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.
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
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.
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
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.
CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU BADAÑ
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.
CIÚNIENIOWE FILTRY POSPIESZNE 100 Mêtnoœã wody [NTU] 10 Mêtnoœã redukcja do wartoœci 1 0,1 Woda surowa Po filtracji Wartoœã dopuszczalna 28.01.02 27.05.02 17.06.02 08.07.02 26.08.02 30.09.02 10.03.03 22.05.03 27.05.03 11.06.03 min. 1,2 NTU œrednio 7,6 NTU max. 69 NTU Mêtnoœã wody w latach 2002-2003 Czas [dni] Pod wzglêdem mêtnoœci (w rozpatrywanym okresie) woda nie speùniaùa wymagañ Rozporz¹dzenia Ministra Zdrowia w którym okreœlono dopuszczaln¹ wysokoœã wskaênika na poziomie 1NTU.
CIÚNIENIOWE FILTRY POSPIESZNE 1000 Barwa wody [mg Pt. dm -3 ] 100 Woda surowa Po filtracji Wartoœã dopuszczalna Barwa redukcja do wartoœci 10 1 28.01.02 20.05.02 27.05.02 10.06.02 17.06.02 24.06.02 08.07.02 12.08.02 26.08.02 17.09.02 30.09.02 21.10.02 10.03.03 21.05.03 22.05.03 23.05.03 27.05.03 10.06.03 11.06.03 17.06.03 min. 6,5 gpt/m 3 œrednio 18,2 gpt/m 3 max. 95,0 gpt/m 3 Barwa wody w latach 2002-2003 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
CIÚNIENIOWE FILTRY POSPIESZNE Liczba mikroorganizmów [jtk] 1000 100 10 1 Bakterie grupy coli Enterokoki Clostridium perfringens 0,1 27.01.02 10.03.02 21.04.02 02.06.02 14.07.02 25.08.02 06.10.02 17.11.02 13.01.03 24.02.03 07.04.03 26.05.03 14.07.03 15.09.03 10.11.03 29.12.03 Obecnoœã mikroorganizmów wskaênikowych w wodzie po filtracji w latach 2002-2003 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.
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 2004 2006 polegaj¹cej na wymianie ciœnieniowych filtrów pospiesznych na otwarte samopùucz¹ce filtry pospieszne DynaSand.
MODERNIZACJA PROCESU FILTRACJI KONAKTOWE FILTRY POSPIESZNE OTWARTE DynaSand OD ROKU 2006
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
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 2009-2010)
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 2008-2010 0,10 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 2008-2010 [NTU]
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 2008-2010 redukcja œrednio 83 100% Czas [miesi¹c] tj. do wartoœci min. 0,0 gpt/m 3 œrednio 4,2 gpt/m 3 max. 5,0 gpt/m 3
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% 05.01. 26.01. 16.02. 09.03. 30.03. 27.04. 18.05. 08.06. 06.07. 27.07. 17.08. 07.09. 28.09. 19.10. 09.11. 30.11. 21.12. 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
Liczba bakterii grupy coli [jtk] 6000 5500 Woda surowa Woda po filtracji 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 05.01. 26.01. 16.02. 09.03. 30.03. 27.04. 01.06. 22.06. 20.07. 10.08. 31.08. 21.09. 12.10. 02.11. 23.11. 21.12. 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 10 10 < x 20 20 < x 30 30 < x 40 40 < x 50 50 < x 60 60 < x 70 70 < x 80 80 < x 90 90 < x 100 100 < x 110 110 < x 120 120 < x 130 Czêstoœã wzglêdna Dystrybuanta empiryczna 130 < x 140 140 < x 150 150 < x 160 160 < x 170 170 < x 180 180 < x 190 190 < x 200 200 < x 210 210 < x 220 90,00 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 2008-2010 Liczba bakterii grupy coli [jtk]
Liczba Enterococcus faecalis [jtk] Czêstoœã wzglêdna [%] 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Woda surowa 05.01. 26.01. 16.02. 09.03. 30.03. 27.04. 01.06. 22.06. 20.07. 10.08. 31.08. 21.09. 12.10. 02.11. 23.11. 21.12. Paciorkowce fekalne w wodzie w roku 2009 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Historgam za okres 2008-2010 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
Czêstoœã wzglêdna [%] Liczba Clostridium perfringens [jtk] 1000 900 Woda surowa Woda po filtracji 800 700 600 500 400 300 200 100 0 05.01. 26.01. 16.02. 09.03. 30.03. 27.04. 01.06. 22.06. 20.07. 10.08. 31.08. 21.09. 12.10. 02.11. 23.11. 21.12. 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 0,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Histogram za okres 2008-2010 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
WNIOSKI Zmodernizowany ukùad filtracji stanowi mocne ogniwo technologiczne zakùadu uzdatniania wody w Úwiniarsku. Z przeprowadzonej analizy wyników badañ wybranych wskaêników zanieczyszczenia, wykonywanych w latach 2008 2010, 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.
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 -3 3. 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,
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),
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.
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.
DZIÆKUJ KUJÆ ZA UWAGÆ
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.