Veschetti PL

Technologie uzdatniania wody dla celów zmniejszenia zanieczyszczeń chemicznych: 

Technologie uzdatniania wody dla celów zmniejszenia zanieczyszczeń chemicznych E. Veschetti Wyższy Instytut Zdrowia - Rzym, Włochy Umowa Twinningowa PL2005/IB/EN/03 - Komponent 1, Działanie 1.3 Międzynarodowe Warsztaty Warszawa, 18-19 kwietnia 2007

Slide2: 

Parametry systematycznie niezgodne z wartościami określonymi w Rozporządzeniu z mocą ustawy 31/2001

Slide3: 

Arsen

Arsen: toksyczność: 

Arsen: toksyczność Ostre zatrucie Dawka śmiertelna: 70 ÷ 300 mg As2O3 Zatrucie przewlekłe Hiperpigmentacja, zmiany skórne, rogowacenie naskórka, hepatomegalia, zaburzenia układu krążenia, nowotwory skóry, pęcherza moczowego, nerek i wątroby. Zakwalifikowany do grupy I przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (substancje rakotwórcze dla człowieka)

Arsen:podstawowe związki chemiczne : 

Arsen: podstawowe związki chemiczne Nieorganiczne Bezwodnik arsenawy As2O3 (arsen biały), ciało stałe, uzyskiwany w metalurgii arsenu (w procesie prażenia rud siarczkowych) Bezwodnik arsenowy As2O5 , ciało stałe, otrzymywany poprzez odwodnienie kwasu arsenowego H3AsO4 Arsan AsH3, gaz o silnych właściwościach trujących Organiczne mające znaczenie dla środowiska i metabolizmu Kwas monometyloarsenowy CH3AsO(OH)2 Kwas dimetyloarsenowy (CH3)2AsOOH Arsenobetaina (CH3)3AsCH2COOH

Arsen:obieg w wodach podziemnych: 

Arsen: obieg w wodach podziemnych AsS FeAsS As2S3 AsO3- Fe2O3 Al2O3 Fe2O3 ···· AsO3- Al2O3 ···· AsO3- AsO2- Fe2+

Arsen:obecność w wodzie: 

Arsen: obecność w wodzie Normalnie 1 ÷ 2 μg/L Do 12 mg/L w obszarach wulkanicznych lub w sąsiedztwie złóż rud zawierających siarczki (średnio 0,5 mg/L).

Arsen: usuwanie: 

Arsen: usuwanie

Arsen: fitofiltracja: 

Arsen: fitofiltracja Orliczka (Pteris Vittata) to chińska paproć mająca zdolność do akumulowania znacznych ilości As (2,3% masy w liściach, 22 g / kg tkanki) wchłaniając go z zanieczyszczonej gleby lub wody w przypadku upraw hydroponicznych (technika eksperymentalna stosowana w małych instalacjach).

Arsen: flokulacja: 

Arsen: flokulacja Najbardziej rozpowszechnioną metodą jest flokulacja przy użyciu FeCl3, poprzedzona utlenieniem As(III) do As(V) przez NaClO lub ClO2. Wiadomo bowiem, że w przypadku As(V) efektywność usuwania jest znacznie większa. Proces polega na współstrącaniu i adsorbcji jonu AsO3- na warstwie wodorotlenków żelaza.

Arsen: flokulacja: 

Arsen: flokulacja Warianty: Utlenianie biologiczne (w celu usunięcia Fe, Mn, NH3), po którym następuje koagulacja i filtracja FeCl3 może również zostać użyty na początku procesu uzdatniania biologicznego, nie wpływając na jego efektywność (proces jednofazowy). Utlenianie biologiczne i usuwanie arsenu za jednym razem Dawkowanie żelaza poprzez roztwarzanie anodowe

Arsen: adsorbcja: 

Arsen: adsorbcja Adsorbcja w systemie z wypełnieniem stacjonarnym, z wykorzystaniem następujących wypełniaczy: Wypełniacze na bazie żelaza – tlenki żelaza (GFH) Piasek pokryty tlenkami żelaza (lepsze wiązanie powierzchniowe) Tlenek glinu aktywowany Piroluzyt We wszystkich przypadkach efektywność procesu usuwania zwiększa uprzednie utlenienie As(III) do As(V).

