Skuteczność usuwania zawiesin z wody w filtrach pośpiesznych może być w niektórych warunkach niezadowalająca. Przyczyną jest zwykle niski poziom mineralizacji wody, w szczególności małe stężenie anionów wielowartościowych. Efekt oczyszczania wody w filtrach można poprawić poprzez stosowanie polielektrolitów anionowych. W pracy przeprowadzono badania nad poprawą skuteczności oczyszczania wody powierzchniowej i wody podziemnej w procesie filtracji. Badania wykonywano w skali pilotowej i technicznej. Dozowanie polielektrolitów odbywało się poprzez okresowe wprowadzanie porcji polielektrolitu do wody kierowanej do filtrów. Wielkość porcji i częstotliwość ich podawania zależała od jakości uzdatnianej wody. Średnia dawka polielektrolitu wynosiła od 0,01 do 0,05 mg/l. Szybkość przyrostu oporów filtracji była nieznacznie wyższa w porównaniu ze stratami ciśnienia w filtrach pracujących bez polielektrolitu. Dzięki zastosowaniu polielektrolitu uzyskano znaczące wydłużenie filtrocykli w przypadku oczyszczania wody powierzchniowej w procesie koagulacji powierzchniowej. Dozowanie polielektrolitu do wody umożliwiło też uzyskanie obniżenia mętności wody i stężenia żelaza w warunkach oczyszczania wody podziemnej. Stężenie monomeru akrylamidu w wodzie uzdatnionej w warunkach stosowania polielektrolitów było bardzo niskie, nie przekraczało 5% wartości dopuszczalnej dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.
1. Wstęp
Obecność zawiesin w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi ma bardzo duże znaczenie dla ochrony zdrowia publicznego. Nadmierna ilość zawiesin powoduje, że woda przyjmuje szereg niekorzystnych właściwości:
– podwyższona mętność;
– podwyższone stężenie żelaza, manganu, aluminium lub innych metali;
– nieakceptowalne zabarwienie;
– nieakceptowalny zapach i smak;
– cząstki zawiesin w wodzie mogą być nośnikami transportu niepożądanych zanieczyszczeń chemicznych i mikrobiologicznych;
– w obecności zawiesin w wodzie wymagane dawki środków dezynfekcyjnych są zwykle wyższe w porównaniu z dezynfekcją wody klarownej [1].
Najważniejszym procesem stosowanym do klarowania wody w zakładach uzdatniania jest filtracja pośpieszna. W wodzie podawanej do filtrów często obecne są drobne zawiesiny o wielkości mikronowej lub koloidalnej. Takie cząsteczki mogą pochodzić z wód powierzchniowych lub podziemnych po utlenieniu żelaza lub manganu. Mogą to być również produkty koagulacji. Zawiesiny takie są zwykle obdarzone ładunkiem elektrostatycznym. Ładunek elektryczny powstaje na cząstkach koloidalnych i drobnych zawiesinach zarówno przez dysocjację elektrolityczną cząsteczek wchodzących w ich skład, jak i poprzez sorpcję jonów z otaczającego cząstki roztworu. Zdolność koagulacyjna i aglomeracyjna zawiesin zależy od stężenia jonów o ładunku przeciwnym.
W warunkach, kiedy woda charakteryzuje się niewielkim stopniem mineralizacji, w szczególności przy braku jonów wielowartościowych, cząsteczki zawiesin nie są podatne na aglomerację i zatrzymanie w złożu filtracyjnym. W takich warunkach zawiesiny mają tendencję do przemieszczania się w złożu filtracyjnym w kierunku odpływu wody, co w efekcie prowadzi do przebicia złoża filtracyjnego w trakcie cyklu filtracyjnego i pogorszenie jakości wody uzdatnionej.
W niektórych przypadkach stosuje się dozowanie koagulantu kationowego (żelazowego lub glinowego). Jednakże usuwanie z wody zawiesin zawierających związki tych pierwiastków poprzez dodatkowe dozowanie koagulantów kationowych nie jest zwykle skuteczne. Bardziej efektywne może być stosowanie reagentów anionowych. Rozwiązaniem problemów wynikających z tendencji do przebicia złoża filtracyjnego zawiesinami o ładunku dodatnim może być zastosowanie polielektrolitów anionowych. Wykorzystać można polimery produkowane na bazie akrylamidu (PAA – polyacrylamide).
