Modelowanie skuteczności procesu adsorpcji na pylistym węglu aktywnym w układzie technologicznym oczyszczania wody

Określono skuteczność usuwania frakcji substancji organicznych z wody naturalnej metodą adsorpcji na pylistym węglu aktywnym (PWA). Jako miarę zawartości rozpuszczonych związków organicznych w oczyszczanej wodzie przyjęto rozpuszczony węgiel organiczny (RWO). W przypadku realizacji adsorpcji łącznie z procesem koagulacji objętościowej, większa ilość dawkowanego koagulantu i adsorbentu dała większą skuteczność procesu oczyszczania wody. Z kolei skuteczność adsorpcji realizowanej jako wydzielony proces uwarunkowana była nie tylko dawką PWA, ale także czasem kontaktu adsorbentu z oczyszczaną wodą. Wyniki badań wykorzystano do wyznaczenia współczynników empirycznych w sformułowanym modelu matematycznym opisującym skuteczność adsorpcji związków organicznych na PWA. W zakresie przeprowadzonych badań technologicznych skuteczność usuwania substancji organicznych metodą adsorpcji, realizowanej jako wydzielony proces, uzależniono od czasu kontaktu i dawki PWA, natomiast przy realizacji adsorpcji łącznie z koagulacją - dodatkowo od dawki koagulantu. Ponadto określono współczynnik szybkości przenoszenia masy adsorbatu, którego wartość zmieniała się w funkcji czasu trwania procesu oraz jego sprawności, wyrażonej jako stosunek RWO pozostałego w wodzie po procesie do jego zawartości początkowej. Przedstawione modele matematyczne mogą przyczynić się do skutecznej kontroli procesu oczyszczania wody, a tym samym do zwiększenia stopnia usuwania rozpuszczonych substancji organicznych z wód powierzchniowych.

The aim of the study was to examine the efficiency of removing organic matter fractions from natural water by adsorption onto powdered active carbon (PAC). Dissolved organic carbon (DOC) was adopted as a measure of the dissolved organic matter content in the treated water. When adsorption was conducted simultaneously with the process of volume coagulation, an increased coagulant and adsorbent dose upgraded the efficiency of the water treatment process. However, when adsorption was performed separately, the efficiency of the treatment process depended not only on the size of the PAC dose, but also on the time of contact between the adsorbent and the water being treated. On the basis of the experimental results, the empirical coefficients were determined for the mathematical model describing the efficiency of organic compound adsorption onto the PAC. Within the scope of technological investigations, the efficiency of organic matter removal was related to contact time and PAC dose when adsorption was performed as a single process; when adsorption was conducted in combination with the coagulation process, removal efficiency was additionally related to coagulant dose. Furthermore, technological investigations enabled the coefficient of the adsorbate mass transfer rate to be determined, which was found to depend on the duration of the process and on its efficiency expressed as the ratio of the DOC persisting in the water after the completion of the process to the initial DOC value. The mathematical models presented in the paper will improve the control of the water treatment process and thus enhance the efficiency of dissolved organic matter removal from water.