Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ferric Oxyhydroxide as Fouling Prevention Reagent for Low-Pressure Membranes

Litynska Marta, Antoniuk Roman, Tolstopalova Nataliia, Astrelin Igor

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 3

77--84

EN

Membrane technologies are very popular both in drinking water and wastewater treatment due to their significant advantages. However, colloidal fouling is one of the main disadvantages of low-pressure membranes. Fine particle ferric oxyhydroxide effectively protected membrane and adsorb humates, phosphates, arsenates, etc. Dividing of adsorption and microfiltration into two stages was the recommended regime. Mixing with adsorbent was the first one and separation on the membrane was the second stage. The adsorbent with immobilized impurities formed protective layer on the membrane surface. The non-adsorbed organic matter was left on this thickness. During backwash, water flow removed the adsorbent with immobilized pollutants. Afterwards, membrane was as clean as before filtration.

2

Membrane separation techniques : removal of inorganic and organic admixtures and impurities from water environment : review

Bodzek Michał

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 4

4--19

EN

Introduction and development of membrane techniques in the production of drinking water and purifi cation of wastewaters, in the last 40 years, was important stage in the fi eld of water treatment effectiveness. Desalination of sea and brackish water by RO is an established way for drinking water production. Signifi cant improvements in design of RO, the application of alternative energy sources, modern pretreatment and new materials have caused the success of the process. NF is the method of water softening, because NF membranes can retain di- and multivalent ions, but to a limited extend monovalent. Drinking water containing viruses, bacteria and protozoa, as well as other microorganisms can be disinfected by means of UF. Viruses are retained by UF membranes, whereas bacteria and protozoa using both UF and MF membranes. For the removal of NOM it is possible to use direct NF or integrated systems combining UF or MF with coagulation, adsorption and oxidation. The use of NF, RO and ED, in the treatment of water containing micropollutants for drinking and industrial purposes, can provide more or less selective removal of the pollutants. The very important are disinfection byproducts, residue of pharmaceuticals and endocrine disrupting compounds. For endocrine disrupting compounds, special attention is paid onto polycyclic aromatic hydrocarbons and surface-active substances, chlorinated pesticides, phthalates, alkylphenols, polychlorinated biphenyls, hormones, synthetic pharmaceuticals and other substances disposed to the environment. The application of MF and UF in the removal of inorganic and organic micropollutants is possible in integrated systems with: coagulation, adsorption, complexion with polymers or surfactants and biological reactions.

PL

Zanieczyszczenia występujące w ujmowanych wodach, powodują, że skuteczne oczyszczanie jest kłopotliwe, a układ (schemat technologiczny) oczyszczania powinien być opracowywany indywidualnie dla danej wody na podstawie badań technologicznych. Aby zapewnić wymaganą jakość wody do picia bezpiecznych dla zdrowia i życia konsumentów, często niezbędne jest stosowanie niekonwencjonalnych i wysokoefektywnych procesów, mimo podwyższenia kosztów i potrzeby bardzo starannej i profesjonalnej eksploatacji układu oczyszczania wody. Ponadto, niedogodności związane z tradycyjnym oczyszczaniem wód naturalnych oraz zmieniające się podejście, co do koncepcji uzdatniania wód dla celów konsumpcyjnych, przede wszystkim wzrastające wymagania odnośnie jakości wody do picia, stwarzają możliwości zastosowania nowych technik separacji, wśród których metody membranowe mają największe zalety i możliwości i są obecnie brane pod uwagę jako procesy alternatywne. W uzdatnianiu wody i oczyszczaniu ścieków stosuje się przede wszystkim techniki membranowe, których siłą napędową jest różnica ciśnień po obu stronach membrany, ale brane są pod uwagę też inne procesy jak elektrodializa, perwaporacja, destylacja membranowa i membrany ciekłe. Wybór odpowiedniego procesu membranowego zależy od zakresu wielkości występujących i usuwanych z wody zanieczyszczeń i domieszek. Techniki membranowe mogą być stosowane do usuwania zanieczyszczeń z wody jako procesy samodzielne, lub w połączeniu z uzupełniającymi procesami jednostkowymi, tworząc systemy hybrydowe. W pracy omówiono możliwości wykorzystania technik membranowych w uzdatnianiu wód naturalnych. Odwrócona osmoza zatrzymuje jony jednowartościowe i większość związków organicznych małocząsteczkowych i jest stosowana do odsalania wód oraz do usuwania jonów azotanowych i mikrozanieczyszczeń organicznych. Membrany nanofiltracyjne zatrzymują koloidy, szereg związków organicznych małocząsteczkowych oraz jony dwuwartościowe; można je zatem zastosować do zmiękczania wody i usuwania mikrozanieczyszczeń organicznych. Ultrafiltracja i mikrofiltracja stanowią barierę dla substancji rozproszonych i mikroorganizmów i dlatego można je stosować do klarowania i dezynfekcji wody oraz jako metoda usuwania mętności wody. Procesy hybrydowe obejmujące techniki membranowe stosuje się do uzdatniania wody do picia w połączeniu z ozonowaniem, koagulacją, adsorpcją na węglu aktywnym do usuwania niżej cząsteczkowych związków organicznych lub w bioreaktorach do usuwania azotanów.