Arsen: wymiana jonowa: 

Arsen: wymiana jonowa Dużą skutecznością w usuwaniu As(V) wykazały się żywice anionowymienne. W celu usunięcia As(III) niezbędne jest zastosowanie utleniania przed wymianą jonową. Skuteczność usuwania jest znaczna (> 85 %), ale zmniejsza się wraz ze wzrostem stężenia SO42-.

Arsen: odwrócona osmoza: 

Arsen: odwrócona osmoza Metoda ta charakteryzuje się następującą zdolnością redukcji : 85 ÷ 90 % dla As (V) 60 ÷ 70 % dla As (III) Skuteczność metody może zostać dodatkowo zwiększona poprzez zastosowanie procesu wielofazowego

Slide15: 

Bor

Bor: toksyczność: 

Bor: toksyczność Ostre zatrucie Dawka śmiertelna wynosi 15-20 g (łącznie) u dorosłych i 3-6 g u dzieci. Zatrucie przewlekłe Zmiany skórne, zaburzenia żołądkowo-jelitowe, drgawki. Może mieć wpływ na metabolizm oraz liczne substancje regulujące procesy życiowe (Ca, Cu, Mg, N, O2 – reaktywny, glukoza, trójglicerydy, estrogeny). W małych dawkach jest substancją o potencjalnym znaczeniu żywieniowym.

Bor: obecność w wodzie: 

Bor: obecność w wodzie Normalnie 0,1 ÷ 0,3 mg/L We Włoszech i w Hiszpanii średnie stężenie utrzymuje się w przedziale od 0,5 do 1,5 mg/L z uwagi na obecność skał i gleb zawierających borany i borokrzemiany.

Bor: usuwanie: 

Bor: usuwanie Metody usuwania Wymiana jonowa Flokulacja Odwrócona osmoza Adsorbcja

Bor: flokulacja: 

Bor: flokulacja Tradycyjne metody uzdatniania opierające się na koagulacji, flokulacji i sedymentacji zapewniają umiarkowaną wydajność (< 28 %), która dodatkowo jest silnie uwarunkowana mętnością i pH wody.

Bor: adsorbcja: 

Bor: adsorbcja Stosowanie granulowanego węgla aktywnego (GAC) zapewnia wydajność 90%. Nie mniej jednak metoda wymaga użycia znacznej ilości adsorbentu. Adsorbenty na bazie Fe(OH)3 – Fe2O3 charakteryzują się ograniczonymi zdolnościami redukcji zanieczyszczeń (30 ÷ 50 %), w zależności od pH. Podobne rezultaty uzyskuje się poprzez adsorbcję/koagulację wywołaną przez Fe3+ przy pH 8,5 na filtrach obojętnych. Wady: częściowe zmniejszenie twardości; stopniowe zatykanie się filtrów.

Bor: wymiana jonowa: 

Bor: wymiana jonowa Skuteczne okazały się żywice anionowymienne słabe (na przykład żywice styrenowe z grupą aminową trzeciorzędową zastąpioną przez węglowodan). Metoda charakteryzuje się wysoką wydajnością (> 95 %). Istnieje możliwość zwiększenia jej selektywności poprzez nasycanie wody CO2.

Bor: odwrócona osmoza: 

Bor: odwrócona osmoza Metoda ta charakteryzuje się następującą zdolnością redukcji: > 50 % dla pH = 8,5 ÷ 9,5 ~ 80 % dla pH > 10 Skuteczność metody może zostać dodatkowo zwiększona poprzez zastosowanie procesu wielofazowego

Slide23: 

Fluorek

Fluorek: toksyczność: 

Fluorek: toksyczność Ostre zatrucie Małoistotne, zważywszy, że występuje przy stężeniach > 30 mg/L: zatrzymanie akcji serca, oddziaływanie na centralny system nerwowy. Zatrucie przewlekłe Działanie neurotoksyczne na płód, powoduje fluorozę i osteoporozę, hamuje działanie wielu enzymów istotnych dla metabolizmu, wzrostu i procesów komórkowych. Stężeniom w granicach 1 mg/L przypisuje się niskie występowanie próchnicy.

