PL214384B1 - Środek do rekultywacji powierzchniowych wód śródlądowych - Google Patents
Środek do rekultywacji powierzchniowych wód śródlądowychInfo
- Publication number
- PL214384B1 PL214384B1 PL388253A PL38825309A PL214384B1 PL 214384 B1 PL214384 B1 PL 214384B1 PL 388253 A PL388253 A PL 388253A PL 38825309 A PL38825309 A PL 38825309A PL 214384 B1 PL214384 B1 PL 214384B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- agent
- water
- agent according
- phosphorus
- group
- Prior art date
Links
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims description 71
- 239000002352 surface water Substances 0.000 title claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 18
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 17
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 6
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 4
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 claims description 2
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 2
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000010451 perlite Substances 0.000 claims description 2
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 76
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 45
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 45
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 45
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 39
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 17
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 16
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 15
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 235000012216 bentonite Nutrition 0.000 description 10
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 10
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 9
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 9
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 6
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 6
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 5
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 4
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 3
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000192710 Microcystis aeruginosa Species 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical class [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N Adamantane Natural products C1C(C2)CC3CC1CC2C3 ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical class [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001477 LaPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000282330 Procyon lotor Species 0.000 description 1
- 241000550081 Renata Species 0.000 description 1
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N aluminium nitrate Chemical class [Al+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 1
- MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate Chemical compound [NH4+].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O MXZRMHIULZDAKC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- UZVHFVZFNXBMQJ-UHFFFAOYSA-N butalbital Chemical compound CC(C)CC1(CC=C)C(=O)NC(=O)NC1=O UZVHFVZFNXBMQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical class [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002604 lanthanum compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000012254 magnesium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052567 struvite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 230000001228 trophic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000925 very toxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Description
(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214384 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 388253 (51) Int.Cl.
C02F 1/28 (2006.01) C02F 1/58 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 15.06.2009 (54)
Środek do rekultywacji powierzchniowych wód śródlądowych
| (73) Uprawniony z patentu: UNIWERSYTET IM. ADAMA MICKIEWICZA, Poznań, PL | |
| (43) Zgłoszenie ogłoszono: 20.12.2010 BUP 26/10 | (72) Twórca(y) wynalazku: |
| (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: | ANDRZEJ GRUZA, Starachowice, PL MATEUSZ KRYZIŃSKI, Brody, PL STANISŁAW PODSIADŁOWSKI, Poznań, PL RYSZARD GOŁDYN, Poznań, PL |
| 31.07.2013 WUP 07/13 | RENATA DONDAJEWSKA, Poznań, PL |
| (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Wojciech Lisiecki |
PL 214 384 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest środek do rekultywacji powierzchniowych wód śródlądowych, w szczególności do redukcji nadmiaru rozpuszczalnych związków fosforu, jak również jonów amonowych.
Jednym z głównych zanieczyszczeń wód śródlądowych stymulujących nadmierny rozwój fitoplanktonu, w tym w szczególności sinic, powodującego tzw. zakwity wody, jest nadmierna zawartość rozpuszczalnych w wodzie związków fosforu i azotu. Ich źródłem jest spływ niedostatecznie oczyszczonych ścieków oraz wód zawierających zanieczyszczenia przestrzenne, zwłaszcza pochodzące z terenów użytkowanych rolniczo m.in. wpływ nawozów sztucznych i gnojowicy. Obecność wysokich stężeń w wodzie azotu amonowego jest szczególnie niebezpieczna dla fauny wodnej, w tym ryb, ponieważ wzrost odczynu pH występujący w trakcie zakwitów wody powoduje przechodzenie jonów amonowych w wolny amoniak, bardzo toksyczny dla zwierząt. Wysoki stosunek azotu amonowego do azotanowego w wodzie sprzyja też dominacji sinic nad innymi grupami fitoplanktonu, co jest niekorzystne dla użytkowników wody, ze względu na produkcję toksyn przez wiele gatunków sinic.
Znane są metody obniżania zawartości rozpuszczalnych związków fosforu, co wpływa na ograniczenie rozwoju fitoplanktonu i poprawę jakości wody. Polegają one na wprowadzaniu do toni lub na dno zbiornika wodnego roztworów substancji przyczyniających się do inaktywacji fosforu. Zastosowanie znalazły tutaj w szczególności związki żelaza, których mechanizm działania jest dwojakiego rodzaju. Pierwszy mechanizm polega na hydrolizie związków żelaza do wodorotlenków, czemu sprzyja pH typowe dla zbiorników eutroficznych. Wodorotlenki żelaza przy odpowiednim potencjale redox sorbują związki fosforu oraz tworzą nierozpuszczalne połączenia opadające na dno zbiorników wodnych. Po zsedymentowaniu związki te tworzą na osadach dennych warstwę pokrywającą o dużym kompleksie sorpcyjnym, umożliwiającym immobilizację fosforanów wydzielanych z osadów dennych.
Sorpcja jonów fosforanowych na wodorotlenku żelaza Fe3+ zachodzi pod warunkiem, że potencjał redox środowiska jest wyższy niż 200 mV. Najkorzystniejsze warunki dla sorpcji występują przy potencjale redox powyżej 300 mV. Przy potencjale redox pomiędzy 200 a 300 mV następuje częściowa desorpcja jonów fosforanowych na skutek częściowej przemiany nierozpuszczalnego wodorotlenku żelaza Fe3+ do rozpuszczalnego wodorotlenku Fe2+, co w zależności od stanu początkowego hamuje sorpcję jonów fosforanowych lub przyspiesza częściową ich desorpcję. Potencjał redox utrzymuje się na poziomie powyżej 200 mV w obecności odpowiedniej ilości tlenu lub jonów azotanowych.
