CZ306384B6 - Přípravek a způsob pro odstranění sinic a/nebo pro omezení rozvoje sinic ve vodě - Google Patents
Přípravek a způsob pro odstranění sinic a/nebo pro omezení rozvoje sinic ve vodě Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306384B6 CZ306384B6 CZ2015-754A CZ2015754A CZ306384B6 CZ 306384 B6 CZ306384 B6 CZ 306384B6 CZ 2015754 A CZ2015754 A CZ 2015754A CZ 306384 B6 CZ306384 B6 CZ 306384B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- water
- cyanobacteria
- mixture
- hydroxide
- iron
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000011161 development Methods 0.000 title claims description 11
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 title abstract 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 title description 4
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000006069 physical mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 claims description 41
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 7
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 7
- 239000002352 surface water Substances 0.000 claims description 7
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 5
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 claims description 5
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 3
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 3
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001175 calcium sulphate Substances 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 6
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 6
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 6
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 6
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 6
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 108010049746 Microcystins Proteins 0.000 description 4
- OOIOHEBTXPTBBE-UHFFFAOYSA-N [Na].[Fe] Chemical compound [Na].[Fe] OOIOHEBTXPTBBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 4
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 4
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 4
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 3
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 3
- 244000207740 Lemna minor Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 3
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 3
- -1 sodium or potassium Chemical compound 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000006439 Lemna minor Nutrition 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000001855 Portulaca oleracea Nutrition 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 2
- DIDLWIPCWUSYPF-UHFFFAOYSA-N microcystin-LR Natural products COC(Cc1ccccc1)C(C)C=C(/C)C=CC2NC(=O)C(NC(CCCNC(=N)N)C(=O)O)NC(=O)C(C)C(NC(=O)C(NC(CC(C)C)C(=O)O)NC(=O)C(C)NC(=O)C(=C)N(C)C(=O)CCC(NC(=O)C2C)C(=O)O)C(=O)O DIDLWIPCWUSYPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- YURDCJXYOLERLO-LCYFTJDESA-N (2E)-5-methyl-2-phenylhex-2-enal Chemical compound CC(C)C\C=C(\C=O)C1=CC=CC=C1 YURDCJXYOLERLO-LCYFTJDESA-N 0.000 description 1
- 241000206761 Bacillariophyta Species 0.000 description 1
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 244000140786 Brassica hirta Species 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000342020 Cladophora glomerata Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001464430 Cyanobacterium Species 0.000 description 1
- 241001494246 Daphnia magna Species 0.000 description 1
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 241000192710 Microcystis aeruginosa Species 0.000 description 1
- 241000192709 Microcystis sp. Species 0.000 description 1
- 241000237852 Mollusca Species 0.000 description 1
- 241000024600 Pinnularia subcapitata Species 0.000 description 1
- 244000067670 Pseuduvaria reticulata Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000592342 Tracheophyta Species 0.000 description 1
- 235000018936 Vitellaria paradoxa Nutrition 0.000 description 1
- DYPHJEMAXTWPFB-UHFFFAOYSA-N [K].[Fe] Chemical compound [K].[Fe] DYPHJEMAXTWPFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003926 acrylamides Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 230000006652 catabolic pathway Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008395 clarifying agent Substances 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 108010073357 cyanoginosin LR Proteins 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 231100000584 environmental toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000008029 eradication Effects 0.000 description 1
- 239000000262 estrogen Substances 0.000 description 1
- 229940011871 estrogen Drugs 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- ZYZCGGRZINLQBL-GWRQVWKTSA-N microcystin-LR Chemical compound C([C@H](OC)[C@@H](C)\C=C(/C)\C=C\[C@H]1[C@@H](C(=O)N[C@H](CCC(=O)N(C)C(=C)C(=O)N[C@H](C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H]([C@H](C)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N1)C(O)=O)C(O)=O)C)C1=CC=CC=C1 ZYZCGGRZINLQBL-GWRQVWKTSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Řešení se týká způsobu čištění vod, zejména odstranění sinic bez likvidace ostatních živých organismů přítomných v čištěné vodě, přičemž uvedený způsob zahrnuje aplikaci směsi železanu alkalického kovu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého do čištěné vody. Řešení dále poskytuje pevnou fyzikální směs železanu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého pro použití v tomto způsobu.