3

Impact of Polyelectrolytes on the Effectiveness of Treatment of Groundwater with Increased Natural Organic Matter Content

Krupińska I.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2018

|

Vol. 28, no. 3

17--29

EN

The article discusses effectiveness of treatment of groundwater with increased natural organic matter content with the use of organic polyelectrolytes. The effects of water treatments were determined by the ionic character of the polyelectrolyte and its dose. Due to the amount of removed general ferric and coloured matters a greater usefulness of anionic and non-ionic polyelectrolytes was shown, while due to decreased turbidity and TOC, cationic flocculants proved more useful. Using the Praestol 2540 semi-anionic polyelectrolyte as the substance aiding the coagulation process decreased the effectiveness of groundwater treatment, especially in terms of the removal of iron and organic substances when using the PIX-112 coagulating agent.

PL

W artykule omówiono skuteczność oczyszczania wody podziemnej o podwyższonej zawartości naturalnej materii organicznej z zastosowaniem polielektrolitów organicznych. O efektach oczyszczania wody decydował charakter jonowy polielektrolitu oraz jego dawka. Ze względu na ilość usuniętego żelaza ogólnego oraz związków barwnych wykazano większą przydatność polielektrolitów anionowych i niejonowego, a z uwagi na obniżenie mętności i OWO flokulantów kationowych. Zastosowanie polielektrolitu średnioanionowego Praestol 2540, jako substancji wspomagającej proces koagulacji, zmniejszyło skuteczność oczyszczania wody podziemnej, a zwłaszcza usuwania żelaza i naturalnej materii organicznej, w przypadku stosowania koagulantu żelazowego PIX-112.

4

Wpływ właściwości związków organicznych na efektywność procesów uzdatniania wody - podstawy teoretyczne

Pietrzyk A., Papciak D.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 4/II

107--120

PL

Naturalną materię organiczną (NOM) można określić jako mieszaninę złożonych związków organicznych, które powszechnie występują w wodach powierzchniowych i podziemnych. Wysoka zawartość NOM w ujmowanych wodach przyczynia się m.in. do pogorszenia właściwości organoleptycznych wody, zmniejsza efektywność jednostkowych procesów uzdatniania, a także jest przyczyną powstawania ubocznych produktów utleniania i dezynfekcji (UPU/D), wykazujących właściwości kancerogenne i mutagenne. Skuteczna eliminacja NOM stanowi obecnie jeden z głównych problemów występujących na stacjach uzdatniania wody. W niniejszym artykule dokonano szczegółowej charakterystyki substancji organicznych, z uwzględnieniem rozdziału składników NOM na frakcje hydrofobowe (głównie wysokocząsteczkowe substancje humusowe) oraz frakcje hydrofilowe (związki niehumusowe). Rozdział substancji organicznych jest istotnym zagadnieniem, któremu obecnie poświęca się coraz więcej uwagi. Jedną z powszechnie stosowanych metod pozwalającą określić zawartość frakcji hydrofobowych i hydrofilowych jest metoda frakcjonowania z zastosowaniem żywic jonowymiennych. Rozdzielanie składników NOM stosuje się głównie w badaniach dotyczących określenia możliwości powstawania UPU/D, gdyż każda z wymienianych frakcji wykazuje odmienny stopień reaktywności ze środkami chemicznymi. W artykule oceniono wpływ właściwości związków organicznych na efektywność procesów technologicznych stosowanych w uzdatnianiu wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Stosowane technologie wykazują zróżnicowaną skuteczność w usuwaniu NOM, dlatego też przy wyborze odpowiedniej metody coraz większą uwagę powinno zwracać się m.in. na właściwości substancji organicznych zawartych w ujmowanych wodach.

EN

Natural organic matter (NOM) can be defined as a mixture of complex organic compounds that are commonly found in surface water and groundwater. The high content of NOM in captured water contributes to reduce the organoleptic properties of water, reduce the efficiency of individual treatment processes, and to cause the formation of oxidation and disinfection byproducts (O/DBPs) with carcinogenic and mutagenic properties. Efficient NOM elimination is one of the major problems of water treatment plants. In this article, a detailed description of organic substances has been made, taking into account the separation of NOM components into hydrophobic fractions (mainly high molecular weight humic substances) and hydrophilic fractions (non-humic compounds). The separation of organic substances is an important issue that is becoming more and more attention nowadays. One of the commonly used methods to determine the hydrophobic and hydrophilic fraction is the fractionation method using ion exchange resins. Separation of NOM components is mainly used in the determination of the potential O/DBPs formation, since each of the fractions listed exhibits a different degree of reactivity with chemical agents. In this article the influence of the properties of organic compounds on the efficiency of technological processes used in the treatment of water intended for human consumption has been evaluated. Applied technologies have differentiated efficacy in removal NOM. Therefore, when choosing the right method, attention should be paid to inter alia, on the properties of organic substances contained in the captured water.

5

Wykorzystanie pyłowego węgla aktywnego oraz selektywnego anionitu do zwiększenia skuteczności usuwania związków organicznych z wody po procesie koagulacji

Pruss A., Pruss P.

Ochrona Środowiska

|

2016

|

Vol. 38, nr 1

25–-28

PL

Określono możliwość zmniejszenia zawartości ogólnego węgla organicznego (OWO) w wodzie powierzchniowej przez dawkowanie pyłowego węgla aktywnego (PWA) przed filtracją pospieszna i wymianą jonową na selektywnym anionicie DOWEX™ TAN-1. Badania prowadzono równolegle w dwóch przepływowych układach modelowych. Pierwszy składał się z filtru pospiesznego oraz kolumny jonitowej, natomiast drugi z kolumny kontaktowej, przed którą dawkowano PWA, filtru pospiesznego oraz kolumny jonitowej. Do zasilania obu układów wykorzystano wodę po koagulacji w instalacji z flotacją realizowaną w pilotowej skali technicznej o wydajności 25 m3/h, zastosowanej do oczyszczenia wody powierzchniowej o małej zasadowości, dużej zmienności temperatury i okresowo bardzo dużej zawartości substancji organicznych. Na podstawie zmian zawartości w wodzie OWO oraz frakcji substancji organicznych wykazano, że zastosowanie po koagulacji adsorpcji na PWA w ilości do 20 g/m3 oraz po filtracji wymiany jonowej na selektywnym anionicie umożliwiło zmniejszenie ilości OWO w oczyszczonej wodzie do wartości poniżej 1 gC/m3.

