resin suspension in demineralized water should be applied when calculating a dose (especially, when comparing different study results). Progressing resin saturation resulted in change in the volume of a certain ionite portion. Swelling increase was being observed until ionite load corresponding to the bed volume of 400 cm3/cm3 was reached, and then it stabilized. At that point an increase in the ionite volume was 15% when compared to the value for the fresh resin in demineralized water and about 11% when compared to the initial resin volume in the model solution containing natural organic substances. The maximum swelling was reported at the relatively small ionite load, therefore the degree of swelling of a resin working in a typically loaded reactor is expected to be constant. The impact of swelling on the measured doses of fresh resin and on the corresponding amounts of saturated resin should be considered not only in experiments but also while exploiting powdered resins in the ion exchange process.

PL

Pęcznienie żywic jonowymiennych uwarunkowane jest solwatacją grup funkcyjnych oraz dążeniem do równowagi wewnętrznego i zewnętrznego roztworu jonowego, co prowadzi do zmian objętości zajmowanej przez określoną porcję jonitu. Czas sedymentacji świeżej żywicy proszkowej MIEX® w wodzie zdemineralizowanej oceniono w badaniach na około 5 min, dlatego w krótszym czasie bezwzględnie nie powinno się dokonywać pomiarów dawki jonitu. Wykazano, że rodzaj roztworu użytego do przygotowania suspensji żywicy wpływa na objętość jonitu na skutek jego zróżnicowanego pęcznienia. Stwierdzono 3,5% wzrost objętości porcji żywicy po zamianie wody zdemineralizowanej na roztwór modelowy zawierający kompozycję organicznych i nieorganicznych składników rozpuszczonych. Z tego względu jedyną możliwością uzyskania stałego odniesienia przy pomiarze dawki (zwłaszcza w aspekcie porównywania wyników różnych badań) jest posługiwanie się suspensją żywicy w wodzie zdemineralizowanej. Postępujące wysycanie żywicy wpływało na zmianę objętości zajmowanej przez określoną porcję jonitu. Rosnące pęcznienie żywicy obserwowano aż do obciążenia jonitu odpowiadającego krotności wymiany 400 cm3/cm3, po czym ulegało ono stabilizacji. Wówczas wzrost objętości porcji jonitu wyniósł 15% w stosunku do pomiaru zawartości świeżej żywicy w wodzie zdemineralizowanej oraz około 11% w stosunku do pomiaru dokonanego w roztworze modelowym zawierającym naturalne substancje organiczne. Maksymalne pęcznienie stwierdzono przy stosunkowo małym obciążeniu jonitu, dlatego należy oczekiwać, że stopień spęcznienia żywicy pracującej w typowo obciążonym reaktorze będzie stały. Wpływ procesu pęcznienia na odmierzane dawki żywicy świeżej oraz odpowiadające im zawartości żywicy wysyconej powinny być brane pod uwagę zarówno w badaniach, jak i podczas eksploatacji procesu wymiany jonowej z użyciem żywic proszkowych.

9

Wpływ warunków mieszania na kinetykę usuwania substancji organicznych z wody w procesie magnetycznej wymiany anionowej

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2012

|

Vol. 34, nr 4

9-16

PL

Wykazano, że sposób i intensywność mieszania są istotnymi parametrami procesu wymiany anionowej z użyciem żywicy MIEXŽ, którym dotychczas nie poświęcano wiele uwagi. Dane doświadczalne przedstawiono w postaci krzywych kinetycznych opisanych równaniem reakcji chemicznej pseudo-pierwszego rzędu. Wartości współczynników tego równania posłużyły do interpretacji wyników badań. Uzyskane wyniki badań z użyciem roztworu modelowego zawierającego naturalne substancje organiczne (abs. w UV254nm1m ok. 42, RWO ok. 7,5 gC/m3) potwierdziły, że intensywność mieszania miała istotny wpływ na kinetykę ich usuwania z wody w tym procesie, przy czym jej wpływ na wartość adsorpcji był nieznaczny. Stopniowo zmniejszający się przyrost adsorpcji obserwowany był w całym zakresie badanych intensywności mieszania (100÷300 obr./min). Znacznie istotniejszy był wpływ intensyfikacji mieszania na wzrost szybkości usuwania substancji organicznych. Zależność ta miała charakter liniowy w całym zakresie badanych intensywności mieszania, w którym odnotowano wzrost szybkości reakcji o 80÷90%, w zależności od zastosowanego wskaźnika zawartości substancji organicznych w wodzie (RWO, barwa, absorbancja w nadfiolecie).

