Wpływ zmiany sposobu dezynfekcji wody na zawartość produktów ubocznych w systemie dystrybucji Raba w Krakowie

Podobne dokumenty
Wpływ dezynfekcji wody promieniami nadfioletowymi na potencjał tworzenia halogenowych produktów chlorowania w sieci wodociągowej

Sezonowe zmiany zawartości lotnych halogenowych organicznych ubocznych produktów chlorowania wody w sieci wodociągowej Krakowa

Charakterystyka prekursorów lotnych ubocznych produktów chlorowania wody w sieci wodociągowej Krakowa

WPŁYW STOSOWANIA DEZYNFEKCJI PROMIENIAMI UV W SEKWENCJI Z CHLOROWANIEM NA JAKOŚĆ WODY BASENOWEJ

ARCHIVES OF ENVIRONMENTAL PROTECTION

AUTOREFERAT. Załącznik 2

Wpływ odległości od zakładu uzdatniania wody na zawartość produktów ubocznych chlorowania w krakowskiej sieci wodociągowej Bielany

Akademia Morska w Szczecinie. Wydział Mechaniczny

URZĄDZENIA UV DO DEZYNFEKCJI WODY PITNEJ

Analiza zmian ilości ubocznych produktów chlorowania i ozonowania w wodzie wodociągowej w Białymstoku

Zmiany zawartości substancji organicznych w wodzie w procesie utleniania chemicznego

UZDATNIANIE Z UWZGLĘDNIENIEM PRODUKTÓW UBOCZNYCH DEZYNFEKCJI

PORÓWNANIE STĘŻEŃ CHLORAMIN W WODZIE BASENOWEJ W ZALEŻNOŚCI OD FUNKCJI BASENU

TECHNOLOGIE OCHRONY ŚRODOWISKA (studia I stopnia) Mogilniki oraz problemy związane z ich likwidacją prof. dr hab. inż.

BADANIE WPŁYWU WŁAŚCIWOŚCI WODY NA INTENSYWNOŚĆ I MECHANIZM ZJAWISKA FOULINGU W PROCESIE ULTRAFILTRACJI

Wpływ Młodych Naukowców na Osiągnięcia Polskiej Nauki (5)

Zastosowanie generatorów dwutlenku chloru i elektrolizerów w dezynfekcji wody pitnej

Związki organiczne oznaczane jako AOX w uzdatnianej wodzie

ARCHIVES OF ENVIRONMENTAL PROTECTION

Wpływ skuteczności usuwania materii organicznej w procesie koagulacji na stężenie THM w chlorowanej wodzie

Podstawa realizacji. Opis próbek. Miejsce poboru / etykieta zleceniodawcy

KWASY HALOGENOOCTOWE - USUWANIE Z WODY W BIOREAKTORZE Z ENZYMAMI NATYWNYMI *

Wskaźniki bakteriologiczne

WATER QUALITY VS CHLORINE AND CHLROINE DIOXIDE DISAPPEARANCE IN WATER

b) Podaj liczbę moli chloru cząsteczkowego, która całkowicie przereaguje z jednym molem glinu.

CHLOROWANIE WODY DO PUNKTU PRZEŁAMANIA

Woltamperometryczne oznaczenie paracetamolu w lekach i ściekach

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 13466/ZL/18

ARKUSZ 1 POWTÓRZENIE DO EGZAMINU Z CHEMII

BADANIA PODATNOŚCI ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU CUKIERNICZEGO NA OCZYSZCZANIE METODĄ OSADU CZYNNEGO

Opis próbek. Miejsce poboru / etykieta zleceniodawcy

Uzdatnianie wody. Ozon posiada wiele zalet, które wykorzystuje się w uzdatnianiu wody. Oto najważniejsze z nich:

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

Możliwość zastosowania pakietu AmmoniaConcentration w badaniach oczyszczania śćieków przemysłowych

Opis próbek. Miejsce poboru / etykieta zleceniodawcy

OPTYMALIZACJA PROCESU UZDATNIANIA WODY POWIERZCHNIOWEJ Z WYKORZYSTANIEM SZTUCZNEJ INFILTRACJI NA PRZYKŁADZIE ZUW W STARYM SĄCZU

Podstawa realizacji. Opis próbek. Miejsce poboru / etykieta zleceniodawcy. Kryta pływalnia w Nowej Dębie, ul. Kościuszki 14 Wanna jacuzzi - AEROZOL

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

Zadanie 2. (2 pkt) Roztwór kwasu solnego o ph = 5 rozcieńczono 1000 krotnie wodą. Oblicz ph roztworu po rozcieńczeniu.