Obniżenie wartości potencjału oksydo-redukcyjnego następuje w wyniku zużywania tlenu rozpuszczonego w wodzie w procesie rozkładu materii organicznej, prowadzonego przez mikroorganizmy. Im większa jest żyzność zbiornika, tym większa w nim ilość materii organicznej, a co za tym idzie większa ilość tlenu jest zużywana na procesy rozkładu, co w dalszym ciągu powoduje obniżenie potencjału redox.
Drugi mechanizm sorpcji jonów fosforanowych polega na wytrącaniu się nierozpuszczalnych fosforanów żelaza Fe3+, przy czym ilość wiązanego w ten sposób fosforu jest wielokrotnie mniejsza niż fosforu sorbowanego przez wodorotlenki.
W opisie patentowym nr DE 1 907 359 ujawniono zastosowanie między innymi chlorków Fe (ll), Fe (lll) i siarczanów Fc (II) i Fc (Ill) jako źródeł jonów żelaza, które na skutek hydrolizy tworzą flokuły Fc(OH)3, na których adsorbowane są jony fosforanowe. Flokuły te tworzą koloidalny osad. Chlorki i siarczany Fc (ll) można stosować tylko w przypadku gdy potencjał redox, w którym są stosowane, jest wysoki.
Do uzdatnienia wody pitnej i oczyszczania ścieków, powszechnie stosowany jest chlorowany siarczan żelaza FeClSO4 jako koagulant wiążący nadmiar fosforu. Jest on również wykorzystywany jako koagulant w zabiegach rekultywacji zbiorników wodnych, łącznie z natlenianiem wody, na przykład w roku 1992 zastosowano go w rekultywacji jeziora Krupunder w Niemczech (Jaeger D., 1994, Effects of hypolimnetic water aeration and iron-phosphate precipitation on the trophic level of Lake Krupunder, Hydrobiologia 275-276, 1: 433-444). Rekultywacje zbiorników wodnych prowadzi się również znaną metodą Riplox. Metoda Riplox (Ripl W., 1976, Biochemical oxidation of polluted lake sediment with nitrate - a new restoration method. Ambio 5:132-135) polega na stworzeniu w osadach dennych warunków gwarantujących sorpcję jonów fosforanowych poprzez dostarczenie odpowiedniej ilości jonów azotanowych. W tym celu wprowadza się do osadów roztwór Ca(NO3)2 - stymulujący denitryfikację i utrzymujący podwyższony potencjał redox, jednakże w przypadku niedoboru jonów żelaza wprowadza się równocześnie roztwór FeCl3, który w wyniku hydrolizy tworzy Fe(OH)3, natomiast
PL 214 384 B1 w przypadku zbyt niskiego pil stosuje się dodatek zawiesiny Ca(OH)2 - dla podwyższenia pH do optimum dla mikrobiologicznej denitryfikacji.
W opisie patentowym nr EP 1 242 315 ujawniono sposób i kompozycję do rekultywacji zbiorników wodnych w postaci koloidu o wzorze (FeOOH)n, otrzymywanym na drodze reakcji między azotanem żelaza (III) oraz wody utlenionej w obecności zasady, którą stanowią wodorotlenki jedno-, dwulub trójwartościowych metali. Preferowane jest użycie wodorotlenków wapnia i magnezu ze względu na ich zdolności do wiązania węglanów, siarczanów i fosforanów w związki trudno rozpuszczalne.
3Koloid zawiera jon azotanowy NO33- oraz tlen, które są następnie powoli uwalniane, regulując potencjał redox na powierzchni osadu dennego. Zapobiega to:
(i) powstawaniu siarkowodoru w warunkach beztlenowych i (ii) redukcji żelaza z Fe3+ na Fe2+, a przez to rozpuszczaniu związków z fosforem, a ponadto stwarza warunki do wiązania fosforanów z żelazem i jego wodorotlenkami.
W odmianie tego wynalazku obok azotanu żelaza (III) stosuje się azotany glinu.
We wszystkich znanych metodach w których stosowane są hydrolizujące związki żelaza powstające flokuły wodorotlenku Fe szybko sedymentują i tworzą na powierzchni osadu utrudniającą wymianę gazów zwartą warstwę, która stanowi barierę zapobiegającą wydzielaniu się fosforanów i wiążącą je ze związkami żelaza, jednakże warstwa ta wywiera niekorzystny wpływ na życie organizmów w strefie przydennej, a ponadto po zgromadzeniu się pod nią nadmiernej ilości gazów może następować wynoszenie jej ku powierzchni wody.
W opisach patentowych nr EP 1 012 123 i nr US 6 350 383 ujawniono środek do rekultywacji ® zbiorników wodnych, znany pod nazwą handlową Phoslock®. Preparat ten jest zmodyfikowaną gliną, będącą mieszaniną bentonitu (95%) oraz związanego z nim lantanu (5%), na drodze wymiany kationów na kation lantanowy La3+. Połączenia lantanu z fosforem, w szczególności rabdofan LaPO4*nH2O wykazują wyjątkową stabilność chemiczną i niewrażliwość na zmiany potencjału oksydoredukcyjnego w warunkach naturalnych, co immobilizuje fosfor w osadzie dennym, czyniąc go niedostępnym dla fitoplanktonu. Preparat jest wprowadzany do powierzchniowej warstwy wód zbiorników jako proszek lub jako zawiesina i opadając tworzy na powierzchni osadu barierę uniemożliwiającą wydzielanie fosforu i jednocześnie wiążącą go z wody. Wadą tego środka są wysokie koszty oraz ograniczony dostęp do związków lantanu.
