Zinātniskās darbības atbalsta sistēma
Latviešu English

Publikācija: Natural Organic Matter Removal from Water and Its Influence on the Water Quality in Distribution Network

Publikācijas veids Promocijas darbs
Pamatdarbībai piesaistītais finansējums Nav zināms
Aizstāvēšana: 30.06.2011 14:00, Rīgas Tehniskās universitātes Būvniecības fakultātē, Āzenes ielā 16, sēžu zālē
Publikācijas valoda English (en)
Nosaukums oriģinālvalodā Natural Organic Matter Removal from Water and Its Influence on the Water Quality in Distribution Network
Pētniecības nozare 2. Inženierzinātnes un tehnoloģijas
Pētniecības apakšnozare 2.1. Būvniecības un transporta inženierzinātnes
Autori Kristīna Tihomirova
Atslēgas vārdi natural organic matter, coagulation, biodegradation
Anotācija Dabiskas organiskas vielas (natural organic matter, NOM) dzeramajā ūdenī rada organoleptiskās problēmas, veido kancerogēnus dezinfekcijas blakusproduktus (disinfection by-products, DBPs) pēc ūdens hlorēšanas (piem. trihalogēnmetānus), kā arī samazina ūdens bioloģisko stabilitāti un veicina baktēriju augšanu tīklā. Reģionos, kur ūdens attīrīšanas stacijas (ŪAS) sākotnēji tika konstruētas lai novērstu dzeramā ūdens duļķainību, un, kuros ūdens avoti satur daudz humīnsvielu (humic substances, HS), NOM izdalīšana nav efektīva. Šajā disertācijā pētīta augstas dabisku organisku vielu koncentrācijas ietekme uz ūdens attīrīšanu no tām un tālāko dzeramā ūdens kvalitāti sadales tīklā. Pētījumi veikti boreālajā reģionā, kur izmanto tradicionālo virszemes ūdens attīrīšanas metodi ūdenim, kas satur augstu HS saturu un tie fokusējas un diviem attīrīšanas posmiem: uzlabotā koagulācija un biofiltrācija. Disertācijā arī tiek izskaidrota NOM augstas koncentrācijas ietekme uz dzeramā ūdens kvalitāti sadales tīklā. Lai noskaidrotu NOM izdalīšanas mehānismu no ūdens, kas satur augstu HS koncentrāciju, ir nepieciešams raksturot gan ūdens avotu, gan ūdens attīrīšanas procesu. Lai sasniegtu mērķi, laboratorijas apstākļos tika pielietotas vairākas augstas precizitātes instrumentālas metodes un jaunas eksperimentālas metodes. Iegūtie rezultāti parādīja, ka (i) HS bagātos ūdeņos lielmolekulārie savienojumi koagulācijas un filtrācijas procesos netiek izdalītas tik efektīvi, ka ūdeņos ar zemu HS koncentrāciju un ir iespējama procesa optimizācija; (ii) bioloģiskās filtrācijas rezultātā izdalās biodegradējamo izšķīdušo organisko savienojumu (biodegradable dissolved organic carbon, BDOC) daļa no organisko savienojumu neitrālās frakcijas un vienlaicīgi notiek savienojumu transformācija par savienojumiem, kas satur hidrofilās grupas. Šo procesu ietekmē temperatūra un lēnais bioloģiskās degradēšanas ātrums biofiltros. Mainot koagulanta dozas un pH līmeni, ka arī izmantojot ātras frakcionēšanas metodi, tika pētīts, vai uzlabotas koagulācijas rezultātā ir iespējams palielināt lielmolekulāro organisko vielu izdalīšanas efektivitāti no virszemes ūdens, kas satur augstu HS koncentrāciju, kā arī vai tradicionāli izmantojamais, pirms koagulācijas izmantotais, ozonēšanas process ietekmē NOM izdalīšanas efektivitāti. Pētījuma rezultāti parādīja, ka ūdens ozonēšana neietekmē NOM izdalīšanu no HS bagātiem ūdeņiem. Duļķainības līmenis ūdenī samazinās ozona oksidējošo īpašību rezultātā. Samazinās arī organisko vielu molekulārā masa, un, vienlaicīgi, NOM izdalīšana. Rezultātā NOM izdalīšana ir efektīvāka pie zemākām pH vērtībām, bet tajā pašā laikā novērojamās augstākas paliekošā koagulanta koncentrācijas ūdenī, it īpaši ūdens paraugos pēc ozonēšanas. Izmantojot ātro BDOC noteikšanas metodi ar adsorbētu biomasu noteiktas kopējā BDOC koncentrācija un bioloģiskās noārdīšanas ātruma konstantes ūdens paraugos no ūdens attīrīšanas stacijas un sadales tīkla. Konstatēts, ka bioloģiskās degradēšanas ātrumu var aprakstīt ar pirmās kārtas vienādojumu. Noteikts, ka HS bagātos ūdeņos biodradēšanas ātrums ir lēns un tas būtiski pieaug pēc dezinfektantu (ozons un hlors) un biostimulantu vai labilu organisko oglekļa savienojumu (labile organic carbon, LOC) pievienošanas. Disertācijā aprakstīta NOM ietekme uz dzeramā ūdens kvalitāti tīklā, ņemot vērā ūdens uzturēšanas laiku (water residence time, WRT) sadales tīklā, ūdens bioloģiskās stabilitātes izmaiņas, kā arī NOM koncentrācijas izmaiņas gan dzeramajā ūdenī, gan ūdensvadu nogulumos (loose deposits, LD). Iegūtie rezultāti parādīja, ka palielinoties ūdens uzturēšanas laikam sadales tīklā, palielinās kopēja organiska oglekļa (total organic carbon, TOC) koncentrācija ūdenī un samazinās dzeramā ūdens bioloģiskā stabilitāte. Nogulumi no sadales tīkla satur augstas koncentrācijas dažādu organisko vielu un to daudzums ir atkarīgs no cauruļu materiāla. Turklāt, sadales tīklā notiek organisku vielu škīšanas procesi gan no nogulumiem, gan no cauruļu materiāla. Eksperimentāli iegūti rezultāti parādīja, ka augstas NOM koncentrācijas veido traucējošo fonu vairākām analīzēm, piemēram, Furje transformācijas infrasarkanā spektroskopija (FT-IR), kuras izmantojot, būtu iespējams ātri noteikt un identificēt bioloģisko piesārņojumu dzeramajā ūdenī.
Atsauce Tihomirova, Kristīna. Natural Organic Matter Removal from Water and Its Influence on the Water Quality in Distribution Network. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2011. 169 lpp.
Kopsavilkums Kopsavilkums
ID 10286