Description
Přípravek a způsob pro odstranění sinic a/nebo pro omezení rozvoje sinic ve vodě
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu čištění vod, zahrnujícího zejména odstranění sinic při zachování ostatních živých organismů přítomných ve vodě, s pomocí vysokovalentních forem železa, a směsi vhodné pro provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Cyanobakterie jsou autotrofní toxické mikroorganismy, které svým masovým rozvojem působí celosvětově hygienické, toxikologické a technologické problémy ve všech typech vodních útvarů od fontán a kašen, přes okrasné a rybochovné nádrže až po rekreační a vodárenská jezera a přehrady. Masový rozvoj - tzv. vodní květ sinic je způsoben znečištěním povrchových vod živinami, především fosforem. Management vodních květů sinic je možný buď prevencí vnosu fosforu do vod, což je doposud drahé a pomalé, nebo metodami fyzikálními, chemickými, či biologickými, vedoucími k likvidaci či inhibici vodního květu sinic.
Typickým příkladem fyzikálních metod jsou metody založené na plazmatickém výboji nebo na superkavitaci. Tyto metody pracují na principu dezintegrace kolonií a buněk sinic, přičemž je obsah buněk i s toxiny uvolněn do vody, což může působit akutní problémy ve vodních nádržích.
Přehled chemických metod, jejich trendy, výhody a nevýhody přináší review Jancula Daniel; Maršálek Blahoslav: (2011): Critical review of actually available chemical compounds for prevention and management of cyanobacterial blooms CHEMOSPHERE Vol. 85/9, 1415-21. Trendy vedou k využití takových látek, které nezanechávají perzistentní toxická rezidua ve vodních ekosystémech (jako jsou např. Cu nebo herbicidy) a jsou pokud možno selektivně toxické proti sinicím, přičemž ostatní vodní organismy jsou omezeny méně než sinice. Mezi takové látky patří například nanočástice železa, které silný redukční efekt a multimodální i selektivní mechanismus účinku vůči sinicím.
Mezi nejčastěji používaná oxidační činidla v technologiích čištění vod patří peroxid vodíku, nebo železany. Zelezany se používají na čištění vod od toxických léčiv, estrogenů, ale také toxinů sinic (např. CN 1962474, GB 2398777). Výhodou aplikace železanů při likvidaci mikrocystinů je jejich chemická degradace na produkty se zanedbatelnou nebo výrazně nižší toxicitou (W. Jiang, L. Chen, S. R. Batchu, P. R. Gardinali, L. Jaša, B. Maršálek, R. Zbořil, D. D. Dionysiou, K. E. O'Shea, and V. K. Sharma, „Oxidation of Microcystin-LR by Ferrate(VI): Kinetics, Degradation Pathways, and Toxicity Assessments“, ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY, vol. 48, iss. 20, pp. 12164-12172, 2014.). Komplexní mechanismus účinku železanů na likvidaci sinic ovšem není popsán.
Dosavadní technologie využívající železanů směřují k čištění odpadních vod a jsou zaměřeny na dezinfekci a sterilizaci vod především ve vodárenských technologiích. Neposkytují přípravky, které by umožnily použití železanů ve vodních ekosystémech s rybí obsádkou, vodními makrofyty či moluskofaunou. V reálných vodních ekosystémech však nelze vodu sterilizovat, naopak je třeba poskytnout přípravek mající selektivní účinnost proti sinicím s minimálním vlivem na ostatní vodní organismy.
Přípravky známé z dokumentů ze stavu techniky jsou směsi, kompozity či adukty železanů s dalšími látkami, například fosforečnany, polyaluminium chloridem, mědí, akrylamidy, atd. Tyto další látky jsou často biocidně účinné samy o sobě a mají nespecifické biocidní účinky vůči veškerému vodnímu životu, uvedené přípravky tedy nejsou vhodné pro selektivní odstranění sinic z vod.
-1 CZ 306384 B6
US 4451338 popisuje adukt vznikající reakcí železanu sodného, hydroxidu sodného a hydroxidu vápenatého. Tento adukt nespecifikované struktury je popisován jako vhodný pro odstranění chemických nečistot z vod, nicméně nepopisuje účinnost ani mechanismus účinku vůči sinicím.
Podstata vynálezu
Předkládaný vynález poskytuje fyzikální směs železanu alkalického kovu jako např. sodíku nebo draslíku, a hydroxidu nebo oxidu vápenatého, v pevné fázi. Tato fyzikální směs je vhodná jako přípravek pro čištění vod, zejména pro selektivní odstranění sinic z povrchových vod (vodních ekosystémů) a/nebo pro omezení rozvoje sinic v povrchových vodách.