Celem wynalazku było opracowanie środka do rekultywacji wód śródlądowych o dużej efektywności i długotrwałości działania oraz umożliwiającego proste i łatwe wprowadzanie do toni zbiorników wodnych.
Środek według wynalazku jest granulatem lub posiada postać pasty i zawiera nośnik zmieszany z rozpuszczalnymi solami żelaza trójwartościowego, azotanami oraz ewentualnie z dodatkiem środków zlepiających oraz soli wapnia i magnezu.
Na 100 części wagowych nośnika przypada od 5 do 40 części wagowych jonów Fe3+ w postaci soli wybranych z grupy: chlorek, siarczan, azotan oraz ich mieszaniny oraz od 1 do 100 części wagowych jonu azotanowego NO3- w postaci soli wybranych z grupy Ca(NO3)2, Mg(NO3)2, Fe(NO3)3, NaNO3, KNO3 oraz ich mieszaniny. Środek w postaci pasty zawiera dodatkowo od 5 do 28% wody.
Środek według wynalazku może zawierać dodatkowo inne, niż wyżej wymienione, sole wapnia i/lub magnezu wybrane z grupy CaCl2, Ca(OH)2, MgCl2 i Mg(OH)2 w ilości od 0 do 70 części wagowych na 100 części nośnika.
Jako nośnik stosuje się minerały wybrane z grupy: naturalne glinokrzemiany, perlit ekspandowany, ziemia okrzemkowa lub ich mieszaniny. Spośród naturalnych glinokrzemianów szczególnie korzystne jest stosowanie minerałów zawierających jako główne składniki jeden lub kilka minerałów z grupy: kaolin, montmorylonit, illit, haloizyt. W szczególności korzystne jest stosowanie bentonitów.
Jako środek zlepiający można stosować dowolną substancje umożliwiającą zlepienie poszczególnych składników przy czym najkorzystniejsze jest stosowanie środków wybranych z grupy: wodorotlenek wapnia, skrobia naturalna, skrobia modyfikowana, celuloza modyfikowana, polimery akrylowe, poliuretany lub ich mieszaniny. Środek zlepiający stosuje się w ilości nie większej niż 3% wagowych środka.
W zbiornikach eutroficznych gdzie występują duże ilości związków amonowych, korzystne jest stosowanie środka według wynalazku zawierającego azotan magnezu lub dodatkowo inny z wyżej wyszczególnionych związków magnezu.
PL 214 384 B1
Wprowadzenie jonów magnezowych do środowiska w którym występują jony amonowe umożliwia wytrącanie fosforanu amonowo-magnezowego (NH4)Mg[PO4]6 · H2O, który jest jednym z najefektywniejszych związków wiążących jony amonowe w formie nierozpuszczalnych kompleksów.
Środek według wynalazku w postaci granulatu uzyskuje się znanymi metodami.
Odpowiednią ilość zmielonego bentonitu o wielkości ziarna nie większej niż 1,5 mm umieszcza się w mieszalniku bębnowym, a następnie dodaje się kolejno zmielone sole żelaza oraz azotan o cząstkach mniejszych niż 0,5 mm. W przypadku stosowania wysuszonych składników dodaje się niewielką ilość wody w celu ułatwienia granulacji.
Po dokładnym wymieszaniu i uzyskaniu jednorodnej mieszaniny, przenosi się ją do urządzenia granulującego. W zależności od wielkości granul i innych parametrów fizyko-mechanicznych stosuje się różne urządzenia granulujące. Na przykład, urządzenie do granulacji metodą ciśnieniową przez wyciskanie i odcinanie powstających peletów.
Granule o średnicy od 10 do 20mm po odsianiu na sicie o oczku 4 mm pakuje się do pojemników transportowych (np. worków z folii).
Również środek w postaci pasty uzyskuje się znanymi metodami.
Odpowiednią ilość zmielonego bentonitu o granulacji nie większej niż 1,5 mm umieszcza się w mieszarce i dodaje kolejno roztwór lub roztwór z zawiesiną soli żelaza III w recepturowej ilości wody oraz sole magnezu i azotany zmielone do granulacji poniżej 0,5 mm. Po dokładnym wymieszaniu otrzymaną pastą umieszcza się w pojemnikach transportowych.
Środek według wynalazku rozsiewa się na powierzchni zbiornika wodnego. Granulat stosunkowo szybko opada na dno zbiornika i dopiero wówczas rozpoczyna się zasadniczy etap rozpuszczania soli zawartych w granulacie. Tylko niewielka część soli zawartych w granulacie ulega rozpuszczeniu w trakcie opadania/sedymentacji. Granulki opadają na dno i w wyniku wysycania się wodą z otoczenia tracą swój pierwotny kształt, przyjmując postać kopczyka, w okolicy którego występuje duże stężenie soli wprowadzonych w granulacie.