Fluorek:obecność w wodzie: 

Fluorek: obecność w wodzie Normalnie << 10 mg/L. Stężenie w wodach podziemnych ograniczone jest rozpuszczalnością fluorytu (3,1 mg/L w obecności Ca2+ w stężeniu 40 mg/L ). Stężenie wzrasta w wodach kontaktujących się z rudami zawierającymi fluorek i ubogimi w Ca2+ (max. stężenie 2,8 g/L).

Fluorek: usuwanie: 

Fluorek: usuwanie Metody usuwania Flokulacja Odwrócona osmoza Adsorbcja

Fluorek: flokulacja: 

Fluorek: flokulacja Wytrącanie poprzez działanie solami Ca2+, Fe2+ lub Al3+ w środowisku zasadowym (wykorzystuje się niski iloczyn rozpuszczalności odnośnych fluorków oraz efekt zagęszczający wodorotenków). Jako środek wspomagający flokulację stosuje się poliakrylamid. Wydajność w granicach 75 ÷ 95 %.

Fluorek: adsorbcja: 

Fluorek: adsorbcja Adsorbcja na aktywowanym tlenku glinu przy pH = 5,0 ÷ 6,0 (wydajność: > 90 %). Adsorbcja na węglu zwierzęcym (wydajność: 40 ÷ 60 %). Działanie adsorbcyjne wynika przede wszystkim z obecności hydroksyapatytu Ca10(PO4)6(OH)2 w którym grupa hydroksylowa zastępowana jest przez fluorek.

Slide29: 

Nikiel

Nikiel: toksyczność: 

Nikiel: toksyczność Ostre zatrucie Nudności, wymioty, bóle głowy, biegunka, problemy z oddychaniem. Zatrucie przewlekłe Alergiczne zapalenie skóry wywołane przez kontakt lub połknięcie, rakotwórczość (przez wdychanie). Związki Ni zostały zakwalifikowane przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem do grupy 1 (rakotwórcze dla człowieka) w przypadku ich wdychania; Nikiel metaliczny został sklasyfikowany w grupie 2B (przypuszczalnie rakotwórczy dla ludzi).

Nikiel: obecność w wodzie: 

Nikiel: obecność w wodzie Normalnie < 10 μg/L Do 0,5 mg/L w wyniku nocnego uwalniania przez chromowaną armaturę Do 2,5 mg/L w obecności zanieczyszczeń antropogenicznych lub złóż naturalnych

Nikiel: usuwanie: 

Nikiel: usuwanie Metody usuwania Adsorbcja Flokulacja Wymiana jonowa

Nikiel: flokulacja: 

Nikiel: flokulacja Tradycyjne metody uzdatniania opierające się na koagulacji, flokulacji i sedymentacji zapewniają umiarkowaną wydajność (35 ÷ 80 %), która dodatkowo jest silnie uwarunkowana mętnością i pH wody. Jako środek wspomagający flokulację stosuje się również pylisty węgiel aktywny (PAC).

Nikiel: adsorbcja: 

Nikiel: adsorbcja Stosowanie granulowanego węgla aktywnego (GAC) nie daje dobrych rezultatów. Adsorbenty na bazie Fe(OH)3 – Fe2O3 charakteryzują się ograniczonymi zdolnościami usuwania zanieczyszczeń (30 ÷ 50 %), w zależności od pH. Podobne rezultaty uzyskuje się poprzez adsorbcję/koagulację wywołaną przez Fe3+ przy pH 8,5 na filtrach obojętnych. Wady: częściowe zmniejszenie twardości; stopniowe zatykanie się filtrów.

Nikiel: wymiana jonowa: 

Nikiel: wymiana jonowa Skuteczne okazały się (> 90%) żywice jonowymienne o działaniu chelatującym. Wymiana jonów Ni daje efekty analogiczne do wymiany jonów Ca i Mg (równoczesne zmiękczenie wody).