Wprowadzenie 1. Substancje powierzchniowo czynne Wykazują tendencję do gromadzenia się na granicy faz Nie przechodzą do fazy gazowej

WPŁYW WSTĘPNEGO UTLENIANIA DWUTLENKIEM CHLORU NA MUTAGENNOŚĆ WODY MODELOWEJ

Sonochemia. Schemat 1. Strefy reakcji. Rodzaje efektów sonochemicznych. Oscylujący pęcherzyk gazu. Woda w stanie nadkrytycznym?

ANNA NOWACKA, MARIA WŁODARCZYK-MAKUŁA, BARTŁOMIEJ MACHERZYŃSKI *

Nazwy pierwiastków: ...

Ocena obszarowa jakości wody na terenie miasta Mszana Dolna za rok 2015.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 396

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ZDROWIA 1) z dnia 20 kwietnia 2010 r.

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 7363/ZL/17

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 04729/ZL/19

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 610

CHEMICZNA DEZYNFEKCJA WODY PODCHLORYNEM SODOWYM

Zagadnienia z chemii na egzamin wstępny kierunek Technik Farmaceutyczny Szkoła Policealna im. J. Romanowskiej

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 3312/ZL/17

Opis próbek. Miejsce poboru / etykieta zleceniodawcy

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 8136/ZL/17

Ocena obszarowa jakości wody na terenie gminy Łukowica za rok 2015.

Analiza możliwości szacowania parametrów mieszanin rozkładów prawdopodobieństwa za pomocą sztucznych sieci neuronowych 4

Euro Oil & Fuel Biokomponenty w paliwach do silników Diesla wpływ na emisję i starzenie oleju silnikowego

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 02980/ZL/19

REJESTRACJA WARTOŚCI CHWILOWYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW W UKŁADACH ZASILANIA WYBRANYCH MIESZAREK ODLEWNICZYCH

URZĄDZENIA UV DO DEZYNFEKCJI WODY BASENOWEJ

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 1863/ZL/17

OPTYMALIZACJA STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PIECZARKARNI

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 8645/ZL/18

ZASTOSOWANIE TECHNIK CHEMOMETRYCZNYCH W BADANIACH ŚRODOWISKA. dr inż. Aleksander Astel

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

Opis próbek. Miejsce poboru / etykieta zleceniodawcy

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 01780/ZL/19

Test diagnostyczny. Dorota Lewandowska, Lidia Wasyłyszyn, Anna Warchoł. Część A (0 5) Standard I

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH O DUŻEJ ZAWARTOŚCI OLEJÓW NA ZŁOŻU BIOLOGICZNYM

PAŃSTWOWY POWIATOWY INSPEKTOR SANITARNY W KATOWICACH. OKRESOWA OCENA JAKOŚCI WODY DLA MIASTA MYSŁOWICE za rok 2014

PARAMETRY FIZYKOCHEMICZNE BADANYCH PALIW Z ODPADÓW

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1448

WPŁYW PROMIENIOWANIA ULTRAFIOLETOWEGO NA LEPKOŚĆ OLEJÓW SMAROWYCH

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 6467/ZL/17

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 7139/ZL/18

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

URZĄDZENIA UV DO DEZYNFEKCJI WODY PITNEJ

OCENA TOKSYCZNOŚCI PRODUKTÓW FOTODEGRADACJI CHLORPROMAZYNY PRZY UŻYCIU TESTÓW OSTRYCH NA BRACHIONUS CALYCIFLORUS (WROTKI)

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 13698/ZL/18

Acta 12 (2) 2012.indd :41:15. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 12 (2) 2013,

************************************************************

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1448

Ocena obszarowa jakości wody na terenie gminy Jodłownik za rok 2015.

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

I II I II III II. I. Wartościowość pierwiastków chemicznych. oznacza się cyfrą rzymską. tlenek żelaza (III) C IV O II 2

OCENA JAKOŚCI WODY PRZEZNACZONEJ DO SPOŻYCIA PRZEZ LUDZI NA TERENIE GMINY KUŹNIA RACIBORSKA W 2014 ROKU

2 Chmiel Polski S.A., ul. Diamentowa 27, Lublin

Znaczenie procesu dezynfekcji w zapewnieniu bezpieczeństwa mikrobiologicznego wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 13173/ZL/17

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

ĆWICZENIE NR 3 BADANIE MIKROBIOLOGICZNEGO UTLENIENIA AMONIAKU DO AZOTYNÓW ZA POMOCĄ BAKTERII NITROSOMONAS sp.