Środek w postaci pasty dozowany jest do toni zbiornika wodnego z urządzenia pływającego, zaopatrzonego w aplikator, metodą wyciskania przez kalibrowane otwory o odpowiedniej długości pelety są odcinane urządzeniem odcinającym lub odrywają się od wstęgi wyciskanej pasty pod wpływem siły grawitacji i opadają do wody. Pelety pasty podobnie jak granule opadają na dno i dalszy mechanizm działania jest podobny.
Ze względu na większy ciężar właściwy pasty jej pelety sedymentują szybciej niż granulat, co jest korzystne, zwłaszcza w przypadku jezior głębokich.
W wyniku reakcji pomiędzy związkami żelazowymi uwolnionymi z granulatu lub pasty a wodą, wytrącają się nierozpuszczalne wodorotlenki żelazowe oraz w mniejszym stopniu nierozpuszczalne sole żelazowe kwasów fosforowych, w szczególności kwasu ortofosforowego.
Nierozpuszczalne związki żelaza adsorbują związki fosforanowe, obniżając zawartość rozpuszczalnych związków fosforu w toni zbiornika wodnego.
Wytrącone flokuły związków żelaza z zaadsorbowanymi związkami fosforu wchodzą w skład kompleksu sorpcyjnego osadów dennych.
Stabilność adsorpcji związków fosforanowych przez kompleks sorpcyjny osadów dennych zależy od potencjału redox. Im wyższy potencjał redox tym stabilniejsze są nierozpuszczalne związki żelaza (III), gwarantujące adsorpcję fosforanów. W miarę jego spadku poniżej wartości 300 mV wzrasta stopień desorpcji związków fosforu do toni wodnej.
Dzięki powolnemu uwalnianiu azotanów, ze środka według wynalazku, potencjał redox w pobliżu flokuł związków żelaza z zaadsorbowanymi związkami fosforu utrzymuje się pracz długi okres na poziomie gwarantującym brak lub niewielką desorpcję związków fosforu.
Działanie środka według wynalazku przedstawiono w przykładach, które obrazują mechanizm działania środka ale nie ograniczają zakresu jego stosowania.
P r z y k ł a d 1
W mieszalniku rozpuszczono w wodzie:
1) 26,1 g chlorku żelaza III FeCI3,
2) 18,1 g azotanu wapnia Ca(NO3)2 (w tym 13,7 g NO3),
3) 3,7 g chlorku magnezu MgCl2, a następnie dodano partiami 40 g bentonitu stale mieszając aż do uzyskania jednorodnej masy o konsystencji pasty. Po wysuszeniu produkt rozdrobniono na granule wielkości 3-5 mm.
PL 214 384 B1
P r z y k ł a d 2
W mieszalniku rozpuszczono w wodzie:
1) 21,7 g chlorku żelaza III FeCl3,
2) 15,1 g azotanu wapnia Ca(NO3)2 (w tym 11,4 g NO3),
3,1 g chlorku magnezu MgCl2, a następnie dodano partiami 50 g bentonitu stale mieszając aż do uzyskania jednorodnej masy o konsystencji pasty zawierającej 20% wody. Po wysuszeniu produkt rozdrobniono na granule o wielkości 3-5 mm.
P r z y k ł a d 3
W mieszalniku rozpuszczono w wodzie:
) 17,4 g chlorku żelaza III FeCl3,
12,1 g azotanu wapnia Ca(NO3)2 (w tym 9,1 g NO3),
2,5 g chlorku magnezu MgCl2, a następnie dodano partiami 40 g bentonitu stale mieszając aż do uzyskania jednorodnej masy o konsystencji pasty zawierającej 20% wody. Przy pomocy szpatułki formowano granule pasty o wielkości 3-5 mm.
P r z y k ł a d 4
W mieszalniku rozpuszczono w wodzie:
21,7 g chlorku żelaza III FeCl3,
15,1 g azotanu wapnia Ca(NO3)2 (w tym 11,4 g NO3), a następnie dodano partiami 50 g bentonitu stale mieszając aż do uzyskania jednorodnej masy o konsystencji pasty. Po wysuszeniu produkt rozdrobniono na granule wielkości 3-5 mm.
P r z y k ł a d 5
W mieszalniku rozpuszczono w wodzie:
17,4 g chlorku żelaza III FeCl3,
12,1 g azotanu wapnia Ca(NO3)2 (w tym 9,1 g NO3), a następnie dodano partiami 40 g bentonitu stale mieszając aż do uzyskania jednorodnej masy o konsystencji pasty zawierającej 20% wody. Przy pomocy szpatułki formowano granule wielkości 3-5 mm.
P r z y k ł a d 6
W mieszarce bębnowej umieszczono 58,4 kg bentonitu a następnie dodano rozdrobnione do wielkości cząstek nic większych niż 1 mm pozostałe składniki FcCl3 x 6H2O w ilości 35,2 kg, 5,4 kg MgCl2 oraz 1 kg NaNO3. Mieszano około 15 minut do uzyskania jednorodnej mieszaniny, a następnie poddano granulacji w granulatorze sitowym o wielkości oczek 10 mm. Po granulacji odsiano na sicie o wielkości oczek 4 mm. Przesiew zawrócono do ponownej granulacji, a gotowy granulat zapakowano w worki foliowe.
P r z y k ł a d 7
Krótkoterminowy wpływ środka na stężenie fosforu w wodzie nadosadowej przetestowano w laboratorium z zastosowaniem środka według przykładu 1, w stałych warunkach termicznych (16°C), bez dostępu światła. Test prowadzono w zlewkach o objętości 1,0 l, o średnicy 10 cm, w których umieszczano 200 ml ujednorodnionego osadu dennego pobranego z profundalu jeziora Rusałka (z głębokości 7 m), zalewanego 600 ml wody pobranej z tego samego jeziora z głębokości 1 m nad dnem. Przeprowadzono cztery równoległe testy w trzech równoczesnych powtórzeniach.