EN

A possibility of TOC reduction in surface water through powdered activated carbon (PAC) dosing prior to the rapid filtration and ion exchange using selective anionite DOWEX™ TAN-1 was determined. The studies were conducted in two parallel flow-through model systems. The first system consisted of a rapid filter and an ion exchange column, while the second included PAC dosage point prior to a contact column, a rapid filter and an ion exchanger. Both systems were supplied with water after coagulation in installation with flotation implemented in a pilot industrial scale of 25 m3/h capacity. It was used for treatment of surface water with low alkalinity, high temperature variation and periodically very high organic content. On the basis of TOC and organic matter content variations in water it was demonstrated that application of adsorption on PAC in doses up to 20 g/m3 after coagulation process, and selective ion exchange following filtration made it possible to reduce the TOC amount in the treated water to the level below 1 gC/m3.

6

Metody analizy, izolacji i frakcjonowania substancji humusowych naturalnie występujących w środowisku wodnym

Urbanowska A., Kabsch-Korbutowicz M.

Instal

|

2016

|

nr 10

51--56

PL

Głównym składnikiem naturalnej materii organicznej są wielkocząsteczkowe substancje humusowe. Są to związki, które stanowią złożone heterogeniczne polimery kwasowe o barwie żółtej lub brązowej. Powstają w wyniku mikrobiologicznych reakcji, będących rezultatem rozkładu martwych tkanek roślinnych i zwierzęcych. Aby określić skład pierwiastkowy substancji humusowych przeprowadza się analizę elementarną. Ze względu na chemiczną złożoność tych związków uzyskane wyniki analizy elementarnej dają jedynie ogólny pogląd na ich strukturę i pochodzenie. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje stosuje się inne techniki analityczne, np. chromatografię wykluczenia, spektroskopię UV-VIS. Prowadzenie kompleksowych badań nad strukturą i właściwościami substancji humusowych wymaga ich zatężania i wyizolowania z matrycy wodnej. W tym celu najczęściej wykorzystuje się adsorpcję na żywicach polimerowych oraz procesy membranowe.

EN

Macromolecules of humic substances are the main component of natural organic matter. Humic substances are complex heterogeneous acidic polymers, yellow or brown, created in microbiological reactions during decomposition of plant and animal remains. Elemental analysis is used in order to determine humic substances elemental composition, but because of their chemical complexity the results gives only overall view of their structure and origin. To obtain more specific data other techniques have to be employed, e.g. size-exclusion chromatography, UV-VIS spectroscophy. Extensive examination of humic substances structure and properties requires their concentration and isolation from water. Polymeric resin adsorption and membrane processes are the most often used for this purpose.

7

Regeneracja żywic polimerowych stosowanych do frakcjonowania naturalnych substancji organicznych

Urbanowska A., Kabsch-Korbutowicz M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 1

664--679

EN

Natural organic matter (NOM) removal plays important role in water treatment due to their ability to form disinfection by-products. Due to NOM complexity, it is crucial to separate it into fractions and then subject them to the detailed analysis. Organic contaminants are heterogeneous mixture of various organic compounds of diverse properties and could be divided into 3 fractions: hydrophobic, hydrophilic and transphilic. Currently, the common NOM fractionation method was proposed by Chow et al. This method employs XAD resins to fractionate NOM. One of decisive factors, when it comes to their usability, is the possibility to regenerate it. In this connection evaluation of XAD resin regeneration methods efficiency was performed. Supelite DAX-8, Amberlite XAD-4 and Amberlite IRA-958 nonionic macroporous resins were used in the experiments. Experiments included resin preparation by initial regeneration, resin saturation with NOM and final resin regeneration. Experiments were carried out on the model solution and surface water taken from Odra River (Poland). Regeneration was conducted in a column system with the use of two methods. The first one was in accordance with Chow et al. procedure. The second one comprised of successive resin rinsing with redistilled water, 0.1 n NaOH, 0.1 n HCl, 0.1 n NaOH, redistilled water, methanol, acetonitrile, methanol and redistilled water. Preliminary research that were conducted in order to evaluate sorption performance in column system revealed that in all cases same schema could be observed: in few initial minutes, UV 254 nm absorbance, colour and dissolved organic carbon concentration in column effluent was constant, then started rising until reaching feed solution values. It is noticeable that none of the resins adsorbed all contaminants at any time. Subsequent experiments has shown that developed by Chow et al. method of saturated resins regeneration was not able to restore their initial sorptive capacity. Regeneration procedure developed by paper authors allowed full regeneration of NOM saturated resin, even after second saturation-regeneration cycle. Influence of regeneration time on resin sorption capacity restoration efficiency was also observed: longer regeneration resulted in better results. The best effects of resin regeneration was observed for 3 h contact time with each regenerant solution.

8

Wpływ zmiany sposobu dezynfekcji wody na zawartość produktów ubocznych w systemie dystrybucji „Raba” w Krakowie

Włodyka-Bergier A., Bergier T.