Harris [2] zaproponował uszczelnianie złóż filtracyjnych poprzez dozowanie polielektrolitu do wody płuczącej filtr. Pokryte polimerem ziarna złoża filtracyjnego powinny zatrzymywać drobne zawiesiny z uzdatnianej wody.
Korzystne efekty klarowania wody w filtrach pośpiesznych uzyskali Murat Eyvaz i współautorzy [3] przy cyklicznym dozowaniu tych reagentów. Dozowanie odbywało się w interwałach co 10-30 minut w trakcie cyklu filtracyjnego.
Honghui Zhu i współaut. [4] wykazali, że w przypadku oczyszczania wody w filtrach po zmiękczaniu wapnem najkorzystniejsze okazało się stosowanie polielektrolitów o niskim lub średnim ciężarze cząsteczkowym.
Ładunek polielektrolitu po dysocjacji powinien być przeciwny w odniesieniu do ładunku zawiesin. Zawiesiny pokoagulacyjne oraz produkty utleniania żelaza i manganu obdarzone są ładunkiem dodatnim. W tych przypadkach należy zastosować polielektrolity anionowe. Mechanizm oddziaływania polielektrolitu anionowego na zawiesiny wodorotlenku żelaza przedstawiono na rysunku 1. Dodatnio naładowane cząsteczki wodorotlenku żelaza wiązane są przez łańcuchy zdysocjowanego polielektrolitu. Aglomeraty takie są w stanie łączyć się z osadami obecnymi w złożu filtracyjnym w wyniku odziaływania sił międzycząsteczkowych lub przyciągania elektrochemicznego.
Przy dawkowaniu polielektrolitów do wody przed filtry pośpieszne może występować szybki wzrost oporów filtracji i skrócenie cyklu filtracyjnego. Dlatego dawkowanie powinno być zoptymalizowane tak, żeby uzyskać wymagane efekty poprawy jakości uzdatnionej wody przy utrzymaniu możliwie długich cykli filtracyjnych.
W Polsce występuje kilka regionów z wodą ubogą w minerały, szczególnie na południu kraju. Należą do nich m.in. obszary zlewni górnej Wisły, region Sudetów, czy okolice Białegostoku. W zakładach uzdatniania wody, zlokalizowanych w takich rejonach, klarowanie wody w filtrach pośpiesznych stwarza problemy.
Celem pracy było uzyskanie poprawy efektywności oczyszczania wody w filtrach pośpiesznych poprzez dozowanie polielektrolitów anionowych do wody doprowadzanej do filtrów.
W pracy przedstawiono wyniki badań wykonywanych w skali pilotowej i technicznej w dwóch stacjach uzdatniania wody zlokalizowanych na obszarach, w których woda jest słabo zmineralizowana.
2. Metodyka badań i materiały
W badaniach testowano 4 polielektrolity:
- Magnafloc LT 25 nisko anionowy
- Praestol 2515 nisko anionowy
- Praestol 2540 średnio anionowy
- Optifloc A130 średnio anionowy
Wszystkie testowane reagenty posiadały aktualne atesty PZH dopuszczające do stosowania w procesie uzdatniania wody do celów spożycia przez ludzi.
Badania wykonywano na stacji uzdatniania wody Wisła-Czarne oraz na Stacji uzdatniania Wody Jurowce k. Białegostoku.
W SUW Wisła-Czarne uzdatniana jest woda powierzchniowa czerpana ze zbiornika zaporowego na rzece Wisła. Proces uzdatniania obejmuje koagulację objętościową lub okresowo powierzchniową, filtrację pośpieszną i dezynfekcję chlorem.
Na stacji w Jurowcach ujmowana jest woda podziemna. Proces uzdatniania obejmuje wstępne ozonowanie, filtrację pośpieszną i dezynfekcję chlorem. Jakość wody ujmowanej w obu stacjach przedstawiono w tabeli 1.