2
D1 - 0,05 g środka (6,4 g/m2 powierzchni dna),
D2 - 0,15 g środka (19,2 g/m2),
D3 - 0,50 g środka (64 g/m2),
K - bez środka.
Przygotowane próbki osadów i wody pozostawiono na 24 godziny bez dostępu światła i w temperaturze 16°C. Test rozpoczynano następnego dnia po nałożeniu osadów i zalaniu ich wodą, pobierając wyjściowe próbki wody i oznaczano stężenie początkowe fosforanów.
Następnie, na powierzchnie wody rozsiano odpowiednią ilość środka w postaci granulatu.
W kolejnych dniach oznaczano stężenie fosforanów rozpuszczonych w wodzie (po pobraniu próbki uzupełniano wodę taką samą objętością wody jeziornej, o znanym stężeniu fosforu rozpusz2 czonego). Wyniki przeliczano na 1 m2 powierzchni dna. Kolejne wartości stężeń fosforanów porównywano z wartością początkową. Na diagramie 1 przedstawiono różnice pomiędzy wartością początkową, a oznaczoną w danym dniu.
PL 214 384 B1
Przez cały czas trwania testu stężenie tlenu w wodzie wszystkich zlewek utrzymywało się od 2 do 3 mg O2/I, zapewniając utrzymywanie się warunków utleniających na powierzchni osadów. W części próbek wody, od 2 dnia, zaobserwowano wzrost stężenia fosforanów spowodowany uwalnianiem się fosforanów z osadów.
Po 11 dniach stężenie fosforu rozpuszczonego w teście kontrolnym (K) wyraźnie wzrosło w stosunku do stężenia wyjściowego, wskazując na jego uwalnianie się z osadów dennych w ilości średnio 72,8 mg P/m2.
W tym samym czasie w teście z pierwszą dawką środka (D1) z dna uwalniała się mniejsza ilość 22 fosforu - średnio 58,2 mg P/m2, z drugą dawką środka (D2) jedynie 24,4 mg P/m2, natomiast z trzecią dawką (D3) - stężenie w wodzie wyraźnie zmalało, świadcząc o pobraniu i skumulowaniu przez osady 45,4 mg P/m2.
Wyniki testu wskazują na ograniczenie pracz środek możliwości uwalniania fosforu z osadów do toni wodnej. Intensywność oddziaływania środka uzależniona była od zastosowanej dawki na jednostkę powierzchni dna.
P r z y k ł a d 8
Krótkoterminowy wpływ środka na stężenie fosforu w wodzie nadosadowej przetestowano w laboratorium z zastosowaniem środka według przykładu 2, w stałych warunkach termicznych (16°C), bez dostępu światła.
Test prowadzono w zlewkach o objętości 1,0 l, o średnicy 10 cm, w których umieszczano
200 ml ujednorodnionego osadu dennego pobranego z litoralu jeziora Rusałka (z głębokości 2 m), zalewanego 600 ml wody pobranej z tego samego jeziora z głębokości 1 m nad dnem.
Przeprowadzono cztery równoległe testy w trzech równoczesnych powtórzeniach.
2
D1 - 0,05 g środka (6,4 g/m2 powierzchni dna),
D2 - 0,15 g środka (19,2 g/m2),
D3 - 0,50 g środka (64 g/m2),
K - bez środka.
Test oraz oznaczenia stężenia fosforu przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 7.
Wyniki przedstawiono na diagramie 2.
PL 214 384 B1
-25 J00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 dni
Diagram 2,
Stężenie tlenu w wodzie utrzymywało się pracz cały czas trwania testu na dość ustabilizowanym poziomie, między 3 i 4 mg O2/l.
Od początku trwania testu stężenie fosforanów rozpuszczonych we wszystkich zlewkach zaczęło ulegać zmniejszeniu, wskazując na ich pobieranie i kumulowanie w osadach dennych.
2
W teście kontrolnym bez środka (K) skumulowaniu uległo 12,7 mg P/m2, w teście z dawką 22 pierwszą środka (D1) - 15,6 mg P/m2, z dawką drugą (D2) - 19,1 mg P/m2, natomiast z dawką trzecią (D3) 21,4 mg P/m2.
Zastosowanie środka wyraźnie zwiększyło więc zdolność kumulowania fosforu w osadach dennych, przy czym zdolność ta rosła wraz ze wzrostem zastosowanej dawki środka.
Osady pobrane ze zbiornika z niewielkiej głębokości (2 m) posiadają naturalne właściwości sorpcyjne względem fosforu, co skutkuje spadkiem stężenia fosforu również w wodzie testu kontrolnego.
P r z y k ł a d 9
Krótkoterminowy wpływ środka na stężenie fosforu w wodzie nadosadowej przetestowano w laboratorium z zastosowaniem środka według przykładu 3, w stałych warunkach termicznych (16°C), bez dostępu światła.
Test prowadzono w zlewkach o objętości 1,0 l, o średnicy 10 cm, w których umieszczano 200 ml ujednorodnionego osadu dennego, pobranego z Jeziora Prawego nie poddanego negatywnym wpływom antropopresji, z głębokości 4,5 m.
