FIZYCZNO CHEMICZNA I BAKTERIOLOGICZNA SKUTECZNOÚÃ FILTRÓW DynaSand W ZAK ADZIE OCZYSZCZANIA WODY ZAOPATRUJ CYM NOWY S CZ

Transkrypt

1 UNIWERSYTET ROLNICZY im. HUGONA KO TAJA W KRAKOWIE S DECKIE WODOCIAGI NOWY S CZ S dr in. Tomasz BERGEL mgr in. Kazimierz KUDLIK FIZYCZNO CHEMICZNA I BAKTERIOLOGICZNA SKUTECZNOÚÃ FILTRÓW DynaSand W ZAK ADZIE OCZYSZCZANIA WODY ZAOPATRUJ CYM NOWY S CZ Wrocùaw 20 paêdziernika 2011 r.

2 PLAN PREZENTACJI 1. Wprowadzenie 2. Charakterystyka obiektu badañ 3. Problemy oczyszczania wody z wykorzystaniem filtrów ciœnieniowych 4. Modernizacja procesu filtracji 5. Analiza skutecznoœci filtrów DynaSand 5.1. Mêtnoœã 5.2. Barwa 5.3. Ýelazo 5.4. Bakterie grupy coli 5.5. Paciorkowce fekalne Enterococus faecalis 5.6. Bakterie przetrwalnikuj¹ce Clostridium perfringens 6. Wnioski

3 WPROWADZENIE Powszechnie stosowanym procesem w ukùadach oczyszczania wód powierzchniowych, infiltracyjnych i podziemnych jest filtracja pospieszna. Wynika to z faktu, e w procesie filtracji usuwane s¹ cz¹stki fazy staùej i mikroorganizmy obecne w wodach naturalnych oraz zawiesiny powstaùe w procesach oczyszczania poprzedzaj¹cych filtracjê. Przykùadem nowoczesnych filtrów pospiesznych s¹ samopùucz¹ce filtry kontaktowe DynaSand do pracy ci¹gùej. Dopuszczone do stosowania w Polsce w 1999 roku, zostaùy zastosowane miêdzy innymi w Zakùadzie Oczyszczania Wody w miejscowoœci Úwiniarsko, zaopatruj¹cym w wodê aglomeracjê Nowego S¹cza.

4 WPROWADZENIE W opinii Úwiatowej Organizacji Zdrowia mêtnoœã jest wskaênikiem skutecznoœci filtracji, a pozostaj¹ce po tym procesie cz¹stki powoduj¹ce mêtnoœã zmniejszaj¹ skutecznoœã dezynfekcji wody i przyczyniaj¹ siê do wzrostu liczby bakterii, co stanowi zagro enie zdrowia konsumentów. Aby unikn¹ã tego zagro enia mêtnoœã wody po filtracji nie mo e przekraczaã 1 NTU

5 CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU BADAÑ Celem pracy byùa ocena skutecznoœci dziaùania filtrów DynaSand w procesie oczyszczania wody, w œwietle wyników osi¹ganych przez wczeœniej stosowane filtry ciœnieniowe. Analiz¹ objêto badania dotycz¹ce wód ujmowanych ze œrodowiska oraz wód oczyszczonych w procesie filtracji w Zakùadzie Oczyszczania Wody w miejscowoœci Úwiniarsko.

6 CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU BADAÑ

7 CIÚNIENIOWE FILTRY POSPIESZNE CIÚNIENIOWE FILTRY POSPIESZNE DO ROKU 2004 Ciœnieniowe filtry pospieszne wprowadzone do ukùadu oczyszczania wody w latach siedemdziesi¹tych ubiegùego stulecia, od pocz¹tku nie byùy w stanie usun¹ã du ych ùadunków zanieczyszczeñ z wody ujmowanej z rzeki Dunajec, szczególnie w okresach roztopów i wzmo onych opadów.

8 CIÚNIENIOWE FILTRY POSPIESZNE 100 Mêtnoœã wody [NTU] 10 Mêtnoœã redukcja do wartoœci 1 0,1 Woda surowa Po filtracji Wartoœã dopuszczalna min. 1,2 NTU œrednio 7,6 NTU max. 69 NTU Mêtnoœã wody w latach Czas [dni] Pod wzglêdem mêtnoœci (w rozpatrywanym okresie) woda nie speùniaùa wymagañ Rozporz¹dzenia Ministra Zdrowia w którym okreœlono dopuszczaln¹ wysokoœã wskaênika na poziomie 1NTU.