Dotyczy: obszarowej oceny jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi dla Gminy Trzyciąż za 2016 rok.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 396

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 13584/ZL/17

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 14404/ZL/18

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 13666/ZL/17

STAN GEOEKOSYSTEMÓW POLSKI

2. Podczas spalania 2 objętości pewnego gazu z 4 objętościami H 2 otrzymano 1 objętość N 2 i 4 objętości H 2O. Jaki gaz uległ spalaniu?

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ NR 5303/ZL/18

Transkrypt:

OCHRONA ŚRODOWISKA Vol. 37 2015 Nr 3 Agnieszka Włodyka-Bergier, Tomasz Bergier Wpływ zmiany sposobu dezynfekcji wody na zawartość produktów ubocznych w systemie dystrybucji Raba w Krakowie Zakłady oczyszczania wody dbając o zdrowie konsumentów modernizują swoje linie technologiczne, przy czym w ostatnich latach szczególnie często zmienia się sposób dezynfekcji wody. Wiele zakładów, aby zwiększyć bezpieczeństwo mikrobiologiczne wody, przed tradycyjnym chlorowaniem montuje dodatkowo lampy UV. Jednocześnie chlor gazowy zastępowany jest podchlorynem sodu wytwarzanym elektrolitycznie (na miejscu) z roztworu chlorku sodu. Zastosowanie lamp UV do dezynfekcji, w kombinacji z późniejszym chlorowaniem, cieszy się coraz większym zainteresowaniem ze względu na skuteczność promieniowania nadfioletowego do inaktywacji pierwotniaków z rodzaju Cryptosporidium i zapewnienie tak zwanej dezynfekcji multibarierowej [1]. Chlor wytwarzany elektrolitycznie zawiera w swoim składzie oprócz podchlorynu sodu także domieszkę innych silnych utleniaczy, takich jak ozon, dwutlenek chloru, nadtlenek wodoru czy wolne rodniki hydroksylowe, co zwiększa jego zdolność dezynfekcyjną [2, 3]. Skuteczna dezynfekcja wiąże się jednak ze stosowaniem metod, które poza działaniem na mikroorganizmy wpływają też na strukturę związków organicznych znajdujących się w dezynfekowanej wodzie, co może mieć wpływ na zmianę potencjału tworzenia się produktów ubocznych dezynfekcji (disinfection by-products DBPs) w wodzie transportowanej do odbiorców. Naświetlanie wody promieniami nadfioletowymi powoduje degradację hydrofobowych wielkocząsteczkowych związków organicznych i zwiększenie ilości związków hydrofilowych o małej masie cząsteczkowej, a także zwiększenie ich alifatyczności [4, 5]. Tak zmienione naturalnie występujące w wodzie związki organiczne, w przypadku ich późniejszego chlorowania, wykazują inną reaktywność w procesie powstawania produktów ubocznych. Podczas chlorowania wody naświetlanej promieniami nadfioletowymi, zwłaszcza średniociśnieniową lampą UV, obserwowano wzrost zawartości szczególnie takich związków, jak wodzian chloralu (chloral hydrate CH) oraz produktów ubocznych zawierających w swoim składzie azot (nitrogen-containing disinfection by-products N-DBPs) (halogenonitrometany i halogenoacetonitryle HAN), ze względu na nitrację związków organicznych wywołaną promieniami UV [1, 4, 6]. Dr inż. A. Włodyka-Bergier, dr inż. T. Bergier: AGH Akademia Górniczo- -Hutnicza w Krakowie, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Katedra Kształtowania i Ochrony Środowiska, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków wlodyka@agh.edu.pl, tbergier@agh.edu.pl Silne utleniacze wytwarzane elektrolitycznie podczas produkcji podchlorynu sodu również mogą wpływać na utlenianie związków organicznych naturalnie obecnych w wodzie, a także na zmianę ich reaktywności podczas powstawania produktów ubocznych. Nieliczne badania w tym zakresie dowodzą, że w porównaniu z klasycznie wytwarzanym podchlorynem sodu taka mieszanina środków dezynfekcyjnych może powodować tworzenie się większej ilości trihalogenometanów (THM) i halogenoacetonitryli (HAN) oraz mniejszej ilości kwasów halogenooctowych (haloacetic acids HAA) i wodzianu chloralu (CH) [2, 7, 8]. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań nad zawartością produktów ubocznych z grup THM, HAA, HAN, HK (halogenoketony), CH i CP (chloropikryna) w wodzie pobranej z systemu dystrybucji Raba zasilającego w wodę większą część Krakowa. Na przełomie września i października 2014 r. w Zakładzie Uzdatniania Wody Raba (MPWiK SA w Krakowie) przeprowadzono modernizację sposobu dezynfekcji wody chlor gazowy zastąpiono podchlorynem sodu wytwarzanym na miejscu w elektrolizerach, natomiast przed procesem chlorowania zamontowano średniociśnieniową lampę UV. W artykule oceniono, jak modernizacja sposobu dezynfekcji wody wpłynęła na zawartość produktów ubocznych w tej części krakowskiej sieci wodociągowej, która jest zasilana przez ten zakład. Materiały i metody Próbki wody z systemu dystrybucji Raba pobierano od maja do grudnia 2014 r. z sześciu punktów czerpalnych sieci (blisko rurociągów magistralnych), rozmieszczonych równomiernie w systemie dystrybucji. Próbki wody zostały pobrane zgodnie z metodyką opisaną w publikacji autorów [9]. Na przełomie września i października 2014 r. nastąpiła wspomniana wcześniej modernizacja sposobu dezynfekcji wody [10]. Przed i po modernizacji zakładu Raba wykonano po 12 serii pomiarowych. W próbkach wody oznaczono zawartości trichlorometanu (TCM), bromodichlorometanu (BDCM), dibromochlorometanu (DBCM), tribromometanu (TBM), kwasu monochlorooctowego (MCAA), kwasu dichlorooctowego (DCAA), kwasu trichlorooctowego (TCAA), kwasu bromochloroctowego (BCAA), kwasu kwasu dibromooctwego (DBAA), dichloroacetonitrylu (DCAN), trichloroacetonitrylu (TCAN), bromochloroacetonitrylu (BCAN),