EN

Despite their significance in the anion exchange process involving a MIEXŽresin, the mode and speed of agitation have rarely been addressed in the literature. Experimental data were presented in the form of kinetic curves described by the equation of the pseudo-first order chemical reaction. The values of the coefficients of this equation were used for interpreting the results of the study. The results obtained with a model water solution containing natural organic substances (color, about 55 gPt/m3; absorption at UV254nm1m, about 42; DOC, about 7.5 gC/m3) have revealed that agitation speed largely contributed to the kinetics of natural organic matter removal in the MIEXŽ resin process, but only slightly affected the value of adsorption. Gradual decline in the increment of adsorption was observed over the entire range of the agitation speed tested (100 to 300 rpm). Far more significant was the effect of agitation speed on the rate of organic matter removal. This relation was a linear one within the whole agitation speed range examined, where the reaction rate increased by 80 to 90%, depending on the parameter that describes the organic matter content of the water (DOC, color, UV absorbance).

10

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

Mołczan M., Karpińska-Portela A.

Ochrona Środowiska

|

2009

|

Vol. 31, nr 1

31-36

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.

11

Zakres zmienności absorbancji właściwej w nadfiolecie (SUVA) w teście kinetycznym oczyszczania wody w procesie magnetycznej wymiany anionowej

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2008

|

Vol. 30, nr 2

49-55

PL

Oczyszczanie wody w procesie magnetycznej wymiany anionowej prowadzi do zmniejszenia zawartości substancji organicznych, czemu towarzyszy również zmniejszenie wartości SUVA (Specific UV Absorbance). W podstawowym badaniu procesu, jakim jest test kinetyczny, wraz z rosnącym czasem kontaktu żywicy anionowymiennej z oczyszczaną wodą maleje zarówno zawartość RWO, jak i absorbancja w UV254. W tym samym zakresie czasów kontaktu wartość SUVA (UV/RWO) wykazuje tendencję rosnącą, a następnie malejącą. Wykazano, że o wzroście wartości SUVA w zakresie małych czasów kontaktu decyduje szybsze usuwanie RWO niż zmniejszanie absorbancji w UV254. O ostatecznym zmniejszeniu wartości SUVA decyduje proporcjonalnie większe obniżenie wartości UV254 niż zawartości RWO. Stwierdzono, że zmiany wartości SUVA są funkcją dawki żywicy i czasu kontaktu, przy czym koniec fazy wzrostu następuje tym szybciej im większa jest dawka żywicy (powyżej dawki 10 cm3/dm3 zmiany są już niewielkie). Czas stabilizacji wartości minimalnej SUVA również maleje wraz ze wzrostem dawki. Zwiększenie dawki skutkuje też zmniejszeniem końcowej wartości SUVA oraz skróceniem czasu potrzebnego do jej osiągnięcia. Określone w badaniach przedziały zmienności absorbancji właściwej mogą stanowić istotne uzupełnienie danych wykorzystywanych przy doborze parametrów kinetyki procesu MIEX®DOC opartym na zakresach stosowalności opisanych w ujęciu ilościowym.

EN

Water treatment involving magnetic anion exchange brings about a reduction in the content of organic substances, which is concomitant with a decrease in the Specific UV Absorbance (SUVA) value. In the kinetic test (which is a fundamental method for the examination of the process), both dissolved organic carbon (DOC) content and UV254 absorbance decrease as the time of contact between the anion-exchange resin and the water being treated increases. Over the same range of contact time, the value of SUVA (UV/DOC) shows an upward trend followed by a downward one. It has been demonstrated that the increase in the SUVA value over the range of low contact time results from the fact that DOC removal proceeds faster than the decrease in UV254 absorbance. The final decrease in the SUVA value results from the decrease in UV254 absorbance, which is proportionally greater than that in the DOC content. The change in the SUVA value is a function of the resin dose and contact time, and the growth phase terminates the sooner, the greater is the resin dose (with doses exceeding 10 cm3/dm3, this change is insignificant). The time of stabilization of the minimal SUVA value also decreases with the increase in the resin dose. The increase in the resin dose also results in the decrease of the final SUVA value and in the shortening of the time required for achieving this. The variability intervals for the SUVA values determined in this study can be regarded as complementary to the data made use of when choosing the kinetic parameters for the MIEX®DOC process on the basis of the range of applicability described by quantity parameters.

