1002 (2)

ma ta/y stałej z wody. Proces koagulacji polega na łączeniu cząstek koloidalnych obecnych w wodzie w większe aglomeraty, usuwane następnie na drodze sedymentacji lub filtracji. Koagulację można wywołać kilkoma czynnikami fizycznymi i chemicznymi: promieniowaniem, ogrzewaniem, stosowaniem odpowiednich elektrolitów i koloidów. Substancje nadające nieprzyjemny zapach i smak wodzie usuwa się używając silnych utleniaczy (chlor, ozon, tlen, woda utleniona, dwutlenek chloru, nadmanganian potasu) lub węgla aktywnego. Związki żelaza i manganu można eliminować z wody poprzez ich utlenienie tlenem z powietrza lub mikrobiologicznie, a wytrącone sole żelaza i manganu w dalszym etapie są usuwane metodami oddzielenia fazy stałej (filtracja, sedymentacja). Związki organiczne i metale ciężkie usuwa się w kilku etapach procesów jednostkowych —koagulacji z separacją fazy stałej, a następnie utleniania silnymi utleniaczami. lub ich sorpcji z zastosowaniem węgla aktywnego. Odpowiednią twardość wody uzyskuje się poprzez stosowanie szeregu reakcji strąceniowych, wyłapywanie czynników- na kolumnach jonowymiennych, a nawet - demineralizacji wody z zastosowaniem procesów membranowych. Nagromadzenie nadmiernej ilości gazów rozpuszczonych w wodzie surowej wymaga metod fizycznych i/lub chemicznych odgazowania. Eliminowanie planktonu wymaga stosowania technik przydatnych do usuwania zawiesin i koloidów. Do dezynfekcji wody zwykle stosuje się silne utleniacze, a także promieniowanie UV i ultradźwięki. Temperatura wody ma istotny wpływ na procesy jej uzdatniania, w szczególności zaś na przebieg procesów koagulacji i sedymentacji, oraz wszystkie procesy biologiczne (w temperaturze 4°C procesy prowadzone przez mikroorganizmy mezofilne zostają zahamowane).

Pewne spośród wymienionych zanieczyszczeń wody można usunąć stosując procesy biologiczne, które są alternatywne dla procesów fizykochemicznych (usuwanie azotu metodą nitryfikacji i denitryfikacji) lub bardziej skuteczne od metod chemicznych (usuwanie niektórych związków chemicznych lub mikrozanieczyszczeń).

Usuwanie zanieczyszczeń na filtrach powolnych lub węglu aktywnym

Podczas filtracji wody przez filtry powolne, mikroorganizmy znajdujące się w wodzie osadzają się na fazie stałej filtra (zwykle piasek lub dodatkowa warstwa węgla aktywnego umieszczona na pasku) i tworzą błonę biologiczną. Błona biologiczna (biofilm), w skład której wchodzi wiele gatunków mikroorganizmów, wychwytuje wszystkie organiczne i niektóre związki nieorganiczne (azotu i fosforu), stanowiące zanieczyszczenia surowej wody, i wykorzystuje je jako źródło pokarmu. Znaczną część zanieczyszczeń znajdujących się w w^Todzic mikroorganizmy zasiedlające błonę biologiczną mineralizują do dwutlenku węgla i wody, część zaś wbudowywują w biomasę błony. Procesy usuwania zanieczyszczeń organicznych z wody mogą być prowadzone także na filtrach węglowych, w których może się wytwarzać błona biologiczna zbudowana z mikroorganizmów, przy ustawieniu odpowiednich parametrów przepływu wody, tak aby zanieczyszczenia były absorbowane przez cząstki węgla aktywnego. Zaabsorbowane cząstki organiczne stanowią źródło pokarmu dla bakterii tworzących błonę biologiczną.