9 CIÚNIENIOWE FILTRY POSPIESZNE 1000 Barwa wody [mg Pt. dm -3 ] 100 Woda surowa Po filtracji Wartoœã dopuszczalna Barwa redukcja do wartoœci min. 6,5 gpt/m 3 œrednio 18,2 gpt/m 3 max. 95,0 gpt/m 3 Barwa wody w latach Czas [dni] W rozpatrywanym okresie woda pod wzglêdem barwy nie zawsze speùniaùa wymagañ Rozporz¹dzenia Ministra Zdrowia w którym okreœlono dopuszczaln¹ wysokoœã tego wskaênika na poziomie 15,0 gpt/m 3

10 CIÚNIENIOWE FILTRY POSPIESZNE Liczba mikroorganizmów [jtk] Bakterie grupy coli Enterokoki Clostridium perfringens 0, Obecnoœã mikroorganizmów wskaênikowych w wodzie po filtracji w latach Czas [dni] Pod wzglêdem bakteriologicznym (w rozpatrywanym okresie) woda nie speùniaùa wymagañ Rozporz¹dzenia Ministra Zdrowia w którym nie dopuszczono obecnoœci mikroorganizmów wskaênikowych w wodzie wodoci¹gowej, a zùa jakoœã wody surowej i niska sprawnoœã filtrów nie zapewniaùy tego.

11 CIÚNIENIOWE FILTRY POSPIESZNE Zmienna i pogarszaj¹ca siê jakoœã wody w rzece oraz zdarzaj¹ce siê niespodziewane stany jej znacznego zanieczyszczenia bakteriologicznego (2003r. ska enie Dunajca i wodoci¹gu w Nowym Targu bakteriami grupy coli oraz Clostridium perfringens) byùy bezpoœredni¹ przyczyn¹ modernizacji ukùadu filtracji w latach polegaj¹cej na wymianie ciœnieniowych filtrów pospiesznych na otwarte samopùucz¹ce filtry pospieszne DynaSand.

12 MODERNIZACJA PROCESU FILTRACJI KONAKTOWE FILTRY POSPIESZNE OTWARTE DynaSand OD ROKU 2006

13 ANALIZA SKUTECZNOÚCI CI FILTRÓW W DynaSand Do oceny skutecznoœci filtrów wykorzystano wyniki badañ przeprowadzonych przez akredytowane laboratorium Spóùki S¹deckie Wodoci¹gi w Nowym S¹czu Analizie poddano wyniki badañ wody ujmowanej i wody po filtracji w ukùadzie po modernizacji

14 ANALIZA SKUTECZNOSCI FILTRÓW W DynaSand Przeprowadzono analizê zmian wartoœci wybranych wskaêników fizyko-chemicznych (mêtnoœã, barwa i elazo) oraz bakteriologicznych (bakterie grupy coli, paciorkowce fekalne Enterococus faecalis i beztlenowe bakterie przetrwalnikuj¹ce Clostridium perfringens) Dla wybranych wskaêników rocznie wykonano: od 128 do 135 analiz (w latach )

15 ANALIZA SKUTECZNOÚCI CI FILTRÓW W DynaSand 100,00 Woda surowa Woda po filtracji Wartoœã dopuszczalna Mêtnoœã wody [NTU] 10,00 1,00 Mêtnoœã w latach ,10 Mêtnoœã wody w roku 2008 Czas [dni] redukcja œrednio 96 97% 100,00 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 tj. do wartoœci min.0,1 NTU œrednio 0,3 NTU max.0,9 NTU 0,0 < x 0,1 0,1 < x 0,15 0,15 < x 0,2 0,2 < x 0,25 0,25 < x 0,3 0,3 < x 0,35 0,35 < x 0,4 0,4 < x 0,45 0,45 < x 0,5 0,5 < x 0,55 0,55 < x 0,6 0,6 < x 0,65 0,65 < x 0,7 0,7 < x 0,75 0,75 < x 0,8 0,8 < x 0,85 0,85 < x 0,9 0,9 < x 0,95 0,95 < x 1,0 1,0 < x 1,5 1,5 < x 2,0 2,0 < x 2,5 2,5 < x 3,0 Czêstoœã wzglêdna [%] Czêstoœã wzglêdna Dystrybuanta empiryczna 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Prawdopodobieñstwo [%] Mêtnoœã w latach [NTU]

