Techniki przyspieszania naturalnego wpracownia złóż do usuwania manganu
Inne wytłumaczenie tego zjawiska może wiązać się z dłuższym czasem kontaktu wody ze złożem (prawdopodobnie jest to podstawowa przyczyna szybszego wpracowania filtrów) w wyniku czego bakterie manganowe wykorzystujące dopływający z wodą surową mangan dwuwartościowy mają więcej czasu na jego utlenienie do nierozpuszczalnego MnO2. Poza tym przepływ wolny (z niską prędkością filtracji) pozwala na dokładniejsze „odcedzenie" bakterii na złożu, przez co prawdopodobieństwo ich zatrzymania rośnie. Są to oczywiście tylko przypuszczenia, nie mniej fakt, skrócenia czasu wpracowania złoża przy niskiej prędkości filtracji udało się potwierdzić w badaniach w skali pilotowej i technicznej
By nie być gołosłownym poniżej zostanie przytoczony przebieg procesu wpracowania złoża chalcedonitowego do usuwania manganu (zgodnie z omówioną metodą).
Dla porównania na wykresie zamieszczono krzywą obrazujacą przebieg procesu wpracowania złoża chalcedonitowego do usuwania manganu ze stałą prędkością filtracji równą 6,0 m/h. Od początku pracy złoża nastawiono taką właśnie prędkość, trzymając się jednocześnie cyklu płukania równego siedem dni. Jak widać na wykresie czas wpracowania wyniósł w tym przypadku ok. 52 dni, przy czym cały okres wpracowania można by podzielić na dwie fazy:
fazę stałego stężenia manganu w filtracie (w tym przypadku wynoszącego ok. 0,20 mgMn/L) przez czas ok. 25 dni,
fazę zauważalnego, przyspieszającego zmniejszania stężenia manganu w filtracie, aż do osiągnięcia stężenia manganu zgodnego z polską normą (okres również ok. 25 dni).
Wyniki te zostały potwierdzone w późniejszych badaniach, w których również udało się wyodrębnić dwie charakterystyczne fazy wpracowania złoża.
Omawiana metoda zakładała wpracowanie złoża chalcedonitowego z bardzo niską prędkością filtracji równą 1,0 m/h. Wpracowanie prowadzono w stosunkowo długich ok. 12,0 dniowych cyklach filtracyjnych i właściwie już po ok. 13,0 dniach można było zauważyć stopniowe zmniejszanie wartości manganu w filtracie aż do osiągnięcia stężenia wymaganego polską normą po czasie już ok. 22,0 dni. Również w tym przypadku wyraźnie można odróżnić fazę stabilnego stężenia manganu w filtracie, oraz fazę zmniejszania wartości tego wskaźnika.
Po uzyskaniu wpracowania złoża dla prędkości filtracji równej 1,0 m/h podniesiono dwukrotnie jej wartość (wcześniej płucząc złoże). Okazało się, że zaraz po włączeniu filtra do pracy stężenie manganu nieco wzrosło (do ok. 0,065 mgMn/L), by szybko, w ciągu niespełna 3 dni znowu uzyskać wartość niższą, niż zakłada polska norma.
Wypłukano zatem ponownie złoże i nastawiono prędkość filtracji na dwukrotnie większą wartość – tj ok. 4,0 m/h. W tym przypadku sytuacja się powtórzyła – tj pomimo początkowego skoku stężenia manganu w filtracie znów po ok. 3 dniach stężenie Mn wróciło do normy. I jeszcze raz powtórzono zabieg zwiększenia prędkości filtracji – tym razem do 8,0 m/h. Uzyskano oczywiście ten sam efekt – zgodnie z wykresem 24. W sumie po ok. 40,0 dniach wpracowania wyniki stężenia manganu osiągnęły polską normą przy prędkości 8,0 m/h, gdzie w przypadku pierwszej metody (wpracowania ze stałą prędkością filtracji) dla 6,0 m/h potrzebne były ponad 52,0 dni.
Różnice te może nie są wielkie, ale świadczą o tym, że na proces wpracowania złoża do usuwania manganu ma wpływ prędkość filtracji, i można pokusić się o stwierdzenie, że im jest ona niższa, tym wpracowanie przebiega szybciej.
Tezę tę starano się potwierdzić w praktyce. Spróbowano zatem wpracować złoże kwarcowe zasypane do filtra otwartego rozpoczynając od niskich prędkości filtracji. Na obiekcie, na którym przeprowadzano próby, zgodnie z relacją obsługi wpracowanie nastręczało zazwyczaj wielu trudności i rzadko udawało się skrócić ten czas poniżej czterech miesięcy. Z reguły posiłkowano się (z różnym powodzeniem) związkami alkalizującymi i nadmanganianem potasu.
Świeżo zasypane złoże kwarcowe zachlorowano i po wypłukaniu włączono do pracy na niską prędkość filtracji wynoszącą ok. 1,5 m/h. Mimo, iż wodę ujmowaną na omawianej stacji cechowała znaczna zawartość manganu i biorąc pod uwagę przedstawione na wykresie 2 krzywe, zgodnie z którymi stężenie manganu w pierwszej fazie filtracji nie ulega większym zmianom, stwierdzono, że przy tak niskiej wydajności filtra nie powinno dojść do pogorszenia jakości całej uzdatnianej wody (z wszystkich pracujących filtrów), dlatego wodę z filtra wpracowywanego kierowano do zbiornika wody czystej.
Na wykresie poniżej przedstawiono postęp procesu wpracowania złoża kwarcowego do usuwania manganu zgodnie z omówioną wcześniej metodą zwiększania prędkości filtracji.
Czas wpracowania nie był może tak imponujący jak w przypadku złoża chalcedonitowego, ale prawdopodobnie wiąże się to z omówionym wcześniej faktem porowatości chalcedonitu sprzyjającej zasiedlaniu złoża bakteriami manganowymi. Porowatości tej nie posiada kwarc. Niemniej jednak, jak wspomniano wcześniej, wpracowanie innych filtrów na omawianym wodociągu, przy stosowaniu chemicznych substancji wspomagających trwało zawsze nie krócej niż ok. czterech miesięcy, przy czym, podczas stosowania nadmanganianu potasu oraz substancji alkalizujących (takich jak np. wodorotlenek sodu) woda przefiltrowana kierowana była do odpływu (generując niepotrzebne koszty). Po uzyskaniu pełnego wpracowania (przy 1,5 m/h), które nastąpiło po ok. 36 dniach filtracji podjęto decyzję o dwukrotnym zwiększeniu prędkości filtracji. Mimo przejściowego wzrostu stężenia manganu (widocznego na wykresie 2) szybko wróciło ono do normy – w ciągu zaledwie kilku dni). Ostatecznie tą metodą udało się całkowicie wpracować zupełnie świeże złoże kwarcowe. Na dzień dzisiejszy filtr pracuje bardzo dobrze, uzyskując doskonałą sprawność w usuwaniu manganu, którą rozpoznać można przede wszystkim po wynikach analiz oraz pośrednio podczas obserwacji popłuczyn. Zadaj pytanie, skomentuj artykuł, przedstaw swoje doświadczenia.