Woda w SUW Wisła-Czarne zawiera bardzo małe ilości rozpuszczonych substancji mineralnych. Stosunkowo wysokie jest w niej stężenie glinu. W wyniku koagulacji w wodzie powstaje znaczna ilość drobnych kłaczków, które są trudne do usunięcia w filtrach pośpiesznych. Woda w SUW Jurowce zawiera niewielkie ilości chlorków i siarczanów. Twardość wody mieści się w zakresie wartości średnich, przy czym w całości jest to twardość węglanowa. Woda charakteryzuje się podwyższoną zawartością żelaza i manganu. Metale te po wstępnym ozonowaniu tworzą zawiesinę koloidalną, która jest trudna do zatrzymania w złożu filtracyjnym, szczególnie przy wyższej szybkości filtracji.
W SUW Wisła Czarne eksploatowane jest obecnie 5 komór filtrów pośpiesznych grawitacyjnych. Filtry zasypane są antracytem i piaskiem kwarcowym. Wysokość warstwy piasku wynosi 0,9 m, a antracytu 0,4 m. Piasek w filtrach ma niejednakową granulację. W części filtrów wsypano piasek o granulacji 0,5-1,0 mm, a w pozostałych piasek o granulacji 0,4-0,8 mm. Antracyt w filtrach ma granulację 0,6-1,6 mm. Powierzchnia filtracji w każdej komorze wynosi 20 m2. Szybkość filtracji wynosiła średnio 4,4 m/h.
| Parametr | SUW Wisła-Czarne | SUW Jurowce |
| Odczyn, pH | 6,9 | 7,35 |
| Mętność, NTU | 5,7 | 1,69 |
| Barwa, mg/l | 31 | 28 |
| Glin, mg/l | 0,14 | 0,02 |
| Zasadowość, mval/l | 0,4 | 5,1 |
| Twardość, mg CaCO3/l | 40 | 239 |
| Żelazo, mg/l | 219 | 1260 |
| Mangan, mg/l | 0,029 | 0,158 |
| Chlorki, mg/l | 5,1 | 8,0 |
| Siarczany, mg/l | 6,0 | 11,1 |
| Amoniak, mg/l | 0,12 | 1,46 |
| Azotany, mg/l | 4,3 | 0,9 |
| Utlenialność, mgO2/l | 3,5 | 5,1 |
| Przewodność mS/cm | 80 | 521 |
| Absorbancja UV, 1/m | 15,3 | 29,2 |
Badania wykonane zostały na stacji pilotowej wyposażonej w filtr o średnicy 24 cm. Filtr został zasypany materiałem takim samym jaki znajduje się w filtrach technicznych.
W SUW Jurowce doświadczalny filtr pośpieszny o średnicy 30 cm został zasypany na sumaryczną wysokość 136 cm złożem o następujących parametrach:
a. Piasek pobrany z filtra technicznego SUW Jurowce o granulacji ok. 1-2 mm, na wysokość 50 cm;
b. Piasek kwarcowy o granulacji 0,71-1,25 mm, na wysokość 50 cm;
c. Hydroantracyt N o granulacji 1,4-2,5 mm na wysokość 36 cm,
Wydajność filtra wynosiła od 200 do 500 dm3/h.
Filtry techniczne zasypane były następującym złożem:
a. Piasek uaktywniony eksploatowany przez 18 lat, o granulacji ok. 1-2 mm, na wysokość 45 cm;
b. Piasek kwarcowy świeży o granulacji 0,71-1,25 mm, na wysokość 45 cm;
c. Hydroantracyt N świeży o granulacji 1,4-2,5 mm na wysokość 30 cm.
3. Wyniki badań
3.1 Badania wykonane w SUW Wisła-Czarne
Do filtrów pośpiesznych w tym zakładzie kierowana jest woda po koagulacji objętościowej w osadnikach pionowych. W okresach zimowych prowadzi się koagulację powierzchniową w złożach filtracyjnych, proces koagulacji objętościowej nie jest w tym czasie realizowany. W obu sposobach przeprowadzania koagulacji czasy trwania cykli filtracyjnych są krótkie, nie przekraczają 48 godzin. Pod koniec cykli filtracyjnych mętność wody szybko rosła osiągając wartość bliską 1 NTU. składnikiem zawiesin obecnych w odpływie z filtrów jest glin. Metal ten pochodzi zarówno z wody surowej jak również z koagulantu stosowanego do koagulacji. Dlatego podstawowym kryterium uruchomienia płukania filtrów była w tym zakładzie jakość wody przefiltrowanej.
