Effect of variable content of organic matter in water on the efficiency of its removal in the coagulation process

The aim of the research was to evaluate the efficiency of the coagulation process using highly alkaline polyaluminium chlorides in reducing the level of surface water pollution with organic substances. In addition to typical indices used to assess the content of organic compounds (total organic carbon TOC, dissolved organic carbon DOC, oxygen consumption, ultraviolet absorbance), the study also evaluated the potential of trihalomethane formation. The SUVA index was calculated as a ratio of UV₂₅₄ absorbance to the DOC content, allowing for determination of the properties of dissolved organic substances in water and their susceptibility to removal by coagulation. The study examined water collected in July and October 2016, in January, May and November 2017, and in April 2018 from the Warta River in Częstochowa, Poland. Surface water was characterized by colour of 30÷40 mg Pt/dm³ and turbidity of 5.4÷9.6 NTU. The contents of TOC and DOC were 7.6÷18.6 and 6.8÷13.7 mg C/dm³, respectively, oxygen consumption was 5.2÷14.0 mg O₂/dm³, whereas UV₂₅₄ absorbance was 0.147÷0.326 cm^-1. The SUVA index was 1.8÷2.7 m²/g C. Reduction in the content of TOC in water after coagulation ranged from 26 to 43%, oxygen consumption - in the range of 41÷63%, and UV₂₅₄ absorbance - from 52÷68%. The SUVA index was 0.9÷1.5 m²/g C. This confirms that organic substances which were not susceptible to removal remained to be present in the water after coagulation. CHCl₃, CHCl₂Br and CHClBr₂ were present in the water after chlorination, whereas CHBr3 was not found. Concentrations of CHCl₃ and CHCl₂Br were 153÷430 and 19÷23 μg/dm³, respectively. Concentration of CHCl₃ ranged from 67 to 185 μg/dm³ . in the water after the coagulation process subjected to chlorination. These values were by 51÷61% lower than the CHCl₃ concentrations recorded in untreated surface water subjected to chlorination.

Celem badań była ocena efektywności procesu koagulacji z wykorzystaniem wysoko zasadowych chlorków poliglinu w obniżeniu poziomu zanieczyszczenia wody powierzchniowej substancjami organicznymi. Oprócz typowych wskaźników stosowanych do oceny zawartości związków organicznych (całkowity i rozpuszczony węgiel organiczny - OWO i RWO, utlenialność, absorbancja w nadfiolecie UV) oznaczono również potencjał tworzenia trihalometanów THM. Obliczono wskaźnik SUVA jako stosunek wartości absorbancji w UV₂₅₄ do zawartości RWO, który umożliwia określenie właściwości rozpuszczonych substancji organicznych w wodzie i ich podatności na usuwanie w procesie koagulacji. Do badań wykorzystano wodę pobraną w lipcu i październiku 2016 roku, w styczniu, maju i listopadzie 2017 roku oraz w kwietniu 2018 roku z rzeki Warty w Częstochowie. Woda powierzchniowa charakteryzowała się barwą równą 30÷40 mg Pt/dm³ i mętnością 5,4÷9,6 NTU. Zawartość OWO i RWO wynosiła odpowiednio 7,6÷18,6 i 6,8÷13,7 mg C/dm³, utlenialność - 5,2÷14,0 mg O₂/dm³, a absorbancja w UV₂₅₄ - 0,147÷0,326 cm^-1. Wartość SUVA była równa 1,8÷2,7 m²/g C. Obniżenie zawartości OWO w wodzie po koagulacji było w granicach 26÷43%, utlenialności w zakresie 41÷63%, a wartości absorbancji UV₂₅₄ - 52÷68%. Wartość SUVA była równa 0,9÷1,5 m²/g C. Potwierdza to, że w wodzie po koagulacji pozostały substancje organiczne niepodatne na usuwanie w tym procesie. W badanych wodach po procesie chlorowania stwierdzono obecność CHCl₃, CHCl₂Br, CHClBr₂, nie wykryto CHBr3. Stężenie CHCl₃ i CHCl₂Br było równe odpowiednio 153÷430 i 19÷23 μg/dm³. W wodach po procesie koagulacji poddanych chlorowaniu stężenie CHCl₃ wynosiło od 67 do 185 μg/dm³. Były to wartości o 51÷61% niższe od uzyskanych stężeń CHCl₃ w nieoczyszczonych wodach powierzchniowych poddanych chlorowaniu.