Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Biologiczne usuwanie azotu amonowego z wód podziemnych na filtrach suchych

Removal of ammonia nitrogen from groundwater on dry filters
Widok hali filtrów stacji uzdatniania wody
Widok hali filtrów stacji uzdatniania wody
Fot. Autorzy

Związki azotu dostają się do wód powierzchniowych i podziemnych ze ściekami bytowymi, z hodowli zwierząt oraz ze ściekami przemysłowymi i odciekami z wysypisk, a także opadami atmosferycznymi i w wyniku przenawożenia gleb gnojowicą i nawozami azotowymi. Jedną z metod usuwania azotu amonowego i żelaza jest biologiczna nitryfikacja.

W wodach podziemnych azot występuje w różnych formach podlegających przemianom. Z uwagi na dużą rozpuszczalność w wodzie i możliwość migracji dominującą formą azotu w wodach podziemnych są azotany. W głębokich i czystych wodach podziemnych czasami stwierdza się obecność azotu amonowego pochodzenia geologicznego, w ilościach typowych dla danej warstwy wodonośnej [1].

Azot amonowy w zależności od odczynu wody występuje w postaci jonu amonowego NH4+ oraz rozpuszczonego gazu NH3, którego udział maleje wraz z obniżeniem odczynu. Przy odczynie wody 8,0 pH udział amoniaku NH3 wynosi kilka procent. Dopuszczalne stężenie azotu amonowego w wodzie wodociągowej zgodnie z rozporządzeniem Ministra Zdrowia [5, 6] wynosi 0,5 mgNH4/dm3.

Obecność azotu amonowego niekorzystnie wpływa na przebieg procesu odmanganiania. Jeżeli jest on zawarty w uzdatnianej wodzie, należy go najpierw utlenić bądź całkowicie usunąć. Usunięcie jonów amonowych z wody determinuje zastosowanie niekonwencjonalnych procesów jednostkowych w technologii uzdatniania wody. Tradycyjne metody oczyszczania wody podziemnej obniżają stężenie azotu amonowego jedynie o 0,1–0,3 g N/m3 [2].

Azot amonowy może być usuwany z wody za pomocą metod fizycznych (desorpcja i wymiana jonowa), chemicznych (utlenianie chlorem) oraz biologicznych (nitryfikacja). Usuwanie amoniaku z wody metodą desorpcji wymaga alkalizacji wody, a wymiana jonowa z zastosowaniem klinoptylolitu wymaga usunięcia związków organicznych na węglu aktywnym [7].

Wysoką efektywność usuwania amoniaku uzyskuje się metodą chemiczną w wyniku chlorowania do punktu przełamania, ale z uwagi na konieczność pojawienia się wolnego chloru wymagane są jego duże dawki i redukcja przed wprowadzeniem wody do sieci wodociągowej, możliwe jest też tworzenie się produktów ubocznych chlorowania, np. chloroformu. Użycie mniejszej dawki chloru prowadzi do powstawania chloramin w wodzie, co nie zapewnia odpowiedniej dezynfekcji wody.

Coraz częściej do uzdatniania wód podziemnych z usuwaniem azotu amonowego stosowana jest metoda biologiczna. Polega ona na wykorzystaniu procesu nitryfikacji, czyli utleniania jonów amonowych do azotynów i azotanów z udziałem bakterii nitryfikacyjnych Nitrosomonas i Nitrobacter.

Metoda biologicznej nitryfikacji powoduje zmianę formy występowania azotu i nie usuwa go z wody. Jej przydatność jest więc uzależniona od stężenia azotu azotanowego, metoda ta może być stosowana przy niskich jego stężeniach w uzdatnianej wodzie.

Efektywność biologicznej nitryfikacji zależy od temperatury wody i znacznie obniża się poniżej 10°C. Proces utleniania azotu amonowego może być realizowany na filtrach pospiesznych z węglem aktywnym, filtrach suchych oraz filtrach fluidalnych [2, 3]. Istotnym problemem eksploatacyjnym metody biologicznego usuwania azotu amonowego jest wymywanie bakterii ze złóż filtracyjnych.

Charakterystyka technologiczna analizowanej stacji uzdatniania wody podziemnej

Ujęcie wody o wydajności 420 m3/h składa się z siedmiu studni wierconych o głębokości ok. 80–150 m, rozmieszczonych w odległości ok. 500 m. Pod względem geologicznym teren ujęcia wody położony jest w obrębie tektonicznego Zapadliska Przedkarpackiego wypełnionego osadami trzeciorzędu. Są to głównie pyły i iły, rzadziej iłołupki mioceńskie, przewarstwione na różnych głębokościach warstwami piasków (warstwy bogucickie).

