PL177246B1 - Sposób intensywnej biologicznej nitryfikacji w procesie uzdatniania wód podziemnych - Google Patents

Abstract

Sposób intensywnej biologicznej nitryfikacji w procesie uzdatniania wód podziemnych, w którymwodę poddaje się dwustopniowej filtracji, w której pierwszy stopień filtracji zawiera złoże filtracyjne uaktywnione tlenkami żelaza i manganu, a drugi stopień złoże zasiedlone bakteriami nitryfikacyjnymi, znamienny tym, że do wody na pierwszym stopniu filtracji wprowadza się nadtlenek wodoru do jego stężenia w wodzie od 20 do 70 mg H2O2/dm3 korzystnie około 30 mg H2O2/dm3, ponadto na drugim stopniu filtracji podczas której zachodzi nitryfikacja dokonuje się ewentualnej korekty odczynu uzdatnianej wody tak, aby pH wynosiło od 7,1 do 7,5.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób biologicznej nitryfikacji w procesie uzdatniania wód podziemnych, w którym z wody usuwa się także żelazo i mangan, przez poddanie tych wód dwustopniowej filtracji.

Wody podziemne ujmowane przez stacje wodociągowe często zawierają związki żelaza i manganu w stężeniach wyższych od dopuszczalnych w wodzie do picia. Sprawia to, że poddawane sąuzdatnianiu polegającemu najczęściej na zamkniętym napowietrzaniu i jedno lub dwustopniowej filtracji pospiesznej przez filtry piaskowe. Ujmowane wody zawierają niekiedy również jony amonowe będące efektem antropogenicznego zanieczyszczenia wodonośca. Proces usuwania jonu amonowego z wody jest limitowany głównie stężeniem tlenu rozpuszczonego w wodzie. Stężenie tlenu wprowadzonego podczas napowietrzania wody nie przekracza 10 mg/dm3 osiągając najczęściej 8 mg O2/dm3. Ograniczone stężenie tlenu, biorąc pod uwagę konieczność jednoczesnego usunięcia związków żelaza i manganu pozwala na eliminację maksimum 1,5 mg N_NH4/dm3. Gdy stężenie jonów amonowych nie przekracza 0,3 mg N_NH4 /dm3, to usuwane są one podczas odzielaziania i odmanganiania wody.

Stężenia wyższe od 0,7 mg NNH₄/dm3 utrudniają usuwanie manganu. Część jonów amonowych przedostaj e się do wody uzdatnionej, a wiadomo, że ich dopuszczalne stężenia w wodzie do picia nie może przekraczać 0,5mg NNH4/dm3. Można je usunąć przez przechlorowanie wody do punktu przełamania, ale wysokie dawki chloru wynoszące 10 Cty 1 mg Nnh4 oraz groźba pojawienia się w wodzie szkodliwych dla zdrowia chloropochodnych związków organicznych sprawia, że sposób ten nie jest stosowany na małych wodociągach. Należy dodać, że jon amonowy nie reaguje z innymi utleniaczami stosowanymi w technologii wody, takimi jak ozon czy nadmanganian potasu. Skuteczną eliminację jonów amonowych zapewniają natomiast suche filtry, na których w wyniku działania bakterii nitryfikacyjnych uzyskuje się utlenienie do 5 mg NNH4/dm3. Proces zachodzi w niezalanym złożu filtracyjnym, którego utrzymanie w tym samym stanie wymaga specjalnych zabiegów. W przypadkach dotychczas eksploatowanych stacji wodociągowych konieczna byłaby wymiana filtrów oraz zainstalowanie dodatkowego wyposażenia wymaganego przy eksploatacji tego typu filtrów.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu eliminacji jonów amonowych z wody, który nie będzie wykazywał wad dotychczas znanych sposobów, a jednocześnie jego skuteczność będzie wyższa lub porównywalna z nimi.

Istota wynalazku polega na tym, że w procesie uzdatniania wód podziemnych, w którym wodę poddaje się dwustopniowej filtracji, zgodnie z wynalazkiem na pierwszym stopniu filtracji po zaprzestaniu napowietrzania, wprowadza się nadtlenek wodoru do jego stężenia w wodzie

177 246 od 20 do 70 mg Ityi^/dm³, korzystnie około 30 mg H₂O₂/dm³, ponadto na drugim stopniu filtracji wraz z nitryfikacjądokonuje się ewentualnej korekty odczynu uzdatnianej wody tak, aby pH wynosiło od 7,1 do 7,5. Zgodnie z wynalazkiem, nadtlenek wodoru do wody korzystnie jest wprowadzać w postaci 10% roztworu wodnego. Napowietrzanie wody przyczynia się do nasyceniajej azotem w takim stopniu, że tlen powstający podczas rozkładu wody utlenionej wydzielałby się w złożu w postaci gazowej.