Vynález zahrnuje také použití uvedené směsi pro selektivní odstranění a/nebo pro prevenci následného výskytu sinic z povrchových vod bez odstranění ostatních živých organismů přítomných ve vodě. Bylo zjištěno, že inhibice vodních makrofyt přípravkem podle vynálezu je o 30 až 80 % nižší než inhibice sinic.
Dále předkládaný vynález poskytuje způsob čištění vod, zahrnující zejména selektivní odstranění sinic z vody, při němž se do čištěné vody aplikuje směs železanu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého.
Ve výhodném provedení se směs železanu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého vsype do vody a v ní rozpustí, a ve formě tohoto roztoku se aplikuje do čištěné vody do 5 minut, výhodněji do 2 minut, od vsypání do vody.
Směs železanu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého je s výhodou v hmotnostním poměru 2:1 až 1:3. Pro odstranění sinic a omezení dalšího rozvoje je směs podle vynálezu dávkována s výhodou v rozmezí 20 až 400 mg/1, výhodněji 40 až 200 mg/1.
Ve výhodném provedení se korekční zásah proti sinicím provádí při teplotě v rozmezí 0 až 35 °C, s výhodou 0 až 30 °C, výhodněji 10 až 25 °C.
Směs podle vynálezu umožňuje odstranění sinic obvykle během 30 až 60 minut.
S výhodou může být směs podle vynálezu používána v kombinaci s adsorbenty, flokulanty, koagulanty, síranem vápenatým, síranem horečnatým, oxidačními sloučeninami a/nebo chelatačními sloučeninami.
Vynález kombinuje použití vysoko valenčních forem železa ve formě železanů s vysokou oxidační schopností s ionty vápníku ve formě hydroxidu vápenatého nebo oxidu vápenatého k likvidaci, prevenci a omezení masového rozvoje vodních květů sinic. Tato směs vykazuje vysokou a selektivní toxicitu vůči sinicím, způsobenou multiplikativním a souběžným účinkem zahrnujícím současnou destrukci buněk sinic, imobilizaci uvolněných toxinů a zabránění jejich masivního uvolnění do vodního sloupce, koagulačně-flokulační efekt a preventivní účinek spojený s vyvázáním fosforu jakožto hlavního nutričního elementu sinic. Žádný z dokumentů ze stavu techniky nepopisuje uvedenou fyzikální směs a její selektivní účinky pro odstranění sinic a zároveň prevenci rozšíření toxinů sinic, které by případně mohly mít biocidní účinky na ostatní živé organismy žijící ve vodě.
K destrukci buněk sinic dochází v důsledku oxidativního stresu vyvolaného aplikací železanů a v důsledku pronikání uvolňovaných iontů železa buněčnou membránou a následné precipitaci hydroxidu (hydroxid-oxidu) železitého uvnitř buněk. Výhodou navrhovaného způsobu tedy je destrukce buněk, a tudíž nevratný a dlouhodobý účinek (viz Obr. 6).
-2CZ 306384 B6
Směs podle vynálezu je dlouhodobě skladovatelná, není nutno ji připravovat těsně před jejím přidáním do vody, jak je tomu u mnoha směsí známých ze stavu techniky obsahujících železany a složky, které s nimi reagují nebo se s nimi nedají skladovat společně z jiných důvodů.
Hydroxid nebo oxid vápenatý zvyšuje pH prostředí a jako dvojmocný iont zvyšuje stabilitu železanů, díky tomu jsou potřeba nižší koncentrace železanů, protože se skladováním nerozkládají.
Hydroxid vápenatý nebo oxid vápenatý slouží mimo jiné jako čiřící prostředek po reakci železanů, kdy ve vodách s vodivostí nad 80 mS/cm zůstává při samotném použití železanů voda hnědorezavě zbarvená, přičemž účinkem hydroxidu vápenatého jsou zbytky sinic staženy ke dnu a voda zůstane čirá.
Kombinace železanů a vápenatých iontů odstraní fosfor z vodního sloupce, přičemž fosfor je po reakci stržen ke dnu ve formě nedostupné pro fytoplankton, což dále působí jako prevence dalšího rozvoje sinic v takto ošetřené vodě.