20 A. Włodyka-Bergier, T. Bergier dibromoacetonitrylu (DBAN), 1,1-dichloro-2-propanonu (1,1-DCP), 1,1,1-trichloro-2-propanonu (1,1,1-TCP), chloropikryny (CP) oraz wodzianu chloralu (CH). Podczas pobierania próbek mierzono także temperaturę wody w sieci dystrybucji. Dodatkowo przy każdej serii pomiarowej pobierano wodę z zakładu Raba po wszystkich procesach oczyszczania wody, lecz przed jej chlorowaniem (po modernizacji procesu dezynfekcji również po naświetlaniu wody promieniami nadfioletowymi). W próbkach wody oznaczano ponadto zawartość rozpuszczonego węgla organicznego, rozpuszczonego azotu organicznego, azotu ogólnego, azotanów, azotynów, azotu amonowego, bromków, a także wartości parametru SUVA (absorbancja właściwa w nadfiolecie) oraz ph. Oznaczenia (zarówno produktów ubocznych dezynfekcji, jak i wskaźników fizyczno-chemicznych wody) wykonano zgodnie z metodami opisanymi w pracy [11]. W przypadku wszystkich wskaźników jakości wody sprawdzono, czy modernizacja technologii dezynfekcji wody spowodowała, że uzyskane wyniki różnią się w sposób statystycznie istotny. Do tej analizy zastosowano testy t-studenta (w przypadku stwierdzenia jednorodności wariancji) lub Cochrana-Coxa (w przypadku braku jednorodności wariancji). Równość wariancji testowano za pomocą testu Lavene a, natomiast zgodność z rozkładem normalnym testem Shapiro-Wilka. Wszystkie analizy przeprowadzono z wykorzystaniem programu Statistica (ver. 10.0) firmy StatSoft. Dyskusja wyników badań W tabeli 1 przedstawiono wartości wskaźników fizyczno-chemicznych wody pobranej w zakładu Raba po wszystkich procesach oczyszczania, lecz przed chlorowaniem. Tabela ta zawiera wartości średnie uzyskane z pomiarów w czasie badań przed modernizacją układu dezynfekcji oraz po jego modernizacji, kiedy przed chlorowaniem wodę dodatkowo naświetlano promieniami nadfioletowymi. Tabela 1. Jakość wody oczyszczonej (przed chlorowaniem) w zakładzie Raba Table 1. Treated water quality (prior to chlorination) in the Raba Water Treatment Plant Wskaźnik, jednostka przed modernizacją Wartość średnia po modernizacji RWO, gc/m 3 2,00 1,04 SUVA, m 3 /gc-m 1,150 3,288 Azot ogólny, gn/m 3 1,15 1,00 Azotany, gn/m 3 1,05 0,65 Azotyny, gn/m 3 0,012 0,005 Azot amonowy, gn/m 3 0,055 0,024 RAO, gn/m 3 0,03 0,32 Bromki, gbr /m 3 0,46 0,46 ph 7,60 7,67 RWO rozpuszczony węgiel organiczny SUVA absorbancja właściwa w nadfi olecie (λ = 254 nm) RAO rozpuszczony azot organiczny Wartości wskaźników fizyczno-chemicznych wody w obu rozpatrywanych wariantach (przed i po modernizacji sposobu dezynfekcji) nie różniły się w sposób istotny statystycznie. Wyjątkiem była zawartość azotu organicznego, którego ilość w wodzie pobranej z zakładu Raba po procesie modernizacji była większa oraz zawartość azotynów, których ilość po naświetlaniu lampą UV uległa zmniejszeniu. Oceniając wartości pozostałych wskaźników jakości wody przed i po modernizacji widać również wpływ naświetlania wody promieniami nadfioletowymi na zmniejszenie średniej zawartości rozpuszczonego węgla organicznego, azotanów i azotu amonowego, jednak nie