Zastosowanie polielektrolitu dozowanego do wody wprowadzanej na filtry pośpieszne miało na celu związanie cząstek kłaczków pokoagulacyjnych w złożu filtracyjnym i przedłużenie czasu trwania cyklu filtracyjnego. We wszystkich próbach szybkość filtracji była taka sama, wynosiła 4,4 m/h. Na rysunku 2 przedstawiono zmiany mętności wody i oporów filtracji w czasie cykli filtracyjnych w warunkach koagulacji powierzchniowej realizowanej w filtrze doświadczalnym.
Porównano przebieg procesu filtracji przy stosowaniu polielektrolitu Praestol 2515 z cyklem, w czasie którego nie stosowano tego reagenta. Polielektrolit w tej próbie dozowany był dwukrotnie, na początku cyklu i po upływie 18 godzin trwania cyklu. Średnia dawka wynosiła 0,05 mg/l. W efekcie zastosowania polielektrolitu anionowego czas trwania cyklu został wydłużony z 18 do ponad 24 godzin (o 33%). Szybkość przyrostu oporów filtracji w obu cyklach była praktycznie taka sama. W tych warunkach zastosowanie polielektrolitu nie wpłynęło na dodatkowe blokowanie procesu filtracji.
Podobne wyniki uzyskano w próbach wykonywanych w skali technicznej. Na rysunku 3 przedstawiono wpływ dozowania do wody polielektrolitu LT25 na przebieg zmian mętności wody w czasie cyklu filtracyjnego. Reagent ten był trzykrotnie dawkowany do wody dopływającej do filtra technicznego.
Czas trwania cyklu został wydłużony z 15,5 godzin do 22 godzin (o blisko 42%).
Wyniki badań pokazały, że możliwe jest zatrzymanie zawiesin w złożu filtracyjnym w trakcie trwania cyklu, w szczególności w końcowym etapie cyklu filtracyjnego przy użyciu słabo anionowych polielektrolitów. Reagenty te dawkowane były okresowo, co 8-16 godzin. Częstotliwość dozowania zależała od jakości wody i warunków prowadzenia procesu.
Stosunkowo wysoka mętność wody w końcowej fazie cyklu filtracyjnego, jaka miała miejsce w przypadku prób wykonywanych w skali pilotowej (rysunek 2), wskazuje, że przerwa w dozowaniu polielektrolitu w tym przypadku (16 godzin) była za długa. Korzystniejsze efekty uzyskano przy dozowaniu co 8 godzin (rysunek 3).
Wielkość dawek polielektrolitu w badaniach realizowanych w SUW Wisła-Czarne wynosiła od 0,02 do 0,05 mg/l. Przy stosowaniu tak małych ilości tego reagenta nie stwierdzono istotnych różnic szybkości przyrostu oporów filtracji w porównaniu z pracą filtrów, do których polielektrolit nie był dozowany. Wielkość straty ciśnienia pod koniec cyklu filtracyjnego w warunkach dozowania polielektrolitu nie była wyższa o więcej jak 20 cm słupa wody powyżej strat w przypadku filtrów bez dozowania tego reagenta.
Stężenie monomeru akrylamidu w wodzie uzdatnionej przy zastosowaniu polielektrolitów anionowych do wspomagania procesu filtracji była bardzo niskie, znacznie poniżej wartości dopuszczalnej dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (wartość dopuszczalna wynosi 0,1 mg/m3). Wartości stężenia tego monomeru w wodzie uzdatnionej, obliczone na podstawie deklarowanych ilości akrylamidu w produktach dostarczanych przez producentów (0,02%), wynosiły od 0,004 do 0,010 mg/m3.