16 ANALIZA SKUTECZNOÚCI CI FILTRÓW W DynaSand 35,0 Barwa [mgpt dm -3 ] 30,0 25,0 20,0 15,0 Minimalna wody surowej Maksymalna wody po filtrach Maksymalna wody surowej Wartoœã dopuszczalna 10,0 5,0 0,0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Barwa w latach redukcja œrednio % Czas [miesi¹c] tj. do wartoœci min. 0,0 gpt/m 3 œrednio 4,2 gpt/m 3 max. 5,0 gpt/m 3

17 ANALIZA SKUTECZNOÚCI CI FILTRÓW W DynaSand 10,000 Ýelazo [mg Fe dm -3 ] 1,000 0,100 Woda surowa Woda po filtracji Wartoœã dopuszczalna Ýelazo 0,010 0,001 redukcja œrednio do 95% Ýelazo [mg Fe dm -3 ] 1,000 0,100 0,010 0,001 Zawartoœã elaza w wodzie w roku 2009 Czas [dni] Minimum Maksimum Wartoœã dopuszczalna tj. do wartoœci min. 0,00 gfe/m 3 œrednio 0,01 gfe/m 3 max. 0,05 gfe/m 3 0,000 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Czas [miesi¹c] Zawartoœã elaza w wodzie po filtracji w roku 2009

18 Liczba bakterii grupy coli [jtk] Woda surowa Woda po filtracji Bakterie grupy coli w wodzie w roku 2009 Czas [dni] ANALIZA SKUTECZNOSCI FILTRÓW W DynaSand Bakterie grupy coli 100,00 100,00 Czêstoœã wzglêdna [%] 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 x = 0 0 < x < x < x < x < x < x < x < x < x < x < x < x < x 130 Czêstoœã wzglêdna Dystrybuanta empiryczna 130 < x < x < x < x < x < x < x < x < x ,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Prawdopodobieñstwo [%] redukcja œrednio do 97% tj. do wartoœci min. 0 jtk/100 cm 3 œrednio 29 jtk/100 cm 3 max. 210 jtk/100 cm 3 Histogram za okres Liczba bakterii grupy coli [jtk]

19 Liczba Enterococcus faecalis [jtk] Czêstoœã wzglêdna [%] ,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Woda surowa Paciorkowce fekalne w wodzie w roku Historgam za okres Czêstoœã wzglêdna Dystrybuanta empiryczna Liczba paciorkowców Enterococcus faecalis [jtk] Woda po filtracji Czas [dni] 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Prawdopodobieñstwo [%] ANALIZA SKUTECZNOSCI FILTRÓW W DynaSand Paciorkowce fekalne Enterococus faecalis redukcja œrednio do 97% tj. do wartoœci min. 0 jtk/100 cm 3 œrednio 2 jtk/100 cm 3 max. 33 jtk/100 cm 3

20 Czêstoœã wzglêdna [%] Liczba Clostridium perfringens [jtk] Woda surowa Woda po filtracji Clostridium perfringens w wodzie w roku 2009 Czas [dni] 100,00 100,00 90,00 Czêstoœã wzglêdna 90,00 80,00 Dystrybuanta empiryczna 80,00 70,00 70,00 60,00 60,00 50,00 50,00 40,00 40,00 30,00 30,00 20,00 20,00 10,00 10,00 0,00 0, Histogram za okres Liczba bakterii Clostridium perfringens [jtk] Prawdopodobieñstwo [%] ANALIZA SKUTECZNOSCI FILTRÓW W DynaSand Beztlenowe bakterie przetrwalnikuj¹ce Clostridium perfringens redukcja œrednio do 99% tj. do wartoœci min. 0 jtk/100 cm 3 œrednio 1 jtk/100 cm 3 max. 12 jtk/100 cm 3