Ochrona Środowiska

|

2015

|

Vol. 37, nr 3

19--23

PL

W pracy podjęto problem wpływu sekwencji procesów promieniowanie UV–chlorowanie na dynamikę powstawania produktów ubocznych dezynfekcji wody. Naświetlanie wody promieniami nadfioletowymi może znacząco wpływać na ilość i jakość związków organicznych naturalnie występujących w ujmowanej wodzie, co z kolei może zmienić ich reaktywność ze związkami chloru. Nieliczne publikacje z zakresu tej tematyki pokazują, że chlor wytwarzany elektrochemicznie w zakładach oczyszczania wody w swoim składzie zawiera – oprócz podchlorynu sodu – także inne silne utleniacze, takie jak ozon, dwutlenek chloru czy wolne rodniki. Przez to może wpływać na jakość związków organicznych i ich potencjał do tworzenia produktów ubocznych chlorowania wody. Zagadnienie to jest badane od niedawna, a większość badań ma charakter laboratoryjny. W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na rzeczywistym obiekcie (Zakład Uzdatniania Wody „Raba” w Krakowie), w którym niedawno przeprowadzono modernizację sposobu dezynfekcji wody. Chlorowanie wody zostało zastąpione sekwencyjną dezynfekcją za pomocą średniociśnieniowej lampy UV oraz chloru wytwarzanego elektrolitycznie. Badaniom poddano wodę pobraną z sześciu punktów sieci dystrybucji, w czasie przed i po modernizacji sposobu dezynfekcji. Zbadano zawartość związków z grupy trihalogenometanów, kwasów halogenooctowych, halogenoacetonitryli, halogenoketonów oraz chloropikrynę i wodzian chloralu. Analiza otrzymanych wyników pozwoliła stwierdzić, że modernizacja sposobu dezynfekcji spowodowała zmniejszenie sumarycznej ilości produktów ubocznych chlorowania, jednak zaobserwowano zwiększenie ilości wodzianu chloralu i azotowych pochodnych produktów ubocznych, szczególnie związków z grupy acetonitryli.

EN

The article discusses an impact of the sequence UV irradiation-chlorination on dynamics of by-product formation in water. UV irradiation of raw water can significantly influence the quantity and quality of naturally occurring organic matter (NOM). Consequently, this can affect NOM reactivity with the chlorine. A few publications on this subject show that chlorine produced electrochemically in water treatment plants contains, beside sodium hypochlorite, other strong oxidants, such as ozone, chlorine dioxide and free radicals. Thus it can influence the quality of organic matter and its potential to form water chlorination by-products. As the subject has been studied only recently, most research has been laboratory based. This article presents results of the research conducted on the real facility (the Raba Water Treatment Plant), where the water disinfection method was recently modernized. Water chlorination was replaced with the sequence of low-pressure UV lamp and chlorine produced electrolytically. Water samples collected from six distribution network endings, before and after the modernization, were taken for studies. The following parameters were measured in the samples: trihalomethanes, haloacetic acids, haloacetonitriles, haloketones, chloropicrin and chloral hydrate. The result analysis showed that the water disinfection modernization caused decrease in the total concentration of analyzed chlorination by-products in Raba water distribution system. However, the increase was observed for chloral hydrate and nitrogen-containing disinfection by-products, especially haloacetonitriles.

9

Usuwanie zanieczyszczeń z wody w procesie MIEX®DOC połączonym z ultrafiltracją w reaktorze membranowym z zanurzonym modułem kapilarnym

Rajca M.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 4

39--42

PL

Omówiono skuteczność usuwania anionowych form związków organicznych (RWO) i nieorganicznych (F-, Br-, NO3-, SO42-) z roztworu modelowego i wody powierzchniowej w reaktorze membranowym, w którym realizowano równocześnie wymianę jonową (MIEX®DOC) i ultrafiltrację. Przepływowy reaktor membranowy z zanurzonym modułem kapilarnym ZeeWeed®1 (PVDF) pracował w warunkach podciśnienia. Określono wpływ żywicy anionowymiennej MIEX® na możliwość ograniczenia niekorzystnego zjawiska blokowania membran. Badania wykazały, że reaktor membranowy z zanurzonym modułem kapilarnym pracujący w układzie wymiana jonowa MIEX®DOC i ultrafiltracja jest rozwiązaniem praktycznym ze względu na jego kompaktowość, skuteczne usuwanie związków organicznych (70÷90% przy dawce żywicy 5 cm3/dm3), możliwość usuwania prekursorów niebezpiecznych ubocznych produktów ozonowania (bromków) oraz ograniczenie blokowania membran ultrafiltracyjnych.

EN

The paper discusses efficacy of anionic organic compound (DOC-) and inorganic anion (F-, Br-, NO3-, SO42-) removal from model solution and surface water with hybrid membrane reactor in the process of MIEX®DOC ion exchange and the concurrently performed ultrafiltration. The flow-through membrane reactor with ZeeWeed®1 (PVDF) submerged capillary module was operating under vacuum conditions. The effect of the MIEX® ion exchange resin on potential reduction of unfavorable concomitant phenomenon of membrane fouling was evaluated. The study results demonstrated that the membrane reactor with submerged capillary module operating as part of the ion exchange MIEX®DOC and ultrafiltration system was a practical solution. The main advantages included its compactness, efficacious organic compound removal (70÷90% at 5 cm3/dm3 resin dose), possibility to remove hazardous ozonation by-product precursors (bromides) as well as ultrafiltration membrane fouling reduction.

10

Czy woda wodociągowa musi być dezynfekowana chemicznie?