Osad zalewano 600 ml wody pobranej z tego samego jeziora z głębokości 1 m nad dnem.
Przeprowadzono cztery równoległe testy w trzech równoczesnych powtórzeniach.
2
D1 - 0,05 g środka (6,4 g/m2 powierzchni dna),
D2 - 0,15 g środka ( 19,2 g/m2),
D3 - 0,50 g środka (64 g/m2),
K - bez środka.
Test oraz oznaczenia stężenia fosforu przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 7.
Wyniki przedstawiono na diagramie 3.
PL 214 384 B1
300 -100 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 dni
Diagram 3.
Stężenie tlenu w wodzie utrzymywało się przez cały czas trwania testu na ustabilizowanym wysokim poziomie, między 6 i 7 mg O2/l. Stężenie fosforanów w wodzie nadosadowej we wszystkich przypadkach uległo bardzo silnemu obniżeniu, wskazując na bardzo dobrą sorpcję i kumulację fosforu w osadach dennych. W teście kontrolnym bez środka (K) skumulowaniu w ciągu 10 dni trwania testu 22 uległo średnio 153,7 mg P/m2, w zlewkach z dawką pierwszą (D1) - 221,6 mg P/m2, z dawką drugą 22 (D2) - 216,5 mg P/m2, z trzecią (D3) - 248,6 mg P/m2. Test wykazał, że dawka pierwsza i druga nie różniły się wyraźnie między sobą w efektywności oddziaływania na zdolność kumulacji fosforu w osadach dennych. Efektywność ta była jednak wyraźnie większa niż w przypadku kontroli. Największą efektywnością charakteryzowała się dawka trzecia (diagram 3). Osady pochodzące z tego zbiornika, pobrane z niewielkiej głębokości (4,5 m), którego wody nie są zanieczyszczone ściekami pochodzenia bytowego, rolniczego ani przemysłowego, posiadają naturalne właściwości sorpcyjne względem fosforu, co skutkuje spadkiem stężenia fosforu również w wodzie testu kontrolnego.
P r z y k ł a d 10
Długoterminowe badania oddziaływania środka na zawartość fosforu w wodzie przeprowadzono w warunkach terenowych, w oczku wodnym o głębokości wody 1,8 m. Test prowadzony był w zagro2 dach, odcinających powierzchnię 1 m2 dna, przechodzących pracz toń wodną i wystających 40 cm ponad powierzchnię wody. Zagrody wykonane były z ażurowej konstrukcji stalowej, okrągłej w przekroju poprzecznym, obciągniętej rękawem foliowym PE o grubości 0,15 mm. Zostały one wbite w dno na głębokość min. 10 cm. W dnie dodatkowo mocowały je 3 metalowe pręty, o dł. 20 cm, wystające pionowo z konstrukcji stalowej. Testowano dwa środki, pierwszy uzyskany w przykładzie 2 (oznaczone na diagramie 4 jako „środek 1”) oraz drugi uzyskany w przykładzie 3 (oznaczone na diagramie 4 jako 2 „środek 2”) w ilości, odpowiadającej środkowej wartości w przykładach 8 i 9, tzn. 19,2 g/m2. Oddziaływanie środka porównywano z kontrolą (K), do których nie dodano środka. Wszystkie testy prowadzono w trzech równoległych powtórzeniach. W pobieranych próbkach wody z poszczególnych zagród oznaczano stężenie fosforu ogólnego oraz azotu amonowego, a wyniki przeliczano na litr wody.
Na diagramie 4 przedstawiono wyniki długoterminowego oddziaływania środków 1 i 2 na ogólne stężenie fosforanów w wodzie w zagrodach ze środkami w porównaniu z zagrodą kontrolą (K). Oznaczano stężenie ogólne tzn. fosfor rozpuszczony oraz fosfor zawarty w zawiesinie (ale nie fosfor zawarty w osadach). We wszystkich przypadkach stwierdzono niższe stężenia fosforu niż na początku testu, co świadczy o jego kumulacji w osadach dennych. W kontroli obniżenie fosforu w wodzie było niewielkie, ok. 0,08 mg P/l. W zagrodach ze środkiem 1 obniżenie to wynosiło ok. 0,23 mg P/l. Było ono intensywniejsze od kontroli o 0,146 ± 0,061 mg P/l. Analiza statystyczna wykazała, że wartości w zagrodach kontrolnych różniły się istotnie od zagród z środkiem (test prób zależnych t = 7,57, p < 0,001). W zagrodach ze środkiem 2 stężenie fosforu uległo obniżeniu o ok. 0,25 mg P/l w stosunku do stężePL 214 384 B1 nia wyjściowego. Obniżenie stężeń było intensywniejsze niż w kontroli o 0,166 ± 0,059 mg P/l. Również w tym przypadku różnica w stosunku do kontroli była bardzo istotna statystycznie (t = 8,86, p < 0,001). W pierwszym miesiącu obniżenie stężeń fosforu pod wpływem obydwu środków było silniejsze, w drugim miesiącu ulegało stopniowemu osłabieniu.