12

Wpływ zasadowości koagulantów glinowych i pH wody na usuwanie zanieczyszczeń organicznych

Świderska-Bróż M, Rak M., Mołczan M., Biłyk A.

Ochrona Środowiska

|

2008

|

Vol. 30, nr 4

29-33

PL

W pracy omówiono wpływ wybranych właściwości oczyszczanej wody oraz rodzaju koagulantu na skuteczność usuwania substancji organicznych. Stwierdzono, że poza wartością pH oczyszczanej wody, skuteczność usuwania substancji organicznych zależała również od udziału frakcji rozpuszczonej ogólnego węgla organicznego (RWO/OWO) i była tym większa im mniejszy był udział RWO. Z porównania różnych koagulantów stosowanych w badaniach wynika, że chlorki poliglinu cechują się większą skutecznością usuwania substancji organicznych z wody niż siarczan glinu. Wykazano, że skuteczność koagulacji domieszek wody chlorkami poliglinu wzrastała wraz z ich rosnącą zasadowością. Zwiększenie zawartości jonów H+ w wodzie przed koagulacją poprawiało skuteczność usuwania substancji organicznych, a rezultat był tym lepszy im mniejsza była zasadowość koagulantu. Wynikiem zastąpienia siarczanu glinu chlorkami poliglinu, szczególnie wysokozasadowymi, była poprawa usuwania z wody zanieczyszczeń organicznych, głównie RWO, jak również zmniejszenie wymaganej dawki koagulantu.

EN

The paper addresses the problem of how some parameters of the water being treated and the type of the coagulant being used affect the efficiency of organic matter removal. It was found that apart from the pH of the water, the removal efficiency depended on the proportion of the dissolved fraction to the total organic carbon (DOC/TOC), and that the extent of removal increased as the proportion of DOC decreased. The comparison of the coagulants used in this study made it clear that polyaluminium chlorides provided a higher removal of organic substances than did aluminium sulfate. The study has produced the following findings. The extent of coagulation involving polyaluminium chlorides increases with the increase in their basicity. The increase of the H+ concentration in the water prior to coagulation enhances the efficiency of organic matter removal, and the extent of removal is the higher, the lower is the basicity of the coagulant used. The substitution of aluminium sulfate with polyaluminium chlorides, especially with those of a high basicity, not only upgrades the removal of organic matter in general, and that of DOC in particular, but also reduces the coagulant dose required for the process.

13

Procesy oczyszczania wody stosowane w krajowych wodociągach

Mołczan M., Grochulska-Segal E., Małysa H., Adamski W., Biłyk A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2008

|

Nr 1

10-13

EN

Results of questionnaire research from 215 water supply companies, conducted in 2004-2005- Presentation of constructing technological water treatment draughts after introducing legal changes at the end of 2002. Noticed development tendencies in water treatment systems are: gradual replacing of chlorine by other disinfection means and introducing adsorption or biosorption processes, most commonly in ozone-carbon systems. Switching from closed to open aeration. Wider use of two- or multi-layered filters and two-leveled filtration.

14

Porównanie skuteczności wysokozasadowych chlorków poliglinu w oczyszczaniu wody o niskiej temperaturze

Świderska-Bróż M., Mołczan M., Biłyk A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2008

|

Nr 11

13-18

EN

Influence of pH correction on coagulants' effectiveness. Influence of coa-gulanls' dose on diminishing OWO coocentration and UV 254 value.

15

Ocena potrzeb krajowych wodociągów w zakresie usuwania zanieczyszczeń organicznych z wody

Mołczan M., Grochulska-Segal E., Małysa H., Adamski W., Biłyk A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2008

|

Nr 2

2-6

EN

Analysisof the need to remove organie substances from water based on the results of questionnaires from 215 water supply companies. Analysis based on the values of pollution indexes for raw and treated waters, declared needs to increase the efficiency of admixtures re-moval and planned changes in technological sequences of water tre-atment.

16

Wpływ układu oczyszczania wody na zakres stosowalności procesu MIEX®DOC

Mołczan M., Karpińska A.