były to różnice statystycznie istotne, w porównaniu z jakością wody przed modernizacją sposobu dezynfekcji. W tabeli 2 zestawiono średnią zawartość produktów ubocznych dezynfekcji w próbkach wody pobranych przed modernizacją oraz po zamontowaniu lampy UV i zmianie sposobu chlorowania wody. W próbkach wody pobranych z punktów czerpalnych sieci dystrybucji Raba przed zmianą sposobu dezynfekcji wody średnia zawartość sumy wszystkich analizowanych produktów ubocznych wynosiła 112,42 mg/m 3, natomiast po modernizacji zmniejszyła się o prawie 34% i wynosiła 74,72 mg/m 3. Obserwowana minimalna i maksymalna wartość sumy DBPs w czasie przed modernizacją wynosiła odpowiednio 65,52 mg/m 3 i 167,29 mg/m 3, natomiast po modernizacji sposobu dezynfekcji odpowiednio 42,56 mg/m 3 i 101,43 mg/m 3. Stwierdzone różnice sumy zawartości ubocznych produktów dezynfekcji w wodzie z systemu dystrybucji Raba przed i po modernizacji były statystycznie istotne. Na rysunku 1 przedstawiono, jak kształtowała się zawartość poszczególnych grup produktów ubocznych przed i po modernizacji sposobu dezynfekcji wody w zakładzie Raba. Jakkolwiek po modernizacji zmniejszyła się ogólna zawartość produktów ubocznych w wodzie, to zmiana sposobu dezynfekcji wpłynęła głównie na ograniczenie ilości związków z grup THM, HK i HAA, natomiast zawartość azotowych pochodnych produktów ubocznych (HAN i CP) oraz CH uległa zwiększeniu. Statystycznie istotne różnice w obu rozpatrywanych wariantach obserwowano w przypadku ΣTHM, TCM, BDCM, ΣHK, 1,1-DCP, 1,1,1-TCP, DBAN, CH oraz z grupy HAA (DCAA, TCAA i BCAA). W przypadku ΣHAN i ΣHAA nie stwierdzono statystycznie istotnych różnic w ich zawartości w wodzie pobranej przed i po modernizacji sposobu dezynfekcji. Średnia wartość ΣTHM w próbkach wody pobranych z sieci Raba w czasie przed modernizacją wynosiła 37,89 mg/m 3, natomiast po zmianie sposobu dezynfekcji uległa zmniejszeniu o około 38% i wynosiła 23,66 mg/m 3. W przypadku związków z grupy HAA zaobserwowano podobny stopień zmniejszenia ich ilości po modernizacji sposobu dezynfekcji średnia wartość ΣHAA zmniejszyła się o około 37% i wynosiła 5,99 mg/m 3, (przed modernizacją 9,54 mg/m 3 ). Zmiana sposobu dezynfekcji najbardziej wpłynęła na zmniejszenie zawartości związków z grupy HK, w przypadku których zaobserwowano aż 59% spadek ich ilości w sieci Raba. Średnia zawartość ΣHK w czasie przed modernizacją wynosiła 8,20 mg/m 3, natomiast po zmianie sposobu dezynfekcji 3,36 mg/m 3. Tak znacznego ograniczenia ilości związków z tych grup produktów ubocznych należy upatrywać głównie w zmniejszeniu zawartości związków organicznych w wyniku naświetlania wody średniociśnieniową lampą UV. W tabeli 1 widać, że średnia zawartość węgla organicznego zmniejszyła się znacznie po zmianie sposobu dezynfekcji. Zastosowanie chloru wytwarzanego elektrolitycznie może natomiast powodować zwiększone tworzenie się związków z grupy THM [2, 7, 8]. Jednak jak pokazują niniejsze badania połączenie go w sekwencji z promieniowaniem nadfioletowym powoduje ograniczenie tworzenia się THM w sieci dystrybucji.

