[Naturalne procesy oczyszczania wody ( strony 13 -18)]
N- NH4+ = 1,5 gN/m3
N - NO3- = 5,0 gN/m3
Fe = 2,5 gFe/m3
Mn = 0,3 gMn/m3
Napowietrzanie filtracja dezynfekcja
filtry suche
( usuwają N - NH4+ i Mn ,
Fe blokuje filtry suche)
Jeśli jest 1g N- NH+4 dajemy filtracje na złożach brausztynowych.
Gdy N- NO3- = 15,0 gN/m3
W wodzie podzziemnj usuwamy azotany, amoniak, żelazo, mangan, CO2( gaz)
Denitryfikacja napowietrzanie filtracja filtracja sucha dezynfekcja
( C og ; PO4) (odpędzanie CO2, ( zatrzymywanie Fe) ( usuwany NH4+ i Mn)
wprowadzanie O2 )
Wody infiltracyjne:
- w Europie początek XIX wieku
- zadaniem jest zwiększenie zasobów, podniesienie poziomu wód podziemnych
- zabezpieczeni wód podziemnych przed intruzją wód słonych
- zapobieganie nadmiernej eksploatacji wód podziemnych i przywrócenie naturalnej równowagi stosunków wodnych w gruncie
- infiltracja zabezpiecza również przed opadaniem gruntu w miejscach nadmiernej eksploatacji wód
- pozwala ona na przemiany wód powierzchniowych ( ich jakości) w wody podziemne
- jest metoda pozwalającą na wyrównanie składu wody
- warstwa wodonośna gdzie gromadzi się wodę infiltrującą może być uważana za zbiornik uśredniający, też retencyjny
- efekt uśredniania rośnie wraz ze wzrostem czasu przetrzymania wody w gruncie
- skład wody powierzchniowej po infiltracji zależy od:
a) jakości wody powierzchniowej poddanej infiltracji
b) składu wody podziemnej
c) stosunku w jakim się te wody mieszają
d) od warunków geologicznych i hydrologicznych
e) od sposobu ujmowania wód infiltracyjnych
* Najważniejszą zaletą infiltracji jest wykorzystanie zdolności systemu wodno- glebowego do oczyszczania wody infiltracyjnej.
Procesy samego oczyszczania wody w gruncie związane są z czasem przetrzymania wody w gruncie, a ten zależy od rozwiązania ujęcia, od odległości między jej zasilaniem a poborem.
*Rezultatem infiltracji jest wyrównanie temperatury. Temperatura może Stanowic jeden ze wskaźników pewności wody. Na zmianę temperatury wpływa czas przepływu wody przez grunt - optimum to 30 dób. Wyjątkowo 5-7 dób. Na zmianę temp. Wpływa tez wymieszanie wód powierzchniowych i podziemnej.
*Sposoby infiltracji:
a) naturalna
- infiltracja brzegowa nie zapewnia pożądanych efektów jakościowych a zapewnia efekty ilościowe. Występuje tutaj krótki czas mineralizacji. Jeśli jest wysoki poziom zanieczyszczenia nie możemy stosować wstępnego oczyszczania. Są niestabilne pod względem stabilności. Stany wody w rzece wpływają na kolumnację i dekolumnacje warstwy filtracyjnej a także na prędkość filtracji w gruncie.
Nadmierne obniżenie wody w rzece może wywołać działanie drenujące wody, pojawi się wtedy odwodnienie.
b) sztuczna
- przenikanie wody przez powierzchnie i przesączanie tej wody przez dno.
Stosujemy tutaj rowy i baseny infiltracyjne
- ciśnieniowe zasilanie wód podziemnych poprzez studnie i drenaże chłonne.
W praktyce mają najszersze znaczenie baseny infiltracyjne. Wodę doprowadza się tutaj w sposób ciągły i tak reguluje się opływ, aby poziom w basenie wody był stały. Woda przesączając się z gruntu do warstwy przyczynia się do podniesienia poziomu wód pod basenem. Vinf = 0,5 m/d jak opadnie do 0,1 m/d to czyścimy baseny.
Wydajność ujęcia infiltracji cechuje duża stabilność.
* Studnie chłonne stasujemy gdy inne metody są kosztowniejsze, gdy wprowadza się wodę do zwiększenia zasobów wód podziemnych i zwiększenia bariery ciśnień przeciwdziałających intruzji wód słonych, gdy warstwa wodonośna stanowi sezonowy zbiornik retencyjny, w celu schłodzenia wód pochłodniczych.
