Aggregation reactions of chitosan in drinking water treatment

Diplomová práce se zabývá úpravou povrchových vod s obsahem huminových látek. Nejpoužívanější metodou úpravy povrchové vody je koagulace s následnou separací vzniklých agregátů. V tomto případě byla při koagulaci sledována pouze perikinetická fáze koagulace, kdy tvorba agregátů probíhá výhradně vlivem Brownova pohybu, tj. bez vlivu míchání. Separace vzniklých agregátů byla prováděna centrifugací. Série koagulačních pokusů byly prováděny za laboratorních podmínek s uměle připravenou modelovou vodou, jejímž základem byl koncentrát huminové vody z přírodního rašeliniště. Za těchto podmínek byl sledován především vliv teploty na průběh koagulace, v rozsahu teplot 5 až 22 °C. Jako koagulační činidlo byl použit biopolymer chitosan, který u nás v praxi v současné době stále ještě není využíván. U tohoto koagulantu nebyl pozorován nijak výrazný vliv teploty. Pro ověření, zda je možné vliv teploty sledovat centrifugačním koagulačním testem, byla série pokusů zopakována s použitím síranu hlinitého a železitého, což jsou v praxi běžně používaná koagulační činidla. Vliv teploty u nich byl zkoumán již dříve na poloprovozním modulu. Účinnost koagulace byla hodnocena na základě zbytkových absorbancí (při 254 a 387 nm) a pro optimální dávku byla navíc stanovena hodnota CHSK manganistanovou metodou. V případě hlinitého a železitého koagulantu byla účinnost koagulace dále posuzována i na základě koncentrací zbytkového koagulantu. U každého z použitých koagulantů byla nejprve provedena série pokusů při laboratorní teplotě, jejichž cílem bylo nalezení nejvhodnější doby agregace pro určení optimální dávky koagulantu. Účinnost koagulace byla vyhodnocena pro dobu agregace 10, 40 a 120 minut. Na základě naměřených hodnot byla pro měření za snížené teploty vybrána jako optimální doba agregace 40 minut. Na závěr bylo provedeno srovnání použitých koagulantů při jednotlivých teplotách.The diploma thesis deals with treatment of surface waters containing humic substances. The most often used method of surface water treatment is coagulation with subsequent separation of aggregates. In this study, only perikinetic coagulation phase was studied. It is the phase when aggregates are formed by the Brownian motion only, i.e. without mixing. Separation of the formed aggregates was made by centrifugation. Coagulation tests were made under the laboratory conditions with model humic water. Humic substances were added from a concentrate, which was taken from a natural peatbog. The influence of temperature on the coagulation process was studied, ranging from 5 to 22 °C. Chitosan (natural biopolymer) was used as coagulant. In present, it is not used in Czech water treatment practice yet. No effect of temperature was observed when chitosan was used as coagulant. Influence of temperature was also studied with the use of aluminium and ferrous sulphates, which are used in common praxis as coagulation reagents. Influence of the temperature was observed and is in agreement with previously reported data of pilot-plant experiments by other researchers. Spectroscopic methods were used to evaluate the coagulation efficiency and determine residual concentration of aluminium and ferrous coagulant. Chemical oxygen demand (COD) was determined for optimal doses. At first, coagulation tests were made under the laboratory temperature. This tests determined optimal aggregation time and optimal coagulant dose under low temperature. Afterwards, all coagulants used were compared at given temperatures.