Omawiana warstwa utworów pylasto-piaszczystych zawodnionych zalega na głębokościach rzędu 63–1150 m. Na utworach trzeciorzędowych zalegają osady czwartorzędowe, rzeczne i rzeczno-lodowcowe o miąższości rzędu od 3 do 8 metrów, wykształcone głównie jako mady.

Pod względem hydrogeologicznym teren badań położony jest w Subregionie Podkarpackim, rejonie bogucickim na obszarze GZWP nr 451, tj. Subzbiornika Bogucice. Jest to obszar o izolowanych poziomach wodonośnych, o dobrej i trwałej jakości wody, lecz ograniczonych jej zasobach.

Schemat technologiczny stacji uzdatniania wody przedstawiono na rys. 1, a urządzenia stacji uzdatniania na fot. 1 i 2.

Woda surowa tłoczona jest pompami głębinowymi na dwie wieże desorpcyjne strippingowe o średnicy 1,6 m i wysokości 4,5 m znajdujące się w budynku stacji uzdatniania, powyżej zbiornika reakcji. Napowietrzanie wody ma na celu jej odgazowanie oraz utlenienie związków żelaza.

W celu zwiększenia efektywności reakcji wody z powietrzem zaprojektowano jej zatrzymanie w zbiorniku reakcji o pojemności 130 m3 i 18-minutowym czasie kontaktu. Następnie woda tłoczona jest na pierwszy stopień filtracji. Jest to specjalny rodzaj filtrów pospiesznych, w których woda przesącza się przez suche (niezalane wodą) złoże filtracyjne zasiedlone bakteriami nitryfikacyjnymi (Nitrobacter i Nitrosomonas), o ciśnieniu roboczym 0,6 MPa.

Filtry pracują z prędkością filtracji 7,7 m/h i wypełnione są materiałem filtracyjnym składającym się z następujących warstw: złoże antracytowe o uziarnieniu 1,5–3,0 mm i grubości 0,6 m, złoże żwirowo-piaskowe o uziarnieniu 2,0–4,0 mm i grubości 0,5 m. Warstwa podtrzymująca składa się z warstwy o uziarnieniu 4,0–8,0 mm i grubości 0,5 m oraz warstwy o uziarnieniu 8,0–16,0 mm i grubości 0,17 m.

Do sześciu filtrów o średnicy 3,4 m doprowadzane jest przeciwprądowo powietrze wentylatorami boczno-kanałowymi, a poziom zwierciadła wody poniżej złoża filtracyjnego utrzymują pompy sterowane falownikiem. Po pierwszym stopniu filtracji uzdatniana woda tłoczona jest na drugi stopień filtracji składający się z sześciu filtrów wypełnionych złożem żwirowo-piaskowym, gdzie podczas filtracji mają być usuwane związki żelaza i manganu.

Filtry te wypełnione są materiałem filtracyjnym o uziarnieniu 0,8–2,0 mm i grubości 1,3 m. Warstwa podtrzymująca składa się z warstwy o uziarnieniu 2,0–4,0 mm i grubości 0,05 m, warstwy o uziarnieniu 4,0–8,0 mm i grubości 0,1 m oraz warstwy o uziarnieniu 8,0–16,0 mm i grubości 0,2 m. Filtry płukane są wodą oraz powietrzem.

Woda po filtrach poddawana jest ciągłej dezynfekcji podchlorynem sodu, a następnie magazynowana w zbiornikach wody czystej i podawana do sieci wodociągowej.

Czytaj dalej: Materiały i metodyka badań >>

   03.02.2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czy już znasz, idealne narzędzie dla projektantów sieci wod - kan » Co sprawi, że rozwiążesz problemy pomiarowe wentylacji »
aplkacja wod-kan pomiar termowizyjny
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Klimatyzacja bez przeciągów - jak to możliwe »

 klimatyzator

 



Na czym polega renowacja kanalizacji bez kucia ścian » Jakich zabezpieczeń wentylatorów dachowych potrzebujesz »
renowacja kanalizacji wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Kompendium wiedzy o procesach wymiany ciepła » Czy ogrzewanie może wpływać na nasze zdrowie »
pompy woda powietrze pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Jak dobrze odseparować wodę kanalizacyjna od gruntowej »

studzienka kanalizacyjna

 


 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl