Otsonointiprosessin desinfiointitehon optimointi talousveden ...

More documents

Recommendations

Info

16 vaatiotehon saavuttamisessa. Jos taas n>1, desinfiointikemikaalin pitoisuus määrää inaktivaatiotehon. (Roustan et al. 1991) Chick-Watsonin malli perustuu useisiin yksinkertaistuksiin. Oletuksena on että mikrobipopulaatio on geneettisesti yhtenäistä ja samassa kehitysvaiheessa. Malli olettaa myös että otsonimolekyyli inaktivoi mikrobin heti kohdatessaan sen ”ensimmäisellä osumalla”. Mikro-organismit ovat kuitenkin monimutkaisia rakenteita, joiden inaktivoinnissa täytyy tapahtua useita kuljetusmekanismeja ja kemiallisia reaktioita. (Gyürek & Finch 1998) Hom Hom havaitsi vuonna 1972 että bakteerien log-inaktivaatiotulosten kuvaajat eivät yleensä ole lineaarisia vaan pikemminkin kaarevia. Hän teki empiirisen yleistyksen Chick- Watsonin lakiin: dN dt = −kmNCn t m−1 , (21) integroituna log N N 0 = −kC n T m , (22) missä n ja m ovat kineettisiä parametreja. Homin mallin mukaan inaktivaatiotaso on siis konsentraation ja kontaktiajan epälineaarinen funktio, joka riippuu mallin parametreista n ja m. Malli voi kuvata erilaisia inaktivaatiokäyriä ja kun m=1, se yksinkertaistuu Chick-Watsonin laiksi. Jos m>1, inaktivaatiokäyrän alussa on viivästymä, jos taas m
17 Edellä esitetyissä malleissa on oletuksena ideaalinen tulppavirtausreaktori ja tasainen, muuttumaton desinfiointikemikaalin konsentraatio. Panosreaktoritutkimuksissa desinfiointikemikaalin konsentraatio kuitenkin pienenee kontaktiajan kuluessa, sillä luonnonvedet itsessään kuluttavat tietyn määrän hapettavaa kemikaalin. Etenkin otsonin pysyvyys vedessä voi olla varsin lyhytaikaista, sillä se hajoaa vedessä radikaaleiksi ja reagoi luonnonvesien NOM:n kanssa. Malleissa voidaan ottaa huomioon desinfiointikemikaalin häviäminen, jota voidaan veden oman kulutuksen jälkeen kuvata ensimmäisen kertaluokan reaktiolla. C = C 0 e −k′t , (23) missä C ja C 0 ovat desinfiointikemikaalin konsentraatio hetkellä t ja t=0, ja k’ on 1. kertaluvun häviämisen reaktionopeusvakio. Esimerkiksi Chick-Watsonin laista saadaan konsentraation muutos huomioonottaen log N N 0 = − k k ′ n (C 0 n − C n ). (24) Vastaavasti otsonin hajoaminen kontaktiajan kuluessa panosreaktorissa voidaan ottaa huomioon muissa edellä esitetyissä malleissa. (Gyürek & Finch 1998) Otsonin korkeasta reaktiivisuudesta johtuvan hajoamisen ja hapetusreaktioiden vaikutus otsonipitoisuuden laskuun desinfioinnin aikana voidaan minimoida käyttämällä tutkimuksissa täyssekoitusreaktoria (completely stirred tank reactor, CSTR). Sen avulla otsonijäännös ja veden lämpötila saadaan pidettyä vakiona ja näytteenoton häiritsevä vaikutus vähenee. (Zhou & Smith 1994, 1995) 2.2.3 CT-teoria CT-teoria perustuu Chick-Watsonin lakiin (yhtälö 20). CT-arvo on desinfiointikemikaalin jäännöskonsentraation C ja kontaktiajan T tulo. (Gyürek & Finch 1998). CT-teoriaa käytetään useiden säännösten perustana kuvaamassa desinfiointitehoa. Nämä säännökset ilmoittavat tietyn inaktivaatiotehon saavuttamiseksi tarvittavan CT-arvon. Suomessa ei ole käytössä <strong>talousveden</strong> desinfiointia koskevia CT-säännöksiä, vaan veden mikrobiologinen laadunvalvonta perustuu indikaattoribakteerien pitoisuusrajoihin. Tämä on yleinen käytäntö useissa maissa, sillä on mahdotonta valvoa kaikkia patogeenisia mikro-organismeja. Indikaattoribakteerien käyttö desinfioinnin arvioinnissa on toimiva ratkaisu mikäli torjuttavien patogeenien inaktivaatio on vähintään yhtä tehokasta kuin indikaattoriorganismien inaktivaatio. Kaikissa tapauksissa näin ei kuitenkaan ole. Esimerkiksi Cryptosporidiumin kystat kestävät desinfiointikemikaaleja huomattavasti paremmin kuin yleisin indikaattoribakteeri E. Coli. Tässä tilanteessa indikaattoriorganismien poissaolo ei takaa, että vesi on turvallista juotavaksi. (von Gunten 2003b) Ongelman ratkaisemiseksi voidaan käyttää prosessilähtöistä CT-teoriaa joka perustuu arvioon desinfiontikemikaalin altistuksesta desinfiointireaktorissa. CT-arvo lasketaan aikariippuvana desinfiointikemikaalin konsentraationa (c=f(t)). Kuten yhtälöstä
Page 1 and 2: JOHANNA CASTRÉN OTSONOINTIPROSESSI
Page 3 and 4: iii ABSTRACT TAMPERE UNIVERSITY OF
Page 5 and 6: v SISÄLLYS 1 Johdanto ............
Page 7 and 8: vii TERMIT JA NIIDEN MÄÄRITELMÄT
Page 9 and 10: 1 1 JOHDANTO 1.1 Tutkimuksen tausta
Page 11 and 12: 3 3 2 KIRJALLISUUS 2.1 Otsonin kemi
Page 13 and 14: 5 − d[O 3 ] dt = k ′ [O 3 ] 1 ,
Page 15 and 16: 7 Kuva 2.6 Lämpötilan vaikutus ot
Page 17 and 18: 9 Epäorgaaniset yhdisteet voivat r
Page 19 and 20: 11 Kuva 2.8 Radikaaliketjureaktion
Page 21 and 22: 13 reina, joten reaktioissa saattaa
Page 23: 15 − dN dt = k 1N, (17) josta saa
Page 27 and 28: 19 CT-arvot eivät ole aivan yksise
Page 29 and 30: 21 2.2.5 Otsonin vaikutus eri taudi
Page 31 and 32: 23 viruksiin että DNA-viruksiin on
Page 33 and 34: 25 Kuva 2.12 Lämpötilan vaikutus
Page 35 and 36: 27 Taulukko 2.5 Inaktivaatioteho C.
Page 37 and 38: 29 Moolivirtaus eli aineensiirtovuo
Page 39 and 40: 31 Kuva 2.15 Eri tekijöiden vaikut
Page 41 and 42: 33 Kuva 2.17 Otsonikontaktorin eri
Page 43 and 44: 35 2.4.2 Epäorgaanisten yhdisteide
Page 45 and 46: 37 3 TALOUSVEDEN VALMISTUSPROSESSI
Page 47 and 48: 39 asutusalueilta. Ravinne- ja bakt
Page 49 and 50: Saostus, hiutalointi ja laskeutus E
Page 51 and 52: 43 silla vain muutamasta näytteest
Page 53 and 54: 45 1990-luvulla veden laatu verkost
Page 55 and 56: 47 Kuva 3.3 Vanhankaupungin otsonoi
Page 57 and 58: 49 0,5-0,6 mg/l otsonijäännöksen
Page 59 and 60: 51 ja. Pitkäkosken hiekkasuodatetu
Page 61 and 62: 53 Kuva 3.7 Raakaveden, hiekkasuoda
Page 63 and 64: vettä pH:n säätökemikaalina. Ko
Page 65 and 66: 57 jotka käsittävät koko virtaam
Page 67 and 68: 59 imuputkeen jälkiviipymäaltaan
Page 69 and 70: 61 toisuus oli tasolla 10 4 pmy/ml.
Page 71 and 72: 63 lassa 7 vuorokauden ajan, jonka
Page 73 and 74: 65 Taulukko 4.4 Vakiotilan simuloin
Page 75 and 76:
67 5.2 Merkkiainekokeiden tulokset
Page 77 and 78:
69 Kuvassa 5.3 on esitetty kontakti
Page 79 and 80:
71 sonointitornista otetun näyttee
Page 81 and 82:
73 sonijäännös ennen koetta oli
Page 83 and 84:
75 tiin jo huomattavasti pienemmäl
Page 85 and 86:
77 Desinfiointitehon arviointia han
Page 87 and 88:
79 Taulukossa 5.10 on esitetty linj
Page 89 and 90:
81 Vastaavat kuvaajat kontaktialtai
Page 91 and 92:
83 vastaa todellisuutta. Todennäk
Page 93 and 94:
85 todennäköistä, että suurin o
Page 95 and 96:
87 6 JOHTOPÄÄTÖKSET JA JATKOTUTK
Page 97 and 98:
89 otsonipitoisuutta voi olla tarpe
Page 99 and 100:
91 Farooq, S., Akhlaque, S. 1983. C
Page 101 and 102:
93 LeChevallier M.W., Au, K. (eds.)
Page 103 and 104:
95 Sivaganesan. M., Marinas, B.J. 2
Page 105 and 106:
97 Zhou, H., Smith, D.W. 2000. Ozon
Page 107 and 108:
99 3. torni (mgF/l) 21 0,182 0,055
Page 109 and 110:
101 välisäiliö (mgF/l) 33 0,017
Page 111 and 112:
103 LIITE 2: DESINFIOINTIKOKEIDEN T
Page 113 and 114:
105 LIITE 3: VEDEN LAATU DESINFIOIN
show all

Otsonointiprosessin desinfiointitehon optimointi talousveden ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?