Diagram 4,
W przypadku azotu amonowego stwierdzono wyraźne obniżenie jego stężeń w wodzie wszystkich zagród w pierwszym miesiącu trwania testu. W zagrodach kontrolnych (K) obniżenie to było jednak mniejsze niż w zagrodach do których dodano testowany środek (środek 1 i środek 2). Na diagramie 5 przedstawiono porównanie długoterminowej zmiany stężenia azotu amonowego w zagrodach, w których zastosowano środek według wynalazku z zagrodami kontrolnymi (K). W drugim miesiącu prowadzenia testu zaobserwowano stopniowe zwiększanie się stężeń azotu amonowego we wszystkich testowych zagrodach. Stężenie to było zbliżone do obserwowanego w zagrodach kontrolnych (K), choć w zagrodach do których dodano środek 1 było ono wyraźnie niższe niż w zagrodach do których dodano środek 2. Wniosek - test wykazał wyraźny wpływ środka na obniżenie stężenia azotu amonowego w wodzie w ciągu miesiąca od jego zastosowania.
Diagram 5.
PL 214 384 B1
P r z y k ł a d 11
Krótkoterminowy wpływ środka na stężenie fosforu w wodzie nadosadowej przetestowano w laboratorium z zastosowaniem środka według przykładu 4, w stałych warunkach termicznych (16°C), bez dostępu światła. Test prowadzono w zlewkach o objętości 1,0 l, o średnicy 10 cm, w których umieszczano 200 ml ujednorodnionego osadu dennego pobranego z profundaiu Jeziora Durowskiego (z głębokości 10 m), zalewanego 600 ml wody pobranej z tego samego jeziora z głębokości 1 m nad dnem. Przeprowadzono cztery równoległe testy w trzech równoczesnych powtórzeniach.
2
D1 - 0,05 g środka (6,4 g/m2 powierzchni dna),
D2 - 0,15 g środka (19,2 g/m2),
D3 - 0,50 g środka (64 g/m2),
K - bez środka.
Test oraz oznaczenia stężenia fosforu przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 7.
Wyniki przedstawiono na diagramie 6.
Stężenie tlenu w wodzie na początku testu wynosiło 3,9-5,6 mg O2/l, w trakcie testu zaobserwowano stopniowy wzrost stężenia tlenu do 5,7-6,2 mg O2/l. W ciągu całego testu były więc zapewnione dobre warunki utleniające. Po początkowym silnym obniżeniu się stężeń fosforu we wszystkich testach zaobserwowano na ogół sukcesywny wzrost stężeń. Największy wzrost stężenia fosforu zaobserwowano w teście kontrolnym (K), co wskazując wyraźnie na uwalnianie fosforu z osadów do toni 2 wodnej, które po 11 dniach wyniosło średnio 22,4 mg P/m2. W teście z dawką pierwszą środka (D1) 2 wzrost ten po 11 dniach był ponad 2-krotnie mniejszy niż w teście kontrolnym - 9,5 mg P/m2. W teście z dawką drugą (D2) zaobserwowano zmniejszenie stężenia fosforu w wodzie w stosunku do początku 2 testu, które po 11 dniach wyniosło 15,6 mg P/m2, natomiast z dawką trzecią (D3) - obniżenie to było 2 znacznie większe, wynosząc po 11 dniach 38,4 mg P/m2. Zastosowanie środka wyraźnie zwiększyło więc zdolność kumulowania fosforu w osadach dennych, przy czym zdolność ta była dodatnio zależna od zastosowanej dawki. Na diagramie 6 przedstawiono zmiany stężenia fosforanów rozpuszczonych w wodzie nadosadowej w kolejnych dniach testu.
-50-10 1 2 3 4 7 9 11 dni
Diagram 6
P r z y k ł a d 12
Krótkoterminowy wpływ środka na stężenie fosforu w wodzie nadosadowej przetestowano w laboratorium z zastosowaniem środka według przykładu 5, w stałych warunkach termicznych (16°C), bez dostępu światła. Test prowadzono w zlewkach o objętości 1,0 l, o średnicy 10 cm, w których umieszczano 200 ml ujednorodnionego osadu dennego, pobranego z profundaiu Jeziora Durowskiego
PL 214 384 B1 (z głębokości 10 m). Osad zalewano 600 ml wody pobranej z tego samego jeziora z głębokości 1 m nad dnem.
Przeprowadzono trzy równoległe testy w trzech równoczesnych powtórzeniach.
2
D1 - 0,05 g środka (6,4 g/m2 powierzchni dna),
D2 - 0,15 g środka ( 19,2 g/m2),
K - bez środka.
Test oraz oznaczenia stężenia fosforu przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 7.
Wyniki przedstawiono na diagramie 7.
Stężenie tlenu w wodzie na początku testu wynosiło 2,3-5,9 mg O2/l, ulegając w trakcie jego trwania stopniowemu zwiększeniu do 5,7-6,3 mg O2/l. W ciągu całego testu były więc zapewnione dobre warunki utleniające (wysoki potencjał redox). Stężenie fosforanów w wodzie nadosadowej w początkowej fazie testu we wszystkich przypadkach uległo silnemu obniżeniu, wskazując na bardzo dobrą sorpcję fosforu przez osady denne. W kolejnych dniach trwania testu ulegało ono jednak stopniowemu podwyższaniu. W teście kontrolnym bez środka (K) w ciągu 11 dni trwania testu uwolnieniu uległo średnio 22,4 mg P/m2, w zlewkach z dawką pierwszą (D1) - 15,7 mg P/m2, z dawką drugą (D2) 2
- tylko 0,4 mgP/m2. Test wykazał, że środek wyraźnie wpływał na zwiększenie sorbowania fosforu przez osady denne.