* Wskaźniki dopuszczalne ( baseny)
Mętność do 20 NTU, jeżeli woda będzie infiltrowana przez piasek o d = 0,5mm - 1 mm ; mętność 10 NTU o d = 0,3 mm
Plankton do 10 000 organizmów/m3
Żelazo do 3 g Fe/m3
Fenol 0,001 g/m3
Substancje powierzchniowo- czynne 0,05 g/m3
Produkty naftowe do 1,5 g/m3
Ołów 0,1 g Pb/m3
Miedź 1g Cu /m3
Arsen 0,05 g Ar/m3
Cynk 5gZn/m3
Fosforany 1gPO4-/m3
DDT ( wycofane z użytku) 0,2 g/m3
Ogólna liczna bakterii, gdy: d = 0,5 - 1 mm 10 000/cm3
, gdy d = 0,3 mm 5000 bakterii/cm3
Tlen nasycony - pełne nasycenie wody tlenem w danej temperaturze.
Po infiltracji będziemy oczekiwać procesów oczyszczania.
* Studnie chłonne:
Mętność do 10 NTU
Barwa do 5 g Pt/m3
Zapach - akceptowalny
OWO do 3gC/m3
pH 5,5 - 6,5
Potencjał redox - taki, aby nie powodować utl. Związków żelaza w gruncie
Tlen rozpuszczony 0,5g O2 / m3
* Baseny infiltracyjne stanowią dogodne warunki samooczyszczania, które maja miejsce w gruncie i w samym basenie. Przebiegają one samorzutnie. Trudno wpływać na ich intensyfikację. Głębokość basenu nie powinna przekraczać 3m, a więc jest dosyć płytki z dobrym naświetleniem. Przebieg procesu zależy od temperatury i składu wody. W wyniku tych procesów wzrasta stężenie łatwo przyswajalnych substratów, co na dobrym nasłonecznieniu sprzyja rozwojowi glonów. Przeciążenie substratami może wywołać zakwity glonów.
* Procesy biochemiczne w basenie:
- są glony - zielone rośliny, które przeprowadzają fotosyntezę
- wahania pH w ciągu doby, nawet powyżej 9 ( pH = 9 dekarbonizacja wody, usuwamy z Wdy wtedy węglan wapnia i wodorotlenek magnezu. Są to osady krystaliczne, które opadają na dno).
- usuwamy związki organiczne, następuje mineralizacja, przybywa związków nieorganicznych.
+ Zachodzi fotoliza, co jest ewenementem.
Na fotolizę wrażliwe są związki refrakcyjne ( związki, które są trudno biodegracyjne. Mają zdolność adsorpcji energii przez związki refrakcyjne w postaci kwantów.
+ Najważniejsze spośród procesów jest uśrednianie wód i sedymentacja.
+ W gruncie zachodzą procesy biochemicznego rozkładu, najintensywniej do 1,5 m poniżej dna basenu. Ma miejsce nitryfikacja i następuje przyrost, CO2, obniżenie pH, zmniejszenie tlenu. Wraz z wnikaniem wody w grunt obserwuje się zanik mikroczą. Na dnie występują osady denne. Są one zdolne sorpcyjnie, stale odnawialne przy stałym / okresowym odnawianiu przy usuwaniu osadów. W strefie beztlenowej zachodzi denitryfikacja. Iły i gliny są dobrymi sorbentami, maja małą przepuszczalność. Do czasu ustalenia się równowagi dynamicznej wymiana jonowa przebiega w kierunku obniżenia się kationów jedno wartościowych ( Na, K) , wzrasta kationów dwuwartościowych ( Ca, Mg).Przepływowi wody przez glebowo- wodny system towarzyszy szereg przemian, który prowadzi do zmian składu fizyko- chemicznego wody. Strefie tlenowej zachodzi nitryfikacja.
* Procesom biochemicznym przeszkadzają:
- metale ciężkie
- związki refrakcyjne ( pestycydy, związki chloroorganiczne)
- spadek temperatury poniżej 5 stopni Celsjusza.
+ W okresie niższych temperatur też są usuwane związki organiczne na drodze sorpcji w gruncie.
W gruncie absorbowane są tez metale ciężkie i związki refrakcyjne. Front sorpcji ulega przesunięciu w kierunku ujęcia. Czas przepływu i zdolności sorpcyjne decydują o dostaniu się do ujęcia. Glony maja sorbować metale ciężkie, gdy glony obumierają to opadają na dno i staja się wtórnym zanieczyszczeniem. W okresie letnim dominuje biodegradacja a w zimowym adsorpcja związków organicznych.