Netoxické produkty transformace železanů (převážně podvojný oxid železito-draselný) vykazují flokulační vlastnosti a vytváří společně s biomasou rozložených sinic dobře sedimentující agregáty. Další výhodou navrhovaného použití je flokulační efekt železa a hydroxidu vápenatého, které jsou přírodě blízké a netoxické. Kombinace iontů železa a vápníku ve vodném prostředí způsobí vysrážení biodostupného fosforu ve formě nerozpustných a pro sinice nedostupných forem, a tudíž výrazné snížení obsahu rozpustného fosforu jako hlavního nutričního elementu sinic ve vodním sloupci přírodních nádrží. Další výhodou navrhovaného použití je tedy preventivní účinek. V neposlední řadě výhodou navrhovaného použití je souběžný a multiplikativní účinek všech výše zmíněných mechanismů (destrukce buněk sinic, imobilizace a rozklad uvolněných toxinů, flokulační účinek, odstranění fosforu, selektivní toxicita) umožňující dlouhodobou likvidaci sinic a prevenci jejich růstu bez negativních vlivů na vyšší organismy a vodní ekosystém.
Objasnění výkresů
Obr. 1: Fotosyntetická aktivita sinic po aplikaci směsi do vody v dávkách 20, 40, 60 mg/L podle příkladu 1 (směs značena jako CaFe, FS20 = dávkování 20 mg/L, FS40 = dávkování 40 mg/L, FS60 = dávkování 60 mg/L). K-kontrola, S - stabilizátor - hydroxid vápenatý.
Obr. 2: Vliv směsi podle příkladu 1 na fotosyntetickou aktivitu zelené vláknité řasy, okřehku a sinice po 24hod působení (směs značena jako CaFe, FS20 = dávkování 20 mg/L, FS40 = dávkování 40 mg/L, FS60 = dávkování 60 mg/L).
Obr. 3: Odstranění sinic v přírodní nádrži 48 hodin po aplikaci směsi podle příkladu 1 (směs značena jako CaFe). Experiment prokazuje, že fytoplankton tvořený řasami a rozsivkami ve vodním ekosystému zůstává.
Obr. 4: Odstranění fosforečnanů v přírodní nádrži 48 hodin po aplikaci směsi podle příkladu 1 (směs značena jako CaFe).
Obr. 5: Koncentrace microcystinů před a po aplikaci směsi podle příkladu 1 (směs značena jako CaFe). Microcystiny jako toxiny sinic byly analyzovány technikou ELISA a jsou vyjádřeny jako suma volných (ve vodě) a vázaných (na buňky biomasy sinic) v objemových koncentracích microcystinů (pg ekvivalentů MC-LR. L ').
Obr. 6: Obr. 6A dokumentuje mikrofotografii kolonií sinic před aplikací a Obr. 6B po aplikaci přípravku podle příkladu 1. Na snímcích je zřetelná struktura živých buněk před a dezintegrovaných buněk po aplikaci přípravku.
-3CZ 306384 B6
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Přípravek byl připraven smísením komponent, železanu draselného či sodného s hydroxidem či oxidem vápenatým v hmotnostním poměru 1:1.
Přípravek lze skladovat v suchu a temnu, ideálně v uzavřených nádobách za přítomnosti dehydratačních činidel (například silikagelu), přičemž doba skladovatelnosti v těchto podmínkách je nejméně 1 rok.
Doporučené dávkování tohoto přípravku je 40 až 180 mg/1.
Příklad 2
Přípravek podle příkladu 1 byl testován přidáním do vody v množství 40 mg železanu draselného 20 a 40 mg hydroxidu vápenatého. Při aplikaci je přípravek rozpuštěn ve vodě, promíchán a do 2 minut je vhodné jej aplikovat do vodního ekosystému, aby byla zachována co nejvyšší reaktivita a účinnost směsi. Ve vodě byla přítomna sinice Microcystis aeruginosa, která je nejčastější sinicí tvořící vodní květy. Ekotoxikologická data uvedená v Tabulce 1 prokazují, že toxicita směsi podle příkladu 1 vůči sinici je 2x až 50krát vyšší než vůči okřehkům, vláknitým a kokálním 25 řasám a dalším vodním organismům, toxicita proti rybám je 20krát nižší než proti sinici.
Příklad 3
Přípravky podle předkládaného vynálezu lze v rámci uvedených základních nebo výhodných rozmezí parametrů přizpůsobovat fyzikálně-chemickým a biologickým parametrům čištěné vody. Dávkování odpovídající dávce 50 mg železanu/litr čištěné vody a nižší je vhodné zejména pro lokality do 100 000 buněk sinic/ml. V lokalitách do 500 000 buněk sinic/ml je vhodné dávkovat množství směsi odpovídající až 90 mg železanu/litr čištěné vody. Dle kvality vody je pak 35 volíme vhodnou dávku vápenatých iontů, většinou stejnou, jako je dávkování železanů.
