Μελέτη εναλλακτικών ενώσεων του σιδήρου στην επεξεργασία επιφανειακού νερού με σκοπό την πόσιμη χρήση
Creators: name: Στρατίδης, Γεώργιος Μιχαήλ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Κροκίδωση/Συσσωμάτωση
Κροκιδωτικά σιδήρου/αργιλίου
Επεξεργασία νερού
Coagulation/Flocculation
Iron/Aluminum coagulants
Water treatment

description: Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της χρήσης ενώσεων του σιδήρου (Fe) στην επεξεργασία επιφανειακού νερού με σκοπό την πόσιμη χρήση, ως εναλλακτικά αντιδραστήρια του χλωριούχου πολυ-αργιλίου (PACl), το οποίο εφαρμόζεται ευρέως σήμερα στις περισσότερες εγκαταστάσεις επεξεργασίας του επιφανειακού νερού. Χρησιμοποιήθηκαν (σε συγκεντρώσεις μετάλλου 1, 2, 3, 4, και 5 mg/L) τόσο απλά (FeCl3, Fe2(SO4)3), όσο και σύνθετα προ-πολυμερισμένα αντιδραστήρια κροκίδωσης με βάση το Fe (PFCl, PFS), με στόχο την απομάκρυνση της φυσικής οργανικής ύλης (Natural Organic Matter, NOM), μέσω της μέτρησης UV254nm, των αιωρούμενων στερεών σωματιδίων, μέσω της μέτρησης της θολότητας, αλλά και του υπολειμματικού μετάλλου (Fe ή Al) σε δείγματα προσομοιωμένου επιρρυπασμένου επιφανειακού νερού μετά την επεξεργασία τους με τα κροκιδωτικά. Για τη διεξαγωγή των πειραμάτων κροκίδωσης, τα οποία διεξήχθησαν σε συσκευή jar-test, χρησιμοποιηθήκαν δύο τύποι επιρρυπασμένου επιφανειακού νερού, το οποίο περιείχε χουμικό οξύ (προσομοίωση NOM) και καολίνη (προσομοίωση αιωρούμενων στερεών σωματιδίων). Μετά την κροκίδωση/συσσωμάτωση, έλαβε χώρα διήθηση για το διαχωρισμό των καθιζανόντων στερεών από το διαυγασμένο υγρό, στο οποίο μετρήθηκαν η απορρόφηση UV στα 254 nm, η θολότητα και η συγκέντρωση υπολειμματικού μετάλλου. Από τα μεγέθη αυτά, η απορρόφηση UV στα 254 nm και η θολότητα μετρήθηκαν επίσης μετά από απευθείας διήθηση του αρχικού επιρρυπασμένου επιφανειακού νερού, με σκοπό να εξεταστεί η αναγκαιότητα διενέργειας κροκίδωσης/συσσωμάτωσης, πριν από τη διεργασία της διήθησης. Οι αναλυτικές τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν περιλάμβαναν τον προσδιορισμό της απορρόφησης UV στα 254 nm με φασματοφωτόμετρο UV/Vis, τη μέτρηση της θολότητας με θολερόμετρο και τον φασματοφωτομετρικό προσδιορισμό του υπολειμματικού Fe και Al. Στόχος ήταν να εξεταστεί η ενδεχόμενη αντικατάσταση του συμβατικού αντιδραστηρίου PACl με κροκιδωτικά του Fe, η οποία θα είναι ευεργετική, αφού η χρήση των κροκιδωτικών του Al συνδέεται με την πιθανή παρουσία αυξημένων συγκεντρώσεων υπολειμματικού Al στο επεξεργασμένο νερό, οι οποίες εγκυμονούν σοβαρούς κινδύνους για την ανθρώπινη υγεία.
description: The purpose of the present thesis is the investigation of iron (Fe) compounds during surface water treatment for potable use, as alternatives to polyaluminum chloride (PACl), which is nowadays widely used in most surface water treatment plants. Both simple (FeCl3, Fe2(SO4)3) and complex pre-polymerized Fe-based coagulants (PFCl, PFS) were used (at metal doses of 1, 2, 3, 4 and 5 mg/L) to remove the Natural Organic Matter (NOM), by measuring UV absorbance at 254 nm, and the suspended solids, by measuring turbidity. Residual metal (Fe or Al) in the clean water was also measured after the treatment with coagulants. Two types of simulated surface water, containing humic acid (for simulating NOM) and kaolin (for simulating suspended solids), were used to perform the coagulation experiments in a jar-test apparatus. After coagulation/flocculation, filtration was performed to separate the solids from the clarified water, which was measured for UV absorption at 254 nm, turbidity and residual metal concentration. UV absorption at 254 nm and turbidity were also measured after direct filtration of the simulated surface water samples in order to examine the necessity for coagulation/flocculation prior to filtration. Analytical techniques included the determination of UV absorption at 254 nm with a UV/Vis spectrophotometer, the measurement of turbidity with a turbidity meter and the spectrophotometric determination of residual Fe and Al. The present study aims to consider the possible replacement of the conventional PACl reagent with Fe coagulants during water treatment, since the use of Al coagulants has been recently associated with the possible presence of increased residual Al in the treated water, posing serious health risks.