Usuwanie azotanów metodą denitryfikacji

Azotany z wody można usuwać biologicznie metodą denitryfikacji. W metodzie denitry-fikacji azotany i/lub azotyny są wykorzystywane jako akceptory elektronów w oddychaniu beztlenowym przez liczne gatunki bakterii denitryfikacyjnych. Końcowym produktem redukcji azotanów jest azot gazowy (podtlenek azotu i/lub azot cząsteczkowy), wydzielany do środowiska.

Do usuwania azotanów z w'ód gruntowych byty stosowane dwie grupy troficzne bakterii denitryfikacyjnych: 1) hetcrolroficznc, które do wzrostu wykorzystują związki organiczne, oraz 2) bakterie chemolitoautotroficzne siarkowe, wykorzystujące w warunkach beztlenowych zredukowane związki siarki jako źródło energii, a dwutlenek węgla jako źródło węgla. Denitryfikacja heterotroficzna jest bardzo efektywna, gdy do hodowli bakterii denitryfikacyjnych i redukcji azotanów są stosowane egzogenne źródła energii: kwasy organiczne lub alkohole. Najbardziej efektywnym subslratem organicznym do denitryfikacji azotanów w wodzie gruntowej jest metanol, etanol lub kwas octowy'. Opracowano wzory zapotrzebowań na te substraty przez bakterie denitryfikacyjne, w czasie usuwania azotanów i azotynów. McCarty i wsp. (1969) podają wzór, który oprócz zapotrzebowania na metanol uwzględnia również ilość biomasy wyprodukowanej w układzie hodowlanym:

C_m = 2,47 N₀ + 1,53 Ni + 0,87D,-, i C„ = 0,53N_o + 0,32 N, + 0,19 D„,

gdzie: N„ - początkowe stężenie N-NCh. w mg/l; Ni - początkowe stężenie N-NO;, w mgd; D₀ - początkowe stężenie tlenu w wodzie, w mg/l; C_m - wymagane stężenie metanolu, w mg/l; Ci, - produkcja biomasy w czasie denitryfikacji, w mg/l. Mycielski i wsp. (1983) ustalili konieczną ilość etanolu: C_e = 2,00N_o + 1,28N|, a Blaszczyk i wsp. (1981) ilości kwasu octowego: C_a = 3.30N,, + 2.08N) do zdenitryfikowania odpowiedniej ilości azotu (oznaczenia jak wyżej). Po ich zastosowaniu uzyskuje się największą ilość usuniętych azotanów na jednostkę czasu. Wynika to z faktu, że substraty te w warunkach beztlenowych, w obecności azotanów, sprzyjają pozytywnej selekcji bakterii denitryfikacyjnych. Usuwanie azotanów przy ich małych stężeniach w wodzie jest możliwe tylko z zastosowaniem metanolu. W tych warunkach selekcjonuje się Puracoc-cus clenitrificans, jako dominant wśród całego zespołu bakterii denitryfikacyjnych. Pozostałe substraty, z powodu występowania siarczanów w wodzie surowej (do około 270 mg/l), mogą selekcjonować także bakterie redukujące siarczany, które produkując siarkowodór pogarszają smak i zapach wody. Mimo to w niektórych krajach ustawowo jest zakazane stosowanie metanolu do usuwania azotanów z wody uzdatnianej do picia. Wtedy to optymalnym substratem energetycznym dla bakterii denitryfikacyjnych pozostaje etanol.

Usuwanie azotanów może być również prowadzone w kolumnach wypełnionych granulami siarki i węglanem wapnia, przez Thiobacillus denitrificans, jeśli jego ilość wynosi 10^s-10° komórek/ml. Z zastosowaniem denitryfikacji autotroficznej usuwane są efektywnie azotany, gdy ich stężenie w wodach gruntowych jest stosunkowo niewielkie. Szybkość usuwania azotanów z zastosowaniem siarki elementarnej może dochodzić do 200 mg N/l-doba"¹. W' wodzie pojawiają się jednak zwiększone ilości siarczanów, powstające z utleniania siarki pierwiastkowej.

29