1003

W praktyce usuwanie azotanów z wód podziemnych może być prowadzone w warunkach in silu oraz ex situ (tab. 2.2). Istnieje kilka opracowanych propozycji bezpośredniego usuwania azotanów z wody podziemnej: in situ system Dual-well. system Daisy-well i Nitredox oraz ex situ Biodenit i Nitrazur, a także technologie z zastosowaniem różnego typu bioreaktorów (złoże fluidalne, złoże zatopione, złoże ekspandowane, biofiltry).

System Dual-well to nic innego jak dwie studnie usytuowane obok siebie w pewnej odległości. Do jednej z nich dodaje się substrat organiczny, jako pokarm dla bakterii denitryfikacyjnych, np. etanol. W tej studni zachodzi redukcja azotanów do azotu gazowego, po odpowiednim okresie adaptacji bakterii do subslratu. Z drugiej studni czerpie się wodę. Po obniżeniu się poziomu lustra wody w studni czerpalnej, woda z pierwszej studni po usunięciu azotanów przesącza się do niej przez warstwę gleby. System ten stosowano do usuwania azotanów z wody podziemnej przy ich stężeniu 130 mg/1, uzyskując 75% ich redukcję po denitryfikacji (30 mg N0₃/l).

System Daisy-well (stokrotka) to szereg odwiertów w ziemi (odwierty iniekcyjne) po linii okręgu, w odległości około 15-25 metrów wokół studni centralnej. Do tychże studzienek dodaje się substrat organiczny odpowiedni dla bakterii denitryfikacyjnych i pobudza ich aktywność do oddychania azotanowego. Efektywność usuwania azotanów zależ}' głównie od egzogennego źródła węgla stosowanego dla bakterii denitryfikacyjnych. Używając etanolu w ilości 1,25:1 (C:N) uzyskano całkowite usunięcie azotanów w wodzie zawierającej około 100 mg NO3/I, przy czasie zatrzymania wynoszącym 0,95 doby.

System Nitredox składa się z szeregu wierconych studzienek redukcyjnych na okręgu zewnętrznym oraz szeregu studzienek oksydacyjnych na okręgu wewnętrznym, wokół każdej studni zaopatrzeniowej nazywanej często studnią produkcyjną. Substrat organiczny dla bakterii denitryfikacyjnych, np. metanol, dodaje się do jednej z dwu położonych obok siebie studzienek redukcyjnych, następnie wodę przepompowuje się do drugiej studzienki redukcyjnej, w tym samym promieniu, w celu homogennego rozprowadzenia substratu pokarmowego. Następnie, po denitryfikacji azotanów, wodę przemieszcza się poprzez acrator do studzienek oksydacyjnych. W studzienkach oksydacyjnych usuwa się z wody azot gazowy oraz poddaje się ją natlenieniu. Wodę uzdatnianą w ten sposób ponownie przepompowuje się do sąsiadującej studzienki oksydacyjnej, gdzie obecne w wodzie, występujące w ilościach śladowych, azotyny poddaje się utlenianiu do azotanów. Proces denitryfikacji in silu monitoruje się elektrodami, instalowanymi w studzienkach obserwacyjnych zlokalizowanych poza pierścieniem redukcyjnym, między pierścieniami redukcyjnym a utleniającym i między pierścieniem utleniającym a studnią zaopatrzeniową. Tego typu uzdatnianie wody w ilości 200 m³/godz. prowadzi się w Bisamberg w Austrii. Jednostka uzdatniania wody zawiera 16 studzienek redukcyjnych, 8 utleniających i pewną ich liczbę do monitorowania procesu uzdatniania wody. System jest całkowicie skomputeryzowany, włączając monitorowanie odczytów i dozowanie substratu organicznego. W systemie tym uzyskiwano 75% spadek redukcji azotanów (ze 100 mg N0₃/1 do poniżej 25 mg NO3/I).

Uzdatnianie wody na skalę przemysłową w Eragny koło Oise (Francja) prowadzono w systemie Biodenit. Proces w tym systemie odbywa się na beztlenowym złożu zatopionym, wypełnionym ziarnami glinki wielkości 2-5 mm, do których przytwierdzają się bakterie tworzące biofilm. Po dodaniu do surowej wody etanolu i odpowiednich ilości fosforanów, w beztlenowym złożu następowała redukcja azotanów do azotu gazowego. Następnie wodę po jej napowietrzeniu przepuszczano przez filtr warstwowy, w którym znajdował się koagulant, poniżej węgiel aktywny, a najniżej drobny piasek. Po filtracji wodę poddawano ozonowaniu, a następnie w zbiorniku uzdatniania - chlorowaniu. W systemie Biodenit w ciągu godziny pozyskiwano 80 I wody. z której usuwano 1,2 g N-NO.i/l-doba'¹. W systemie Nitrazur o podobnym schemacie technologicznym, z zastosowaniem kwasu octowego jako źródła węgla, redukowano azotany z 80 do 30 mg/1, z wydajnością 50 I wody/godz.

Usuwanie ex situ azotanów i azotynów z wody podziemnej zawierającej około 90 mg NCh/l i 0,024 mg NO2/I prowadzono w bioreaktorze typu beztlenowe złoże zatopione, połączone z systemem membranowym, do usuwania bakterii i metabolitów z odpływu w temperaturze pokojowej. Do wody, przed jej dozowaniem, dodawano do bioreaktora metanol w ilości zgodnie ze wzorem McCarty i wsp. (1969). Efektywność usuwania azotu z wody wynosiła 10,2 g NO_?/l-doba^_1 z hydraulicznym czasem zatrzymania wynoszącym 0,2 godz., a permeat (woda oczyszczona) otrzymywany z systemu membranowego nie zawierał bakterii.

Tabela 2.2. Efektywność usuwania azotanów metodą denitryfikacji z wody 7 zastosowaniem różnych biotechnologii (wg- Hiscock i wsp., 1991)

Metody	Źródło węgla dodawane dla bakterii denitryfikacyjnych	Stężenie N-NOj (mg/1)	Ilości wody uzdatnianej (m^3/'godz.)	Efektywność usuwania azotanów (%)
£Fx situ
piaskowe zloze fluidalne	metanol	19,5	115	70
Nitrazur	etanol	16,3	35 .	72
Biodenit	etanol	14,7	400	74
ztoze z biofilmem	wodór	18,1	50	94
zloze siarkowo-wapmowe	siarka	18,1	35	95
In situ
Dual-well	metanol	18.1	33	30-50
	etanol	14,0	23	97
Daisy-well	etanol	22.6	20	25-40
	sacharoza	13,0	50-60	10
Nitredox	metanol	22,6	'215	75

2.ś Usuwanie żelaza i manganu z wody

Żelazo jest czwartym pierwiastkiem pod względem zawartości w skorupie ziemskiej, w której jego średnie stężenie wynosi 4,3%. Manganu w litosferze jest 60 razy mniej (0,072%), ale jest on powszechnie zauważalny w środowiskach naturalnych. Mangan jest znanym zanieczyszczeniem wód podziemnych, w ilości od 0 do 5 mg/1. Występuje on w kilku stopniach utlenienia, zależnie od potencjału redoks, a jony manganu dwu-wartościowego są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Żelazo i mangan są pierwiastkami śladowymi w wodach otwartych, ale jest ich stosunkowo dużo w osadach dennych. Pro-

31