Olejnik A., Nawrocki J.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 4

3--8

PL

Rozwój wiedzy w dziedzinie technologii oczyszczania wody pozwala na takie przygotowanie wody przed jej dystrybucją, że nie jest konieczne stosowanie chemicznej dezynfekcji. Zakłady wodociągowe w Polsce poniosły olbrzymie nakłady finansowe na zmiany technologii oczyszczania, aby sprostać zwiększonym wymaganiom jakościowym wody przeznaczonej do spożycia. Podstawowym celem zakładu wodociągowego jest dostarczenie wody bezpiecznej mikrobiologicznie, przy czym bezpieczeństwo to w dużych sieciach wodociągowych osiąga się dzięki stosowaniu chemicznej dezynfekcji wody za pomocą chloru, dwutlenku chloru lub chloraminy. Obecność chemicznych środków dezynfekcyjnych w wodzie jest często społecznie trudna do akceptacji ze względu na wrażenia organoleptyczne, a także z uwagi na powstawanie tzw. ubocznych produktów dezynfekcji. Coraz lepsze zrozumienie procesów chemicznych i biologicznych zachodzących podczas oczyszczania wody oraz jej dystrybucji powoduje, że nowoczesna technologia może zapewnić konsumentom wodę wodociągową bezpieczną mikrobiologicznie, a jednocześnie pozbawioną pozostałości chemicznych środków dezynfekcyjnych. W ten sposób pracują wodociągi i sieci dystrybucyjne w Berlinie, Zurychu, Amsterdamie, Rotterdamie i innych miastach zachodniej Europy. W artykule postawiono pytanie, jakie warunki należy spełnić, aby chemiczna dezynfekcja wody nie była konieczna. W tym celu omówiono warunki zapewniające wysoką stabilność biologiczną wody, co w konsekwencji umożliwi zaniechanie jej dezynfekcji chemicznej.

EN

Knowledge development in the field of water treatment enables preparation of water prior to its distribution in such a way that chemical disinfection is no longer required. Public water systems in Poland incurred huge expenses for changes in water treatment technology in order to fulfill increasing quality requirements regarding potable water. The basic aim of public water system is to provide microbially safe water for human consumption. This safety in large water supply networks is obtained thanks to chemical disinfection with chlorine, chlorine dioxide or chloramine. Presence of chemical disinfectants in water is often socially difficult to accept due to their negative organoleptic properties as well as formation of the so called byproducts of disinfection. Continuous progress in understanding of chemical and biological processes taking place during water treatment and its distribution enables modern technology to provide consumers with microbially safe drinking water, devoid of chemical disinfectant residues. This is how waterworks and distribution networks operate in Berlin, Zurich, Amsterdam, Rotterdam and other cities of Western Europe. The question asked in this paper referred to the conditions necessary to be fulfilled for chemical water disinfection not to be required. For this purpose, conditions ensuring high biological water stability, and as a result allowing chemical disinfection to be abandoned, were discussed.

11

Influence of natural organic matter (NOM) on fouling and ultrafiltration membranes properties - AFM analysis

Płatkowska-Siwiec A., Bodzek M.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

43--49

EN

Low pressure membrane processes ie microfiltration and ultrafiltration are widely applied in water and wastewater treatment. The main exploitation problem connected with those technologies is the decrease of membrane capacity during the process caused by blocking of membrane pores with organic and inorganic substance (so-called fouling). The performance of atomic force microscopy analysis enables quantitative determination of membranes roughness and allows to characterize membrane surface before and after fouling. The paper discuss results of filtration of three surface waters differ in properties, mainly in specific UV absorbance (SUVA254).

PL

Niskociśnieniowe techniki membranowe, ultrafiltracja i mikrofiltracja, stosowane są do oczyszczania i uzdatniania wody. Głównym problem eksploatacyjnym jest zmniejszanie wydajności membrany w trakcie procesu, związane z blokowaniem porów przez substancje organiczne i nieorganiczne (tzw. fouling). Analiza mikroskopem sił atomowych (AFM) umożliwia ilościowe określenie chropowatości powierzchni membrany, co pozwala scharakteryzować powierzchnię membran przed i po foulingu. W artykule przedstawiono wyniki filtracji trzech wód powierzchniowych różniących się głównie specyficzną absorbancją w nadfiolecie (SUVA254).

12

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).

13

Influence of Natural Organic Matter on Fouling and Ultrafiltration Membranes Properties – AFM analysis

Płatkowska-Siwiec A., Bodzek M.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2012

|

Vol. 19, nr 12

1561--1570

EN

Low pressure membrane processes ie microfiltration and ultrafiltration are widely applied in water and wastewater treatment. The main exploitation problem connected with those technologies is the decrease of membrane capacity during the process caused by blocking of membrane pores with organic and inorganic substance (so-called fouling). The performance of atomic force microscopy analysis enables quantitative determination of membranes roughness and allows to characterize membrane surface before and after fouling. The paper discuss results of filtration of three surface waters differ in properties, mainly in specific UV absorbance (SUVA254).

PL

Niskociśnieniowe techniki membranowe, ultrafiltracja i mikrofiltracja, stosowane są do oczyszczania i uzdatniania wody. Głównym problem eksploatacyjnym jest zmniejszanie wydajności membrany w trakcie procesu, związane z blokowaniem porów przez substancje organiczne i nieorganiczne (tzw. fouling). Analiza mikroskopem sił atomowych (AFM) umożliwia ilościowe określenie chropowatości powierzchni membrany, co pozwala scharakteryzować powierzchnię membran przed i po foulingu. W artykule przedstawiono wyniki filtracji trzech wód powierzchniowych różniących się głównie specyficzną absorbancją w nadfiolecie (SUVA254).

14

Wpływ transformacji form glinu na skuteczność oczyszczania wody z zastosowaniem koagulantów spolimeryzowanych

Gumińska J.