Claims (8)
1. Środek do rekultywacji powierzchniowych wód śródlądowych, w szczególności do redukcji nadmiaru rozpuszczalnych związków fosforu jak również jonów amonowych zawierający związki żelaza oraz azotany, znamienny tym, że posiada postać granulatu lub pasty i zawiera nośnik wybrany z grupy: naturalne glinokrzemiany, perlit ekspandowany, ziemia okrzemkowa lub ich mieszaniny; zmieszany z rozpuszczalnymi solami żelaza trójwartościowego i azotanami wybranymi z grupy Ca(NO3)2, Mg(NO3)2, Fe(NO3)3, NaNO3, KNO3 lub ich mieszaniny; oraz ewentualnie środek zlepiający, przy czym na 100 cz. w. nośnika środek zawiera w postaci odpowiednich soli od 5 do 40 cz. w. jonów Fe3+ oraz od 1 do 100 cz. w. jonu azotanowego NO3-.
2. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo zawiera sole wapnia i/lub magnezu inne niż azotany.
PL 214 384 B1
3. Środek według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako nośnik stosuje się glinokrzemiany zawierające jako główne składniki jeden lub kilka minerałów z grupy: kaolin, montmorillonit, illit, haloizyt.
4. Środek według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że zawiera sole żelaza wybrane z grupy: chlorek, siarczan, azotan lub ich mieszaniny.
5. Środek według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że zawiera dodatkowo sole wapnia i/lub magnezu w ilości do 70 cz. w. na 100 cz. w. nośnika.
6. Środek według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera sole wybrane z grupy CaCl2, Ca(OH)2, MgCl2 i Mg(OH)2 lub ich mieszaniny.
7. Środek według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że zawiera nie więcej niż 3% wagowych środka zlepiającego.
8. Środek według zastrz. 8, znamienny tym, że środkiem zlepiającym jest substancja wybrana z grupy: wodorotlenek wapnia, skrobia naturalna, skrobia modyfikowana, celuloza modyfikowana, polimery akrylowe, poliuretany lub ich mieszaniny.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL388253A PL214384B1 (pl) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | Środek do rekultywacji powierzchniowych wód śródlądowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL388253A PL214384B1 (pl) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | Środek do rekultywacji powierzchniowych wód śródlądowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL388253A1 PL388253A1 (pl) | 2010-12-20 |
| PL214384B1 true PL214384B1 (pl) | 2013-07-31 |
Family
ID=43503433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL388253A PL214384B1 (pl) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | Środek do rekultywacji powierzchniowych wód śródlądowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL214384B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL401689A1 (pl) | 2012-11-20 | 2014-05-26 | Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny W Szczecinie | Środek do oczyszczania wody z rozpuszczonych związków fosforu |
-
2009
- 2009-06-15 PL PL388253A patent/PL214384B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL388253A1 (pl) | 2010-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | Restoring phosphorus from water to soil: Using calcined eggshells for P adsorption and subsequent application of the adsorbent as a P fertilizer | |
| Nakhli et al. | Application of zeolites for sustainable agriculture: a review on water and nutrient retention | |
| Zamparas et al. | Restoration of eutrophic freshwater by managing internal nutrient loads. A review | |
| AU2012213202B2 (en) | Composite adsorbent material containing a porous carbon matrix | |
| Jóźwiak et al. | Sorption of nutrients (orthophosphate, nitrate III and V) in an equimolar mixture of P–PO4, N–NO2 and N–NO3 using chitosan | |
| EP2064156A1 (en) | Product and process for treating water bodies, sediments and soils | |
| Kaleta et al. | The use of activated carbons for removing organic matter from groundwater | |
| Chowdhury et al. | Zeolite for nutrient stripping from farm effluents | |
| KR101355178B1 (ko) | 음폐수 처리용 및 녹적조 및/또는 악취 제거용 수처리제 | |
| CZ300644B6 (cs) | Použití peroxidu kovu alkalických zemin pro imobilizaci fosforecnanu ve vodách | |
| US20060230798A1 (en) | Fertiliser | |
| Jóźwiak et al. | Hydrogel chitosan sorbent application for nutrient removal from soilless plant cultivation wastewater | |
| US20140138320A1 (en) | Agent for removing phosphorus compounds from water | |
| CN105129941A (zh) | 一种水产养殖池塘污染物固化分解剂及其制备方法 | |
| Subramanian et al. | Adsorption of trace elements from poultry litter by montmorillonite clay | |
| Veneu et al. | Phosphorus recovery from aqueous solutions using Bioclastic Granules (Lithothamnium calcareum) | |
| PL214384B1 (pl) | Środek do rekultywacji powierzchniowych wód śródlądowych | |
| Mashangwa | An investigation into the efficacy of eggshells as a low cost adsorbent for the removal of potentially toxic inorganic elements from aqueous solutions | |
| JP6554191B2 (ja) | 窒素含有廃液を利用した海洋施肥材及びその製造方法 | |
| Vieira et al. | Phosphate sorption in shellfish shell (venerupis pulastra) substrates: development of green and low-cost technology for tertiary treatment of effluents | |
| JP2003092998A (ja) | 家畜類の養殖用飼料 | |
| CN118302259A (zh) | 用于矿物质土壤的吸附材料 | |
| Karasa et al. | Use of calcium/iron oxide composites for sorption of phosphorus from wastewater | |
| Ghorbani et al. | The effects of natural zeolite on ions adsorption and reducing solution electrical conductivity I) Na and K solutions | |
| Li | Passive detection of phosphorus in agricultural drainage waters using reactive hybrid anion exchange resins |