Wpływ zmiany sposobu dezynfekcji wody na zawartość produktów ubocznych w systemie dystrybucji Raba w Krakowie 21 Tabela 2. Jakość wody w systemie dystrybucji Raba Table 2. Water quality in Raba water distribution system Wskaźnik*, jednostka Wartość średnia minimum maksimum mediana przed modernizacją sposobu dezynfekcji wody TCM, mg/m 3 31,31 13,77 52,58 29,17 BDCM, mg/m 3 5,86 2,09 9,57 6,37 DBCM, mg/m 3 0,62 0,15 1,39 0,61 TBM, mg/m 3 0,11 0,01 0,29 0,09 TCAN, mg/m 3 0,08 0,03 0,15 0,08 DCAN, mg/m 3 0,96 0,35 2,32 0,83 BCAN, mg/m 3 0,90 0,18 1,90 0,93 DBAN, mg/m 3 0,99 0,35 2,28 0,75 1,1-DCP, mg/m 3 4,03 2,19 6,04 4,04 1,1,1-TCP, mg/m 3 4,17 1,90 7,67 4,12 CH, mg/m 3 4,38 1,08 7,10 4,66 CP, mg/m 3 0,45 0,12 0,80 0,45 MCAA, mg/m 3 1,95 0,66 4,07 1,48 DCAA, mg/m 3 2,08 0,32 6,80 1,34 TCAA, mg/m 3 4,72 0,83 11,74 3,52 BCAA, mg/m 3 0,54 0,21 1,05 0,47 DBAA, mg/m 3 0,24 0,00 1,14 0,15 Temperatura, o C 11,7 6,0 18,5 10,3 po modernizacji sposobu dezynfekcji wody TCM, mg/m 3 19,46 7,96 36,92 18,25 BDCM, mg/m 3 3,54 1,51 6,64 3,23 DBCM, mg/m 3 0,47 0,15 1,05 0,44 TBM, mg/m 3 0,20 0,05 0,54 0,17 TCAN, mg/m 3 0,12 0,02 0,23 0,13 DCAN, mg/m 3 1,04 0,25 1,85 0,88 BCAN, mg/m 3 0,77 0,25 1,66 0,65 DBAN, mg/m 3 1,56 0,70 2,56 1,54 1,1-DCP, mg/m 3 1,27 0,17 2,36 1,06 1,1,1-TCP, mg/m 3 2,10 0,50 5,67 1,67 CH, mg/m 3 7,24 2,30 13,43 6,93 CP, mg/m 3 0,48 0,16 0,81 0,46 MCAA, mg/m 3 3,16 0,97 7,44 2,55 DCAA, mg/m 3 0,49 0,12 0,82 0,58 TCAA, mg/m 3 1,81 0,57 3,67 2,04 BCAA, mg/m 3 0,27 0,08 0,68 0,22 DBAA, mg/m 3 0,26 0,09 0,44 0,27 Temperatura, o C 13,0 5,0 22,0 13,0 * rozwinięcia symboli w tekście (Materiały i metody)