Přípravek je kombinovatelný s dalšími přípravky podporujícími netoxické odstranění sinic z vodních ekosystémů, například adsorbentů, flokulantů, koagulantů, a sloučeniny prodlužujících reaktivitu železanů jako jsou sírany vápenaté, horečnaté, chelatační, nebo oxidační sloučeniny.
-4CZ 306384 B6
Tabulka 1: Ekotoxicita železanu sodného a směsi železanu sodného s hydroxidem vápenatým pro jednotlivé organismy. Číslo udává koncentraci uvedené látky, resp. směsi, v mg/l, která u jednotlivých organismů způsobí 50% inhibici, nebo mortalitu.
| Organismus | Sledovaný parametr | Fe VI + Ca(OH)2 (mg/L) | Fe VI (mg/L) |
| Daphnia magna korýš | 24-h imobilizace | 0,53 (± 0,005) | 0,46 (± 0,005) |
| P. reticulata ryba | 96-h LC 50 | 68,5 (± 0,005) | 50,04(± 0,005) |
| Cladophora glomerata Vláknitá řasa | 96-h růst | 64,5 (± 57,5) | 46,4 (±98,94) |
| B. subtilis bakterie | 24-h růst | 459,05 (± 40,05) | 316,5 (±30,60) |
| P. subcapitata Jednobuněčná řasa | 72-h růst | 114,32 (± 1,15) | 81,12 (±1,60) |
| Microcystis sp. sinice | 72-h růst | 3,28 (±0,15) | 9,19 (± 0,289) |
| S. alba Cévnatá rostlina | 72-h klíčení | 53,33 (± 2,49) | 33,19 (±2,22) |
| L. minor | 7-d růst | 28,65 (±3,18) | 11,33 (±2,56) |
Průmyslová využitelnost
Směs a způsob podle vynálezu jsou určeny k likvidaci, prevenci a omezení masového rozvoje vodních květů sinic v rekreačních, vodárenských, technologických a rybochovných vodních nádržích, ve vodních tocích, rybnících, jezerech a jiných vodních útvarech.
Claims (8)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Přípravek pro selektivní odstranění sinic z vody a/nebo pro omezení rozvoje sinic ve vodě, vyznačený tím, že sestává z fyzikální směsi železanu alkalického kovu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého v pevné fázi.
- 2. Přípravek podle nároku 1, vyznačený tím, že železan alkalického kovu a hydroxid nebo oxid vápenatý jsou v hmotnostním poměru 2:1 až 1:3.
- 3. Použití přípravku podle nároku 1 nebo 2 pro selektivní odstranění sinic z povrchových vod a/nebo pro prevenci následného výskytu sinic v povrchových vodách bez odstranění ostatních živých organismů přítomných ve vodě.- 5 CZ 306384 B6
- 4. Způsob čištění vod, zahrnující zejména selektivní odstranění sinic z vodních ekosystémů a/nebo omezení rozvoje sinic v povrchových vodách, vyznačený tím, že se do čištěné vody aplikuje směs železanu alkalického kovu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého.
- 5. Způsob podle nároku 4, vyznačený tím, že se směs železanu alkalického kovu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého vsype do vody a v ní se rozpustí, a ve formě tohoto roztoku se aplikuje do čištěné vody do 5 minut, výhodněji do 2 minut, od vsypání do vody.
- 6. Způsob podle nároku 4 nebo 5, vyznačený tím, že směs železanu alkalického kovu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého je v hmotnostním poměru 2:1 až 1:3 a pro čištění vody se směs podle vynálezu dávkuje v rozmezí 20 až 400 mg/1, výhodněji 40 až 200 mg/L
- 7. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 4 až 6, vyznačený tím, že se čištění provádí při teplotě v rozmezí 0 až 40 °C, s výhodou 0 až 30 °C, výhodněji 10 až 25 °C.