21 WNIOSKI Zmodernizowany ukùad filtracji stanowi mocne ogniwo technologiczne zakùadu uzdatniania wody w Úwiniarsku. Z przeprowadzonej analizy wyników badañ wybranych wskaêników zanieczyszczenia, wykonywanych w latach , jednoznacznie wynika, e ukùad filtracji z kontaktowymi filtrami pospiesznymi DynaSand charakteryzuje wysoki stopieñ sprawnoœci w usuwaniu z uzdatnianej wody mêtnoœci (zwi¹zanych z ni¹: barwy i elaza) oraz zanieczyszczeñ mikrobiologicznych. W procesie filtracji - z wody powierzchniowej o jakoœci pozaklasowej - usuwane s¹ wskaêniki fizykochemiczne do wartoœci znacznie poni ej wymagañ stawianych wodzie do spo ycia przez obowi¹zuj¹ce Rozporz¹dzenie Ministra Zdrowia.

22 WNIOSKI 1. Przy wymaganym wskaêniku mêtnoœci 1 NTU oczyszczona woda przyjmuje wartoœci ni sze (94% badanych prób 0,7 NTU i mniej, œrednio 0,3 NTU), 2. Przy wymaganym wskaêniku barwy 15 mgpt dm -3 oczyszczona woda przyjmuje wartoœci 5 mgpt dm -3 i mniej, (100% badanych prób), œrednio 4,2 mgpt dm Przy wymaganym wskaêniku elaza 0,2 mgfe dm -3 oczyszczona woda przyjmuje wartoœci w przedziale od 0,001 do 0,034 mgfe dm -3 œrednio 0,012 mgfe dm -3,

23 WNIOSKI Ujmowana woda powierzchniowa z rzeki Dunajec nie speùniaj¹ca wymagañ dla klasy A1, A2, A3 pod wzglêdem bakteriologicznym, w procesie filtracji jest oczyszczana w wysokim stopniu z zanieczyszczeñ bakteriologicznych: 4. Ponad 97 % bakterii grupy coli (do wartoœci poni ej 30 jtk dla 70% wykonanych prób), 5. Ponad 98 % paciorkowców kaùowych Enterococcus faecalis (caùkowita redukcja dla 58,59 % wykonanych prób), 6. Ponad 99 % beztlenowych bakterii Clostridium perfringens (caùkowita redukcja dla 71,88 % wykonanych prób),

24 WNIOSKI Tak znaczna redukcja zanieczyszczeñ bakteriologicznych, przy uzyskaniu bardzo niskiej wartoœci mêtnoœci wody oczyszczonej, gwarantuje caùkowit¹ likwidacjê zanieczyszczeñ bakteriologicznych w procesie dezynfekcji promieniami UV i otrzymanie dobrej jakoœci wody o cechach wód podziemnych. Ostateczna dezynfekcja (II o ) chlorem gwarantuje dostarczenie odbiorcom dobrej jakoœci wody o wysokich parametrach osi¹gniêtych w procesie oczyszczania i uzdatniania.

25 WNIOSKI Zastosowanie filtrów DynaSand, zoptymalizowaùo proces filtracji, tak pod wzglêdem trwaùoœci zùo a, niskiego zu ycia energii elektrycznej, komfortu obsùugi filtrów, jak i skutecznoœci oczyszczania i uzdatniania wody, uzyskania dobrej jakoœci wody do spo ycia i dotrzymania wszelkich wymagañ jakoœciowych w œwietle obowi¹zuj¹cych przepisów.

26 DZIÆKUJ KUJÆ ZA UWAGÆ

27 UNIWERSYTET ROLNICZY im. HUGONA KO TAJA W KRAKOWIE S DECKIE WODOCIAGI NOWY S CZ S dr in. Tomasz BERGEL mgr in. Kazimierz KUDLIK FIZYCZNO CHEMICZNA I BAKTERIOLOGICZNA SKUTECZNOÚÃ FILTRÓW DynaSand W ZAK ADZIE OCZYSZCZANIA WODY ZAOPATRUJ CYM NOWY S CZ Wrocùaw 20 paêdziernika 2011 r.