Ochrona Środowiska

|

2011

|

Vol. 33, nr 2

17-21

PL

Skuteczność koagulantów wstępnie zhydrolizowanych w usuwaniu naturalnych substancji organicznych z wody zależy nie tylko od stopnia polimeryzacji koagulantów, ale także od rodzaju usuwanych zanieczyszczeń oraz warunków prowadzenia koagulacji. Na podstawie przeprowadzonych testów ferronometrycznych stwierdzono, że po wprowadzeniu chlorków poliglinu (PACl1, PACl2 i PACl3) do wody, niezależnie od pH, zawartość form monomerowych nie ulegała na tyle istotnym zmianom, aby wpływać na skuteczność koagulacji. Wykazano, że zakres pH wody był czynnikiem wpływającym na mechanizm procesu, który był ściśle związany zarówno z pierwotną charakterystyką koagulantów, jak i formą występowania substancji organicznych w wodzie. W zakresie pH=4,8÷5,0 pro-dukty hydrolizy koagulantów wysokospolimeryzowanych występowały praktycznie w formie rozpuszczonej, natomiast produkty hydrolizy koagulantów o znacznym udziale monomerów zawierały, oprócz rozpuszczonych form glinu, również formy strącone. Podczas koagulacji z korektą pH do 4,8÷5,0, koagulant PACl3 okazał się najskuteczniejszym spośród testowanych reagentów. Stwierdzono, że w zakresie pH=7,5÷7,9 nie zostały stworzone optymalne warunki do usuwania substancji organicznych, gdyż nie zanotowano różnicy w skuteczności oczyszczania wody pomiędzy koagulantem o największym i najmniejszym udziale form polimerowych glinu. Dominującym mechanizmem usuwania substancji organicznych z wody był wówczas mechanizm koagulacji wymiatającej.

EN

The efficiency of pre-hydrolyzed coagulants at removing natural organic matter (NOM) from water is influenced by the extent to which they have been hydrolyzed, by the type of the pollutants being removed, and the conditions under which the coagulation process is conducted. Ferronometry tests have revealed that upon the addition of polyaluminum chlorides (PACl1, PACl2 and PACl3) the change in the content of monomeric species (Al1) was insufficient to exert an influence on the efficiency of the coagulation process, irrespective of the pH applied. However, the pH of the water was found to be a factor that affected the mechanism of the process and was strongly influenced by the characteristics of the coagulants, as well as by the mode of NOM occurrence in the water. Over the pH range of 4.8 to 5.0, the products obtained from the hydrolysis of high-polymerized coagulants practically contained aluminum in dissolved form; when the coagulants being hydrolyzed included a high proportion of monomers, the hydrolysis products contained aluminum not only in dissolved but also in precipitated form. During coagulation in this pH range, PACl3 was found to be the most efficient among the reagents tested. Coagulation conducted over the pH range of 7.5 to 7.9 failed to provide optimal conditions for the removal of organic matter since no difference was observed in the efficiency of water treatment between the coagulant with the highest and the coagulant with the lowest proportion of polymerized aluminum. The dominating mechanism that governed NOM removal under such conditions was the mechanism of sweep coagulation.

15

Charakterystyka prekursorów lotnych ubocznych produktów chlorowania wody w sieci wodociągowej Krakowa

Włodyka-Bergier A., Bergier T.

Ochrona Środowiska

|

2011

|

Vol. 33, nr 3

29-33

PL

Przedstawiono wyniki badań nad wpływem jakości substancji organicznych obecnych w ujmowanych wodach na potencjał tworzenia ubocznych produktów chlorowania. Przeanalizowano zawartość związków z grupy trójhalometanów (trichlorometan, bromodichlorometan, dibromochlorometan, tribromometan), halogenoacetonitryli (trichloroacetonitryl, dichloroacetonitryl, bromochloroacetonitryl, dibromoacetonitryl), halogenoketonów (1,1-dichloropropanon, 1,1,1-trichloropropanon), a także wodzianu chloralu oraz chloropikryny. Do badań wykorzystano próbki wody oczyszczonej (przed dezynfekcją chlorem) pobrane z zakładów oczyszczania wody "Raba" i "Bielany" zaopatrujących Kraków w wodę wodociągową. Substancje organiczne obecne w wodzie zostały rozdzielone na sześć frakcji na złożach jonitowych (DAX-8, AG-MP-50 i WA-10). Otrzymane w wyniku rozdziału kwasy hydrofobowe i hydrofilowe, zasady hydrofobowe i hydrofilowe, a także obojętne frakcje hydrofobowe i hydrofilowe chlorowano w wodzie podchlorynem sodu w czasie 24 h. Następnie za pomocą chromatografii gazowej oznaczono powstałe uboczne produkty chlorowania. Analiza otrzymanych wyników pozwoliła wytypować frakcje, które charakteryzowały się największym powinowactwem do powstawania poszczególnych grup organicznych produktów ubocznych chlorowania wody.

EN

The main focus of the study is the influence of the organic matter quality on the potential of chlorination by-products formation. Water samples were analyzed for the content of trihalomethanes (trichloromethane, bromodichloromethane, dibromochloromethane, tribromomethane), halogenoacetonitriles (trichloroacetonitrile, dichloroacetonitrile, bromochloroacetonitrile, dibromoacetonitrile), halogenoketones (1,1-dichloropropanone, 1,1,1-trichloropropanone), chloral hydrate and chloropicrin. The experiments were conducted with treated water samples (collected before disinfection with chlorine) from the water treatment plants Raba and Bielany, which provide the city of Krakow with municipal water. The organic substances present in the water were made subject to fractionation on ion-exchange resins (DAX-8, AG-MP-50 and WA-10). The products obtained from fractionation, i.e. hydrophobic and hydrophilic acids, hydrophobic and hydrophilic bases, and hydrophobic and hydrophilic neutral fractions, were chlorinated in water with sodium hypochlorite for 24 h. Chlorination by-products were analyzed by gas chromatography. Based on the analysis of the results obtained, the fractions characterized by the highest affinity for the formation of particular groups of volatile organic water chlorination by-products were determined.