22 A. Włodyka-Bergier, T. Bergier Rys. 1. Zawartość ubocznych produktów dezynfekcji wody w systemie dystrybucji Raba Fig. 1. Disinfection by-product content in Raba water distribution system Zastosowanie kombinacji promieni nadfioletowych oraz chloru wytwarzanego elektrolitycznie spowodowało zwiększenie ilości wytwarzanego CH o ponad 65%. Średnia zawartość tego związku w próbkach wody pobranych w czasie, kiedy do dezynfekcji stosowany był chlor gazowy wynosiła 4,38 mg/m 3, natomiast po zmianie sposobu dezynfekcji 7,24 mg/m 3. W badaniach innych autorów [6] również zaobserwowano wpływ promieniowania pochodzącego z średniociśnieniowej lampy UV na powstawanie CH w przypadku późniejszego chlorowania wody. W przypadku zastosowania chloru wytwarzanego elektrolitycznie, w porównaniu z chlorowaniem konwencjonalnym, autorzy pracy [7] zaobserwowali mniejszą zawartość CH w przypadku zastosowania chloru wytwarzanego elektrolitycznie do dezynfekcji wody. Dlatego najprawdopodobniej włącznie lampy UV do układu dezynfekcji w głównej mierze wpływało na zwiększenie ilości CH w systemie dystrybucji Raba. Zmiana sposobu dezynfekcji wody wpłynęła również na zwiększenie ilości N-DBPs HAN i CP, co było najbardziej niepokojącym zjawiskiem ze względu na większą toksyczność tych związków w porównaniu z DBPs zawierających w budowie cząsteczki węgiel [12]. Średnia wartość ΣHAN w wodzie w systemie dystrybucji Raba przed modernizacją sposobu dezynfekcji wynosiła 2,93 mg/m 3, natomiast po modernizacji 3,48 mg/m 3 (więcej o 19%). Średnia zawartość CP po modernizacji wzrosła natomiast o około 8%. W przypadku stosowania do dezynfekcji chloru gazowego średnia ilość CP w sieci wynosiła 0,45 mg/m 3, natomiast po modernizacji sposobu dezynfekcji 0,48 mg/m 3. W pracy [6] stwierdzono, że związki organiczne ulegają procesowi nitracji podczas fotolizy azotanów wywołanej promieniami UV, co w przypadku późniejszego chlorowania tej wody może prowadzić do powstawania produktów ubocznych dezynfekcji zawierających w budowie cząsteczki azot. Jak pokazały badania opisane w pracy [7], zastosowanie chloru wytwarzanego elektrolitycznie, w porównaniu z tradycyjnym chlorem, może powodować znacznie intensywniejsze tworzenie się HAN w wodzie. Na rysunku 2 przedstawiono wartości współczynnika udziału bromu (bromine incorporation factor BIF) w przypadku średnich ilości THM, HAN i HAA w próbkach pobranych w punktach czerpalnych sieci Raba przed i po modernizacji sposobu dezynfekcji wody. Wartość współczynnika BIF, Rys. 2. Wartość współczynnika udziału bromu w systemie dystrybucji Raba Fig. 2. Bromine incorporation factor in Raba water distribution system w przypadku każdej grupy produktów ubocznych zawierających w swoim składzie brom, obliczono ze wzoru [7]: w którym DBPs oznacza stężenie molowe ubocznych produktów dezynfekcji, #Br liczbę atomów bromu w cząsteczce produktu ubocznego, natomiast #Br maks maksymalną liczbę atomów bromu wśród związków z danej grupy. Zmiana sposobu dezynfekcji nie wpłynęła na wartość BIF związków z grupy THM i HAA. Udział bromopochodnych THM wynosił 5%, natomiast HAA 4%. Udział HAN zawierających atom bromu w cząsteczce był natomiast większy w próbkach wody pobranych po modernizacji sposobu dezynfekcji. Udział bromopochodnych HAN przed modernizacją był stosunkowo znaczny i wynosił 39%, natomiast po modernizacji zwiększył się jeszcze do 45%. Zasadniczy wpływ na to miała większa ilość DBAN w wodzie po modernizacji sposobu dezynfekcji. Promieniowanie nadfioletowe oraz domieszka silnych utleniaczy w składzie chloru wytwarzanego elektrolitycznie może wpływać na znaczną degradację związków organicznych naturalnie występujących w wodzie, a jony bromkowe są bardziej reaktywne z hydrofilowymi frakcjami związków organicznych o mniejszej masie cząsteczkowej [1]. Podsumowanie Zmiana sposobu dezynfekcji wody, poza głównym celem, jakim jest poprawa jakości mikrobiologicznej wody, może powodować również zmianę potencjału związków organicznych do tworzenia się ubocznych produktów dezynfekcji. Przeprowadzona modernizacja sposobu dezynfekcji w Zakładzie Uzdatniania Wody Raba, zaopatrującym w wodę Kraków (chlor gazowy zastąpiono podchlorynem sodu wytwarzanym na miejscu w elektrolizerach oraz dodano przed chlorowaniem naświetlanie wody średniociśnieniową lampą UV), spowodowała znaczne zmniejszenie sumarycznej ilości produktów ubocznych w sieci wodociągowej. Jednak ze względu na zastosowanie średniociśnieniowej lampy UV stwierdzono zwiększenie ilości wodzianu chloralu w wodzie, a także azotowych pochodnych produktów ubocznych, głównie z grupy halogenoacetonitryli. (1)