Ochrona Środowiska

|

2007

|

R. 29, nr 1

11-17

PL

Analiza położenia zakresu stosowalności procesu MIEX®DOC miała na celu wskazanie racjonalnych wartości podstawowych parametrów tego procesu, tj. dawki żywicy i czasu kontaktu. Wykazano, że zakres ten ograniczony jest skrajnymi wartościami iloczynu dawki żywicy i czasu kontaktu (FPmin; FPmaks), określonymi na podstawie badania przebiegu krzywej kinetycznej. Położenie zakresu stosowalności określono badając wodę powierzchniową ujmowaną do zaopatrzenia Wrocławia, oczyszczaną w układzie technologicznym składającym się z koagulacji, filtracji (sand filtration), ozonowania pośredniego, filtracji przez złoże węglowe (GAC) i dezynfekcji. W badaniach nie stwierdzono wyraźnie powtarzalnych relacji w przebiegach krzywych kinetycznych procesu stosowanego w różnych miejscach układu technologicznego. Wyraźna była natomiast tendencja do obniżania wartości dolnej granicy zakresu stosowalności po kolejnych procesach oczyszczania, z wyjątkiem wody po filtracji przez złoże węgla aktywnego. Podobna tendencja w odniesieniu do górnej granicy zakresu stosowalności była znacznie mniej powtarzalna. Wykazano, że wraz z postępującym stopniem oczyszczenia wody zakres stosowalności procesu MIEX®DOC ulegał zawężeniu oraz nieznacznemu przesunięciu w kierunku niższych wartości iloczynu dawki żywicy i czasu kontaktu. W konsekwencji można wnioskować, że lokowanie procesu wymiany anionowej po kolejnych procesach oczyszczania wody będzie wiązało się z malejącymi nakładami na jego realizację. Biorąc jednak pod uwagę znacznie szybciej malejące ładunki usuwanych zanieczyszczeń, nakłady jednostkowe będą wzrastały.

EN

The position of the range of applicability for the MIEX®DOC process was analyzed in order to indicate the rational values for the basic parameters of the process (resin dosage, contact time). The applicability range was found to be limited by the extreme values of the product of resin dosage and contact time (FPmin; Fpmax) defined from the plot of the kinetic curve. The position of the applicability range was determined by analyzing samples of surface water (taken in for municipal supply to the city of Wroclaw) treated via a treatment train involving coagulation, sand filtration, direct ozonation, GAC filtration and disinfection. The study revealed no apparently repeatable relations in the plots of the kinetic curves for the process applied at various points of the treatment train. However, the lower limit values of the applicability range showed a tendency to decrease after successive unit processes (except after GAC filtration). As for the upper limit values of the applicability range, this tendency was less repeatable. It was demonstrated that as the efficiency of the treatment process increased, the applicability range for the MIEX®DOC process became narrower, and there was a slight shift towards the lower values of the product of resin dosage and contact time. Hence, it can be concluded that the location of the anion exchange process after successive unit processes will involve decreasing operating expenses. But taking into account the decrease in the quantity of the organics removed (which proceeds at a much faster rate), unit expenses will tend to increase.

17

Wpływ procesu wymiany anionowej na zmianę jakości domieszek organicznych wody charakteryzowanych wartościami absorbancji właściwej (SUVA) i barwy właściwej (SCOA)

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2007

|

R. 29, nr 2

13-19

PL

Zarówno barwa, jak i absorbancja w nadfiolecie charakteryzują jakość obecnych w wodzie substancji organicznych. Absorbancja właściwa (SUVA - Specific UV Absorbance) oraz barwa właściwa (SCOA - Specific Colour Absorbance) opisują zagęszczenie cech substancji organicznych związanych z ich potencjalną reaktywnością (SUVA) oraz zdolnością do nadawania wodzie zabarwienia (SCOA). Wartości tych wskaźników pozwalają na ocenę selektywności procesów oczyszczania wody pod kątem usuwania organicznych zanieczyszczeń barwnych (których zawartość jest ograniczona) oraz reaktywnych (których zawartość jest ograniczona pośrednio, np. ubocznych produktów dezynfekcji, środka dezynfekcyjnego itp.). Procesem zdolnym do selektywnego usuwania substancji organicznych cechujących się dużymi wartościami absorbancji w UV oraz barwy właściwej jest wymiana anionowa na namagnetyzowanych żywicach drobnoziarnistych MIEX® . Wykazano, że składniki usuwane z wody w procesie wymiany anionowej wykazują wartość absorbancji właściwej oraz barwy właściwej odpowiednio o 6悝% oraz 5悛% wyższą od wartości charakteryzujących wodę surową. Wodę oczyszczoną cechują natomiast wartości tych wskaźników odpowiednio o 14悯% oraz 12悹% niższe niż w wypadku wody surowej. Stwierdzono, że proces wymiany anionowej może potencjalnie dać podobną skuteczność zmniejszenia wartości SUVA, jaki jest osiągany w całym ciągu technologicznym oczyszczania wody, złożonym z koagulacji, filtracji pospiesznej, ozonowania i biosorpcji.