16

The influence of organic matter quality on the potential of volatile organic water chlorination products formation

Włodyka-Bergier A., Bergier T.

Archives of Environmental Protection

|

2011

|

Vol. 37, no. 4

25-35

EN

The paper presents the results of experiments on the influence of the organic matter’s characteristics on the formation potential of water chlorination by-products – representatives of the following groups: trihalomethanes, haloacetonitriles, haloketones, chloral hydrate and chloropicrin. The products of water fractionation (the hydrophobic and hydrophilic acids, hydrophobic and hydrophilic bases, and hydrophobic and hydrophilic neutral fractions) were chlorinated with sodium hypochlorite. Its dose was adjusted to obtain a residual free chlorine concentration between 3 and 5 mg/dm3 after 24 h. After this time, the water chlorination by-products were analyzed with gas chromatography. The results’ analysis has defined the fractions, which have the highest potential to form particular groups of volatile organic water chlorination by-products.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad wpływem jakości materii organicznej na potencjał tworzenia się produktów ubocznych chlorowania wody z grupy trihalometanów, haloacetonitryli, haloketonów oraz wodzianu chloralu i chloropikryny. Badania przeprowadzono na próbkach wody rzecznej, pobranej w okolicach miasta Krakowa. Materia organiczna każdej próbki wody została rozdzielona na sześć frakcji na trzech typach złóż jonitowych (DAX-8, AG-MP-50 i WA-10). Otrzymane w wyniku rozdziału kwasy hydrofobowe i hydrofilowe, zasady hydrofobowe i hydrofilowe, a także obojętne frakcje hydrofobowe i hydrofilowe chlorowano podchlorynem sodu, taką dawką żeby uzyskać 3-5 mg/l pozostałego chloru wolnego po 24 h. Po tym czasie za pomocą chromatografii gazowej oznaczano powstałe produkty uboczne chlorowania wody. Analiza otrzymanych wyników pozwoliła wytypować frakcje, które charakteryzują się największym powinowactwem do tworzenia się poszczególnych grup lotnych organicznych produktów ubocznych chlorowania wody.

17

NOM fouling mechanism during ultrafiltration

Rajca M.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2011

|

Vol. 4, no. 1

113-119

EN

The paper presents the results of the study focused on membrane fouling during ultrafiltration water treatment. Natural organic matter (NOM) plays a significant role in the fouling of ultrafiltration membranes. Surface water from Paprocany Lake (Tychy) and Czarna Przemsza River (Bedzin) were used in the experiments. The aim of the study was to get a better understanding of the interactions between the fractional components of NOM (fraction <0.22 ěm, HPO and HPI) and hydrophilic cellulose membranes by Nadir (cut-off 30 kDa) under different pH conditions (pH equal to ca.7 and ca.2). The NOM fractionation showed that surface water contained small amount of colloids and suspended substances >0.22 ěm and in the fraction <0.22 ěm the hydrophilic fraction was predominated. The results of the filtration of NOM fractions (fraction <0.22 ěm, HPO, HPI) suggested that the decrease of pH of filtered streams (to pH ca.2) as well as the hydrophobic fraction exerted an essential influence on the ultrafiltration membranes fouling. The analysis of the fouling mechanism based on Hermia’s model allowed to declare that the membrane blocking (complete, standard and transient blocking) observed during the one-hour filtration could be described by the mixed mechanism.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań foulingu membran podczas oczyszczania wody za pomocą ultrafiltracji. Naturalne substancje organiczne (NOM) zawarte w wodzie odgrywają znaczną rolę w foulingu membran ultrafiltracyjnych. W badaniach zastosowano wodę powierzchniową z jeziora Paprocany (Tychy) oraz z rzeki Czarna Przemsza (Będzin). Przedmiotem badań było rozpoznanie i zrozumienie wzajemnego oddziaływania pomiędzy frakcjami NOM (frakcja <0.22 Μm, HFO i HFI) dla dwóch odczynów (pH ok. 7 i 2) i hydrofilowymi membranami z celulozy firmy Nadir (cut-off 30 kDa). Wyniki frakcjonowania NOM wykazały, że charakterystyczną cechą wody powierzchniowej jest niewielka zawartość substancji koloidalnych i zawiesinowych >0.22 Μm oraz przeważa w niej frakcja hydrofilowa. Wyniki filtracji frakcji NOM (frakcja <0.22 Μm, HFO, HFI) sugerują, iż obniżenie odczynu filtrowanych strumieni (do pH ok. 2) oraz frakcja hydrofobowa (HFO) mają istotny wpływ na fouling membran ultrafiltracyjnych. Analiza mechanizmu foulingu oparta o model "Hermii" pozwoliła stwierdzić, że blokowanie membran z celulozy podczas godzinnej filtracji (kompletne, standardowe i przejściowe) zachodzi według mechanizmu mieszanego.

18

Removal of natural organic matter from potable water using photo-catalytic membrane reactor

Kumakiri I., Simon Ch., Szczepanowicz K., Wodka D., Nowak P., Szyk-Warszyńska L., Warszyńsk P.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2010

|

Vol. 45

73-84

EN

The application of photocatalysis combined with membrane filtration for the oxidation of humic acid substances (HA) which is one of the major natural organic matters (NOMs) is discussed in this paper. Theoretical model shows a potential advantage of photo-catalytic filtration under low flux conditions. Cross-flow filtration is applied for HA removal using a TiO2 membrane under UV conditions. An increase of the flux through the membrane was observed by applying UV light.