- 8. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 4 až 7, vyznačený tím, že se směs železanu a hydroxidu nebo oxidu vápenatého použije v kombinaci s adsorbenty, flokulanty, koagulanty, síranem vápenatým, síranem horečnatým, chelatačními sloučeninami a/nebo oxidačními sloučeninami.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-754A CZ2015754A3 (cs) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Přípravek a způsob pro odstranění sinic a/nebo pro omezení rozvoje sinic ve vodě |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-754A CZ2015754A3 (cs) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Přípravek a způsob pro odstranění sinic a/nebo pro omezení rozvoje sinic ve vodě |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306384B6 true CZ306384B6 (cs) | 2016-12-28 |
| CZ2015754A3 CZ2015754A3 (cs) | 2016-12-28 |
Family
ID=57793923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-754A CZ2015754A3 (cs) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Přípravek a způsob pro odstranění sinic a/nebo pro omezení rozvoje sinic ve vodě |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2015754A3 (cs) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103936120A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-23 | 芜湖凯奥尔环保科技有限公司 | 一种无机/有机絮凝剂复合粉状蓝藻处理剂及其制作方法 |
-
2015
- 2015-10-26 CZ CZ2015-754A patent/CZ2015754A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103936120A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-23 | 芜湖凯奥尔环保科技有限公司 | 一种无机/有机絮凝剂复合粉状蓝藻处理剂及其制作方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Shiqing Zhou et al., "Removal of Microcystis aeruginosa by potassium ferrate (VI): Impacts on cells integrity, intracellular organic matter release and disinfection by-products formation", Volume 251, 1 September 2014, Pages 304-309 * |
| Wenjun Jiang et al., "Oxidation of Microcystin-LR by Ferrate(VI): Kinetics, Degradation Pathways, and Toxicity Assessments" Environ. Sci. Technol., 2014, 48 (20), pp 12164-12172 * |
| Xiao-yan Ma et al., "Simultaneous removal of algae and its odor metabolites in raw water by potassium ferrate", Volume 52, Issue 1-3, 2014, pages 357-364 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2015754A3 (cs) | 2016-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Sanitation in constructed wetlands: a review on the removal of human pathogens and fecal indicators | |
| Venglovsky et al. | Hygienic and ecological risks connected with utilization of animal manures and biosolids in agriculture | |
| CN107846900B (zh) | 用于水基系统处理的螯合碱产物和制备碱产物的方法 | |
| KR101355178B1 (ko) | 음폐수 처리용 및 녹적조 및/또는 악취 제거용 수처리제 | |
| EP2475622A1 (de) | Kontinuierliche reinigung von mit wassertieren und/oder wasserpflanzen besetztem hälterungswasser | |
| CN102771516A (zh) | 一种池塘水体消毒剂 | |
| EA002686B1 (ru) | Средство для обработки воды, предназначенной для содержания водных животных | |
| Wang et al. | The fate of H2O2 during managed aquifer recharge: a residual from advanced oxidation processes for drinking water production | |
| US10597315B2 (en) | Method of disinfection of drinking water using ozone and silver cations | |
| Pumkaew et al. | Use of ozone for Vibrio parahaemolyticus inactivation alongside nitrification biofilter treatment in shrimp-rearing recirculating aquaculture system | |
| Herath et al. | The chloramine stress induces the production of chloramine decaying proteins by microbes in biomass (biofilm) | |
| CN111434623A (zh) | 一种改善养殖池养殖环境的片剂及其制备方法和应用 | |
| Ajayan et al. | Synergistic influence of iodine and hydrogen peroxide towards the degradation of harmful algal bloom of Microcystis aeruginosa | |
| RU2438991C2 (ru) | Состав и способ обеззараживания и обезвреживания воды | |
| CZ306384B6 (cs) | Přípravek a způsob pro odstranění sinic a/nebo pro omezení rozvoje sinic ve vodě | |
| Yadav et al. | Disinfection by-products and their effect on aquatic and agriculture ecosystem | |
| Fonseca et al. | Pre-oxidation with peracetic acid to degradation of chlorophyll-a from drinking water: A comparative study with calcium hypochlorite | |
| KR101048627B1 (ko) | 나노은을 유효성분으로 포함하는 유해조류 방제용 조성물과이를 이용한 방제방법 | |
| AU2006301729A1 (en) | Composition for destroying thread algae | |
| Madan et al. | Growth response of Solanum melongena in three different adsorbents irrigated with sugar mill effluent | |
| Timofeeva et al. | Environmental risk and possibilities of ciprofloxacin phytoremediation | |
| US20090280984A1 (en) | Method of Inhibiting the Growth of Algae | |
| KR100476610B1 (ko) | 영양염류 제거용 상수 처리제 및 이의 사용방법 | |
| Al-Mamoori et al. | Bioremediation by using the microalgae Chlorella vulgaris to remove phosphate and nitrite from the domestic waste water treatment plant in Iraq | |
| Jakovljevic | Review of the effect of disinfectants on antibiotic resistance in wastewater treatment plants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20231026 |