EN

The quality of the organic substances that are present in the water is characterized both by colour and UV absorbance. Specific UV Absorbance (SUVA) and Specific Colour Absorbance (SCOA) describe the density of the organic matter properties that are indicative of the potential reactivity (SUVA) and capability of the organic substance to colour the water (SCOA). Knowing the values of SUVA and SCOA enables the selectivity of the water treatment process to be assessed with respect to the removal of organic coloured matter (whose content is limited) and reactive substances (whose content is indirectly limited, e.g. by the by-products of disinfection, by disinfectant dosage, etc.). When the organics to be removed are characterized by high SUVA and SCOA values, anion exchange over magnetized fine-grained MIEX® resins is the treatment mode that provides a selective removal of such organic substances. The experiments have revealed the following: the organic pollutants being removed via anion exchange display SUVA and SCOA values that are by 6 to 33% and 5 to 31%, respectively, higher than those characterizing raw water; the SUVA and SCOA values of treated water are by 14 to 51% and 12 to 61% lower than those of raw water. The study has substantiated the potentiality of anion exchange for providing a reduction in the SUVA value similar to the one achieved by the entire water treatment train involving coagulation, rapid filtration, ozonation and biosorption.

18

Opis i interpretacja wyników testu kinetycznego procesu MIEX®DOC

Mołczan M.

Ochrona Środowiska

|

2007

|

R. 29, nr 1

45-48

PL

Proces MIEX®DOC, stosowany do usuwania zanieczyszczeń organicznych z wody przy pomocy wymiany anionowej, opisują parametry procesowe, do których zalicza się czas kontaktu wody z żywicą anionowymienną, dawkę żywicy oraz krotność wymiany objętości żywicy. Dawka i czas kontaktu są parametrami kinetyki reakcji wymiany i są wspólnie badane w teście naczyniowym określanym mianem testu kinetycznego. Wynikiem testu kinetycznego procesu MIEX®DOC jest zależność pozostałej zawartości usuwanego substratu (ce) od czasu kontaktu (t) i dawki żywicy (d). Metodyczna analiza uzyskanego wyniku wymaga zapisania go w postaci zależności funkcyjnej, która dobrze aproksymuje punkty doświadczalne, a jej współczynniki mają sens fizyczny istotny z punktu widzenia interpretacji wyniku.

EN

The MIEX®DOC process (which aims at removing organic pollutants from water via anion exchange) is described by the following parameters: time of contact between water and anion-exchange resin, resin dosage and bed volumes of resin volume exchange. Since resin dosage and contact time are parameters of the kinetics of the exchange reaction, they are examined using the kinetic jar test. The result of the kinetic jar test for the MIEX®DOC process is a formula that relates the persisting portion of the substrate to be removed (ce) to contact time (t) and resin dosage (d). A prerequisite for the analysis of the result obtained states that the result should be written in the form of a functional relationship which well approximates the experimental points and that the coefficients of the relationship should have a physical meaning which is of significance to the interpretation of the result.

19

Oczyszczanie wody barwnej w procesach wymiany jonowej i koagulacji

Mołczan M., Biłyk A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2007

|

Nr 1

18-21

20

Ocena potrzeb modernizacji krajowych wodociągów

Mołczan M., Grochulska-Segal E., Małysa H., Adamski W., Biłyk A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2007

|

Nr 10

19-23

EN

Estimation of the range of declared needs in the field of modernization of installations connected with water inta-king and treatment. (Modernization plans concern the intakes bringing ca 70% of all questioned companies" production).