19

Zastosowanie zintegrowanych procesów membranowych do usuwania substancji organicznych z wody

Kabsch-Korbutowicz M., Majewska-Nowak K.

Ochrona Środowiska

|

2010

|

Vol. 32, nr 3

27-32

PL

Niskociśnieniowe procesy membranowe są coraz powszechniej stosowane do oczyszczania wody przeznaczonej do spożycia. W celu zwiększenia skuteczności oczyszczania wody oraz ograniczenia intensywności blokowania membran, coraz częściej separacja membranowa łączona jest z innymi procesami biologiczno-chemiczno-fizycznymi, tworząc tzw. procesy zintegrowane. W pracy porównano skuteczność usuwania z wody naturalnych substancji organicznych w czterech procesach zintegrowanych - sekwencyjna koagulacja/ultrafiltracja, in-line koagulacja/ultrafiltracja, sekwencyjna wymiana jonowa/ultrafiltracja oraz symultaniczna wymiana jonowa/ultrafiltracja (proces hybrydowy). Określono wpływ dawki koagulantu i żywicy anionowymiennej oraz sposobu prowadzenia procesu na zmianę właściwości transportowych membran oraz jakość wody oczyszczonej. Badania przeprowadzono z użyciem roztworu modelowego zawierającego naturalne substancje organiczne, stosując jako koagulant siarczan glinu, a w procesie wymiany jonowej żywicę MIEXŽ. Wykazano, że układ zintegrowany wymiana jonowa/ultrafiltracja, realizowany w wariancie sekwencyjnym lub hybrydowym pozwolił na lepsze oczyszczenie wody niż w procesie łączącym koagulację i ultrafiltrację. Stwierdzono także, że wszystkie zastosowane warianty procesów zintegrowanych pozwoliły w zbliżonym stopniu na zmniejszenie intensywności blokowania membran. Wobec zbliżonej skuteczności oczyszczania membran uzyskanej w wariancie sekwencyjnym i hybrydowym, układ hybrydowy, pomijający etap sedymentacji, wydaje się z punktu widzenia kosztów oczyszczania wody bardziej wskazany.

EN

Low-pressure membrane processes are frequently used in the treatment of water intended for human consumption. In order to increase the efficiency of water treatment and reduce membrane fouling, membrane separation processes are integrated with other biological, chemical or physical processes (creating so-called integrated processes). In this paper four integrated processes were analyzed for the efficiency of natural organic matter removal from water: sequential coagulation/ultrafiltration, in-line coagulation/ultrafiltration, sequential ion exchange/ultrafiltration, and simultaneous ion exchange/ultrafiltration (hybrid process). Another major objective of the study was to determine how the coagulant or ion-exchange resin dose, as well as the method used for the realization of the process, affected the transport properties of the membrane and the final quality of the water. The experiments involved model solutions con-taining natural organic matter, an alum coagulant for the coagulation process and a MIEXŽ resin for the ion exchange process. The integrated ion exchange/ultrafiltration process, regardless of whether conducted in the sequential or simultaneous mode, provided water of a higher final quality as compared to the integrated coagulation/ultrafiltration process. With all the integrated processes tested, similar decrease in membrane fouling was observed. Taking into account the comparable treatment effects obtained with either the sequential or the hybrid process, preference should be given to the hybrid process, which, owing to the lack of the sedimentation step, lowers the overall treatment costs.

20

Skuteczność usuwania naturalnych i antropogenicznych barwnych substancji organicznych w procesie ultrafiltracji na membranach ceramicznych

Majewska-Nowak K., Kawiecka-Skowron J., Kabsch-Korbutowicz M., Urbanowska A.

Ochrona Środowiska

|

2010

|

Vol. 32, nr 4

11-14

PL

Porównano skuteczność usuwania anionowych barwników organicznych oraz naturalnych substancji organicznych z roztworów wodnych w procesie ultrafiltracji z wykorzystaniem membran ceramicznych. Zbadano wpływ granicznej rozdzielczości membrany, prędkości przepływu oczyszczanego roztworu przy powierzchni membrany oraz masy cząsteczkowej barwników i początkowej zawartości substancji organicznych w wodzie na skuteczność procesu. Badaniom poddano roztwory modelowe siedmiu anionowych barwników organicznych o masie cząsteczkowej od 327 Da do 1060 Da oraz sześciu roztworów zawierających naturalne substancje organiczne charakteryzujących się intensywnością barwy od 22 gPt/m3 do 125 gPt/m3. Stwierdzono, iż roztwory barwników, mimo ich mniejszego ciężaru cząsteczkowego, były oczyszczane z większą skutecznością.

EN

Seven aqueous solutions of anionic organic dyes (differing in molecular weight from 327 Da to 1060 Da) and six aqueous solutions of natural organic matter - NOM (varying in color between 22 gPt/m3 and 125 gPt/m3) were subjected to an ultrafiltration process, which involved ceramic membranes of different cut-off values. The efficiency of the ultrafiltration process was evaluated in terms of the membrane's cut-off value, the linear velocity of the solution near the membrane surface, the molecular weights of the dyes, and the initial NOM concentrations in the solutions tested. The comparison between the separation effects obtained for the two types of colored organic substances has demonstrated that the anionic organic dyes were removed from the solution with a higher efficiency in spite of their lower molecular weights.