3.2 Badania wykonane w SUW Jurowce
Jednym z problemów, jakie występują w SUW Jurowce jest przenikanie żelaza do wody odpływającej z filtrów pośpiesznych. Stężenie żelaza w odpływie jest tym wyższe im większa jest szybkość filtracji. Przebicie złoża filtracyjnego występuje już po kilku godzinach cyklu przy szybkości powyżej 3 m/h. W przedsiębiorstwie Wodociągi Białostockie Sp. z o.o. przyjęto wewnętrzny standard dla stężenia żelaza w wodzie pompowanej do sieci wodociągowej na poziomie poniżej 50 mg/m3. Dzięki temu zapewnione jest spełnienie obowiązującego wymagania dla stężenia żelaza u odbiorcy na końcówkach sieci na poziomie poniżej 200 mg/m3.
Stężenie żelaza w wodzie przefiltrowanej było stosunkowo dobrze skorelowane z mętnością wody. Badania wstępne wykazały, że w przypadku wody w SUW Jurowce najlepiej sprawdzają się polielektrolity średnio anionowe. W tej stacji testowano 2 reagenty typu Praestol 2540 TR i Optifloc A130 PWG. Badania wykonywano w skali pilotowej i technicznej.
Wpływ dawki polielektrolitu Praestol 2540 na jakość wody przefiltrowanej uzyskany w skali pilotowej przedstawiono na rysunku 4. Badanie wykonywano przy użyciu oznaczenia absorbancja w 254 nm. Wartość tego parametru w wodzie uzależniona jest od stężenia wielkocząsteczkowych związków organicznych oraz od mętności wody.
Wzrost wartości absorbancji w 254 nm w przypadku testowania zmian jakości wody przefiltrowanej było spowodowane tylko zmianami stężenia zawiesin wodorotlenku żelaza.
Przy szybkości filtracji ponad 6 m/h przy zastosowaniu jednokrotnej dawki polielektrolitu możliwe było uzyskanie poprawy jakości wody przefiltrowanej i utrzymanie stabilnej jakości przez około 30 godzin trwania filtrocyklu. W przypadku, kiedy nie dawkowano polielektrolitu do wody doprowadzanej do filtra doświadczalnego, jakość wody przefiltrowanej zaczęła się znacząco pogarszać już po około 20 godzinach cyklu.
Korzystne wyniki uzyskane w skali pilotowej dały podstawę do wykonania serii badań w skali technicznej. Wykonano 12 serii badań, w których polielektrolit był dozowany przez cały czas trwania cyklu do jednego z technicznych filtrów pośpiesznych.
W pierwszym etapie badań realizowanych w skali technicznej wykonano próbę ciągłego dozowania polielektrolitu do wody. W efekcie mętność w odpływie z filtra była wysoka, okresowo wyższa niż w przypadku pracy bez dozowania polielektrolitu. Na rysunku 5 przedstawiono wyniki badania wpływu sposobu dozowania polielektrolitu na jakość wody przefiltrowanej.
Najkorzystniejsze okazało się dozowanie porcjami. Średnio mętność wody uzdatnionej w takim trybie pracy filtra obniżona została o ponad 50%, a żelazo o blisko 65%.
Kolejna próba polegała na zbadaniu czasu efektywnego obniżenia mętności wody przefiltrowanej po wprowadzeniu porcji polielektrolitu do wody dopływającej do filtra. Na rysunku 6 przedstawiono zmiany mętności wody po wprowadzeniu porcji polielektrolitu Praestol 2540 do filtra pracującego z szybkością filtracji 3,6 m/h.
Po wprowadzeniu polielektrolitu do wody zasilającej filtr mętność w odpływie obniżyła się z wartości ponad 0,3 NTU przed tą operacją do wartości poniżej 0,15 NTU. Zastosowana dawka polielektrolitu zapewniła uzyskiwanie obniżonej mętności wody przez ponad 4 godziny pracy filtra. W tym czasie następowało stopniowe wysycanie ujemnego ładunku elektrostatycznego łańcuchów polimeru zgromadzonych w złożu filtracyjnym przez dodatnio naładowane zawiesiny wodorotlenku żelaza.
Wielkość porcji polielektrolitu i częstotliwość dozowania powinny być dostosowane do ilości zawiesin, które powinny być zatrzymane w złożu filtracyjnym.