Wpływ zmiany sposobu dezynfekcji wody na zawartość produktów ubocznych w systemie dystrybucji Raba w Krakowie 23 Badania zrealizowano w Katedrze Kształtowania i Ochrony Środowiska AGH w Krakowie z funduszu badań statutowych nr 11.11.150.008. LITERATURA 1. B. LYON, A. DOTSON, K. LINDEN, H. WEINBERG: The effect of inorganic precursors on disinfection byproduct formation during UV-chlorine/chloramine drinking water treatment. Water Research 2012, Vol. 46, pp. 4653 4664. 2. J. LEE, K. HA, K. ZOH: Characteristics of trihalomethane (THM) production and associated health risk assessment in swimming pool waters treated with different disinfection methods. Science of the Total Environment 2009, Vol. 407, pp. 1990 1997. 3. H. BERGMANN, A.T. KOPARAL, A.S. KOPARAL, F. EH- RIG: The influence of products and by-products obtained by drinking water electrolysis on microorganisms. Microchemical Journal 2008, Vol. 89, pp. 98 107. 4. Y. CHOI, Y.-J. CHOI: The effects of UV disinfection on drinking water quality in distribution systems. Water Research 2010, Vol. 44, pp. 115 122. 5. W. LIU, Z. ZHANG, X. YANG, Y. XU, Y. LIANG: Effects of UV irradiation and UV/chlorine co-exposure on natural organic matter in water. Science of the Total Environment 2012, Vol. 414, pp. 576 584. 6. K. L INDEN, A. DOTSON, H. WEINBERG, B. LYON, W. MITCH, A. SHAH: Impact of UV Location and Sequence on By-Product Formation. Water Research Foundation, Washington 2012. 7. J. LEE, M. JUN, M. LEE, M. LEE, S. EOM, K. ZOH: Production of various disinfection byproducts in indoor swimming pool waters treated with different disinfection methods. International Journal of Hygiene and Environmental Health 2010, Vol. 213, pp. 465 474. 8. A. WŁODYKA-BERGIER, T. BERGIER: Trihalomethanes formation during different types of water chlorination with sodium hypochlorite and chlorine produced in electrolyzers. Polish Journal of Environmental Studies 2011, Vol. 20, No. 4A, pp. 335 339. 9. A. WŁODYKA-BERGIER, T. BERGIER: Sezonowe zmiany zawartości lotnych halogenowych organicznych ubocznych produktów chlorowania wody w sieci wodociągowej Krakowa (Seasonal variations in volatile organic halogen water chlorination by-product content in Krakow city water distribution system). Ochrona Środowiska 2013, vol. 35, nr 4, ss. 23 27. 10. A. BIEDRZYCKA: Nowa technologia dezynfekcji wody w MPWiK SA w Krakowie. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne 2014, nr 5(56), ss. 28 31. 11. A. WŁODYKA-BERGIER, M. RAJCA, T. BERGIER: Removal of halogenated by-products precursors in photocatalysis process enhanced with membrane filtration. Desalination and Water Treatment 2014, Vol. 52, No. 19 21, pp. 3698 3707. 12. S. RICHARDSON, M. PLEWA, E. WAGNER, R. SCHOE- NY, D. DeMARINI: Occurrence, genotoxicity, and carcinogenicity of regulated and emerging disinfection by-products in drinking water: A review and roadmap for research. Mutation Research 2007, Vol. 636, pp. 178 242. Wlodyka-Bergier, A., Bergier, T. Impact of Change in Water Disinfection Method on Chlorination By-products Occurrence in Raba Water Distribution System in Krakow. Ochrona Srodowiska 2015, Vol. 37, No. 3, pp. 19 23. Abstract: The article discusses an impact of the sequence UV irradiation-chlorination on dynamics of by-product formation in water. UV irradiation of raw water can significantly influence the quantity and quality of naturally occurring organic matter (NOM). Consequently, this can affect NOM reactivity with the chlorine. A few publications on this subject show that chlorine produced electrochemically in water treatment plants contains, beside sodium hypochlorite, other strong oxidants, such as ozone, chlorine dioxide and free radicals. Thus it can influence the quality of organic matter and its potential to form water chlorination by-products. As the subject has been studied only recently, most research has been laboratory based. This article presents results of the research conducted on the real facility (the Raba Water Treatment Plant), where the water disinfection method was recently modernized. Water chlorination was replaced with the sequence of low-pressure UV lamp and chlorine produced electrolytically. Water samples collected from six distribution network endings, before and after the modernization, were taken for studies. The following parameters were measured in the samples: trihalomethanes, haloacetic acids, haloacetonitriles, haloketones, chloropicrin and chloral hydrate. The result analysis showed that the water disinfection modernization caused decrease in the total concentration of analyzed chlorination by-products in Raba water distribution system. However, the increase was observed for chloral hydrate and nitrogen-containing disinfection by-products, especially haloacetonitriles. Keywords: Water quality, natural organic matter, UV radiation, electrolytically-produced chlorine.