Zastosowany w wynalazku jako źródło tlenu, nadtlenek wodorowy jest znanym środkiem bakteriobójczym. Doświadczalnie stwierdzono, że jeżeli zastosuje się go w stężeniu do 70 mg H₂O₂/dm3, to ulega całkowitemu rozkładowi po 4 do 7 minutach kontaktu ze złożem filtracyjnym pokrytym tlenkiem żelaza i manganu, co pozwala na biologiczne utlenienie co najmniej 6 mg N_NH4/dm3. Praktycznie efekt osiągany dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku, ze względu na ograniczoną wysokość złoża nie przekracza 3 do 4 mg NNH4/dm3, który utleniany jest przez bakterie nitryfikujące do Nno3· Ponadto dokonuje się ewentualnej korekty odczynu uzdatnianej wody tak, aby pH wynosiło 7,3.

Wynalazek pozwala na utlenienie jonów żelazawych i manganawych, których produkty utleniania są usuwane w I stopniu filtracji, przy czym jednocześnie w złożu filtracyjnym I stopnia około 85% nadtlenku wodoru ulega rozłożeniu, a powstały tlen rozpuszcza się w wodzie dopływającej do II stopnia filtracji. Po wpracowaniu się złoża II stopnia filtracji, zasiedlające go bakterie utleniają jon amonowy do azotanów.

Wynalazek ilustruje poniższy przykład.

Ujmowaną wodę podziemną zawierającą 5 mg Fe/dm3, 0,5 mg Mn/dm3 oraz 2 mg NNH4/dm3 poddaje się filtracji w szeregowym układzie składającym się z mieszacza, I stopnia filtracji ze złożem uaktywnionym tlenkami żelaza i manganu i II stopnia filtracji ze złożem zawierającym bakterie nitryfikacyjne.

Do mieszacza na 1 dm3 wody uzdatnionej dodaje się 0,0002 dm310% roztworu nadtlenku wodoru, do uzyskania 20 mg H₂O2/dm3 Wodę o takim parametrze kieruje się do I stopnia filtracji, zawierającego złoże filtracyjne uaktywnione tlenkami żelaza i manganu, gdzie następuje rozkład wody utlenionej do tlenu i wody, którego część utlenia związki żelaza i manganu do nierozpuszczalnych w wodzie uwodnionych tlenków. Następnie wodę zawierającą pozostały, rozpuszczony tlen kieruje się do II stopnia filtracji ze złożem zawierającym bakterie nitryfikacyjne, utleniające azot amonowy Nnh do azotu azotanowego Nn03· Jeśli zachodzi potrzeba, dokonuje się w znany sposób, ewentualnej korekty odczynu uzdatnianej wody tak, aby pH wynosiło 7,3. W efekcie uzyskuje się utlenienie zawartych w uzdatnionej wodzie jonów żelazawych i manganawych oraz całkowitą eliminację 2 mg NNH4/dm3, który przeszedł w 2 mg NN03/dm3.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób intensywnej biologicznej nitryfikacji w procesie uzdatniania wód podziemnych, w którym wodę poddaje się dwustopniowej filtracji, w której pierwszy stopień filtracji zawiera złoże filtracyjne uaktywnione tlenkami żelaza i manganu, a drugi stopień złoże zasiedlone bakteriami nitryfikacyjnymi, znamienny tym, że do wody na pierwszym stopniu filtracji wprowadza się nadtlenek wodoru do jego stężenia w wodzie od 20 do 70 mg H₂O₂/dm³ korzystnie około 30 mg H₂O₂/dm³, ponadto na drugim stopniu filtracji podczas której zachodzi nitryfikacja dokonuje się ewentualnej korekty odczynu uzdatnianej wody tak, aby pH wynosiło od 7,1 do 7,5.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nadtlenek wodoru wprowadza się do wody w postaci 10% roztworu wodnego.

   * * *