W trakcie testów wykonywanych w skali technicznej stwierdzono nieznaczne chwilowe wzrosty mętności wody przefiltrowanej bezpośrednio po wprowadzeniu porcji polielektrolitu do wody przed filtr. Czas trwania takiej podwyższonej mętności był w przybliżeniu równy czasowi wprowadzania porcji reagenta (20-30 minut). Następnie mętność wody przefiltrowanej obniżała się i taka wartość utrzymywała się do czasu wprowadzenia kolejnej porcji. Zjawisko wzrostu mętności było najbardziej wyraźne w początkowym okresie filtrocyklu (przez początkowe 8-20 godzin cyklu). Po tym czasie wzrosty mętności były bardzo niewielkie lub całkowicie zanikały.
Przebieg zmian mętności wody przefiltrowanej oraz parametrów procesu w trakcie jednego z cykli filtracyjnych, w których dozowano polielektrolit porcjami do wody surowej przedstawiono na rysunku 7. Polielektrolit Praestol 2540 dozowany był co 4-6 godzin w ilości od 12 do 26 g na porcję. Średnia dawka polielektrolitu wynosiła 0,022 g/m3, a szybkość filtracji wynosiła ok. 6,4 m/h.
Skoki mętności po wprowadzeniu porcji polielektrolitu w tej próbie miały miejsce trzykrotnie w ciągu początkowych 15 godzin trwania cyklu. Wzrosty mętności w odpływie po wprowadzeniu polielektrolitu były spowodowane przenikaniem przez złoże filtracyjne części cząsteczek polimerów zneutralizowanych przez zawiesiny wodorotlenku żelaza. W początkowym okresie cyklu filtracyjnego porowatość złoża była stosunkowo wysoka ze względu na brak zawiesin w filtrze. W miarę wypełniania przestrzeni międzyziarnowych zawiesinami z filtrowanej wody obojętne elektrycznie cząstki polielektrolitu były skuteczniej zatrzymywane w złożu.
W całym cyklu filtracyjnym średnia mętność wody uzdatnionej była niska, wynosiła 0,042 NTU. Przy szybkości filtracji ponad 6 m/h w tym zakładzie mętność wody uzdatnionej bez zastosowania polielektrolitu byłaby wysoka, prawdopodobnie przekraczałaby wartość 1 NTU. Jednakże ze względu na wymagania jakości wody podawanej do sieci wodociągowej niemożliwe było wykonanie próby porównawczej bez stosowania reagenta.
W innej próbie wykonanej w skali technicznej zastosowano polielektrolit typu Optifloc A130. Wielkości porcji polielektrolitu wynosiły od 14 do 28 g, a średnia dawka w całym cyklu wyniosła 0,016 g/m3. Wyniki badań przedstawiono na rysunku 8.
Podawanie porcji reagenta w tej próbie rozpoczęto po 8 godzinach trwania cyklu filtracyjnego. Dzięki temu znacząco ograniczono zjawisko wzrostów mętności wody po wprowadzeniu polielektrolitu. W początkowym okresie cyklu filtracyjnego jakość przefiltrowanej wody była zadowalająca bez konieczności stosowania reagenta. Również pod koniec cyklu (przez ostatnie 16 godzin) dozowanie polielektrolitu nie było konieczne.
Przy szybkości filtracji 4,1 m/h w warunkach dozowania polielektrolitu mętność wody przefiltrowanej nie przekraczała wartości 0,05 NTU, a średnio wyniosła 0,025 NTU.
Opory filtracji w warunkach dozowania obu testowanych polielektrolitów przyrastały nieznacznie szybciej w porównaniu z cyklami bez stosowania polielektrolitów. Bezpośrednio po wprowadzeniu porcji reagenta opory rosły o 5-15 cm słupa wody. Następnie po około 30 – 40 minutach następował niewielki spadek oporów o 3-10 cm słupa wody. Generalnie czas trwania cykli filtracyjnych ulegał skróceniu o 15-20% w porównaniu z czasem filtrocykli bez dozowania polielektrolitu.
W tabeli 2 zestawiono wyniki badań jakości wody przefiltrowanej uzyskane w warunkach stosowania obu testowanych polielektrolitów oraz bez użycia tych reagentów przy różnych szybkościach filtracji wody.
W stanie obecnym, przy braku środków wspomagających efektywność filtracji, jakość wody przefiltrowanej zależna była od szybkości filtracji. Maksymalna szybkość zapewniająca osiągnięcie zadowalających parametrów jakości wody uzdatnionej wynosiła około 3 m/h. Z tego powodu zakład w Jurowcach musiał ograniczać wielkość produkcji wody do wartości poniżej 45% swojej nominalnej wydajności.
Poprzez zastosowanie polielektrolitów anionowych możliwe było zwiększenie szybkości filtracji do wartości koniecznych dla uzyskania nominalnej wydajności przy jednoczesnym zachowaniu wymaganej jakości wody uzdatnionej.
Dawki polielektrolitów były niewielkie, wynosiły od 0,01 do 0,05 g/m3. Przy stosowaniu tak małych ilości polimeru stężenie wolnego akrylamidu uwalniającego się z reagentów do wody było bardzo niskie, nie przekraczało 5% wartości dopuszczalnej dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (0,1 mg/m3 zgodnie z Rozporządz. M. Z., Dz. U. poz. 2294 z dn. 7.12.2017).
4. Podsumowanie i wnioski
W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano poprawę efektywności oczyszczania wody w filtrach pośpiesznych poprzez zastosowanie polielektrolitów anionowych. Wspomaganie pracy filtrów jest szczególnie przydatne w warunkach niskiej mineralizacji uzdatnianej wody.
Dozowanie polielektrolitów do wody wprowadzanej do filtrów może być z powodzeniem zastosowane przy uzdatnianiu wody powierzchniowej jak i podziemnej.
Dzięki zastosowaniu polielektrolitów można poprawić jakość przefiltrowanej wody w warunkach stosowania koagulacji powierzchniowej i dzięki temu wydłużyć czas trwania cyklu filtracyjnego.
W przypadku uzdatniania wód podziemnych polielektrolit wprowadzony do wody może ograniczyć przenikanie drobnych zawiesin wodorotlenku żelaza przez złoże i przyczynić się do poprawy jakości wody przefiltrowanej.
Najskuteczniejszy sposób dozowania polielektrolitu do wody przed filtry jest podawanie go w porcjach co kilka godzin. Wielkości porcji oraz częstotliwość ich podawania należy zoptymalizować w zależności od jakości uzdatnianej wody i wydajności filtrów.
Wymagane wielkości dawek polielektrolitu były bardzo małe, nie przekraczały wartości 0,05 g/m3.
Poprzez zastosowanie polieketrolitu można uzyskać zwiększenie wydajności filtrów przy zachowaniu wymaganych parametrów jakości wody uzdatnionej.
W warunkach stosowania polielektrolitu może wystąpić efekt skrócenia czasu trwania cyklu filtracyjnego. Jednakże przy zastosowaniu optymalnych dawek polimeru ograniczenie tego czasu było niewielkie, nie przekraczało 20% w stosunku do warunków pracy filtra bez polielektrolitu.
5. Literatura
[1] LeChevallier M. W., T. M. Evans, R. J. Seidler, Effect of turbidity on chlorination efficiency and bacterial persistence in drinking water, Appl Environ Microbiol. 1981 Jul; 42(1), pp. 159–167.
[2] Harris William Leslie, Process for Water Treatment Filter Conditioning, US Patent nr 3,478,880, July 10, 1967, Ser. No. 652,069.
[3] Murat Eyvaz, Tugrul S. Aktas, Ebubekir Yuksel and A. Mete Saatci, Effects of intermittent polyelectrolyte addition on water quality in direct filtration, Water Quality Research Journal of Canada, vol. 46 (2011) nr 1, pp. 52-63.
[4] Honghui Zhu, Daniel W. Smith, Hongde Zhou, Stephen J. Stanley, Improving removal of turbidity causing materials by using polymers as a filter aid, Water Research, vol. 30 (1996), nr 1, pp. 103-114.
dr inż. Krzysztof Wilmański, Aqua Konsulting
Źródło: Technologia Wody 1/2020
