Water biological stability evaluation
Hodnocení biologické stability vody
Vedoucí/Supervisor
Doc. Ing. Nina Strnadová, CS.c.
Jazyk/Language
Czech
Abstrakt
Disertační práce se zabývá hodnocením biologické stability vody, která je ovlivňována mnoha faktory souvisejícími se složením vody.
V teoretické části byly shrnuty na základě literární rešerše poznatky týkající se biologické stability vody. Byly zde popsány metody využívané pro její stanovení, faktory ovlivňující biologickou stabilitu, systém úpravy vody včetně distribuční sítě a také základní informace testovaných oblastí.
Pozornost byla věnována i biodegradabilnímu rozpuštěnému organickému uhlíku (BDOC), který je využíván při posuzování biologické stability pitných a povrchových vod, a který je hodnocen pomocí rozpuštěného organického uhlíku (DOC). Snižování obsahu BDOC je důležité z hlediska eliminace bakteriálních nárůstů a s tím spojených problémů v distribučním systému.
Dalším významným parametrem sledovaným z hlediska hodnocení biologické stability vody je poměrná hodnota BDOC : DOC. Představuje nejen podíl biologicky rozložitelného rozpuštěného organického uhlíku ve vodě, ale díky ní lze předpovědět i možnost porušení biologické stability vody.
Pro hodnocení biologické stability vody byla použita modifikovaná metoda dle Servého. V práci byla hodnocena surová voda z vodárenských nádrží Fláje, Římov a Švihov a voda upravená popř. filtrovaná z úpravny vody Meziboří, Plav a Želivka. Mimo hodnot DOC a BDOC byly také sledovány další ukazatele ovlivňující biologickou stabilitu vody. Jedná se například o anorganické formy dusíku a fosforu, či absorbanci při vlnové délce 254 nm (charakteristický ukazatel počtu nenasycených vazeb organických sloučenin).
V modelových vzorcích (připravených z vodovodní vody a vody z řeky Vltavy) byla pozornost soustředěna také na rychlost odbourávání organického substrátu inokulovanou biomasou za současné limitace procesu biogenními prvky. Neoddělitelnou součástí práce pak byly dlouhodobé testy (inokulace až 98.dní), které byly zaměřeny nejen na změnu hodnoty BDOC, ale i na změnu charakteru inokulované biomasy.
Hodnoty BDOC upravené vody na všech úpravnách byly ve většině případů nižší, než je doporučovaná hraniční hodnota pro biologicky stabilní vodu, a proto lze vodu na odtoku ze všech sledovaných úpraven hodnotit jako biologicky stabilní.
Protože stanovení BDOC je v případě statických testů zdlouhavé, byla snaha tuto hodnotu předpovědět z jiného ukazatele, např. z hodnoty DOC a to jen na základě velkého množství dat a dlouhodobého monitoringu testované oblasti. Výpočet lze však použít pouze pro konkrétní sledovaný vodárenský zdroj, kde je určitý typ organického znečištění.
Za účelem zjištění vlivu fosforečnanů na biologickou stabilitu vody byla u některých vzorků jejich koncentrace uměle navýšena. Negativní vliv fosforečnanů na biologickou stabilitu vody však nebyl prokázán.
Abstract
The thesis deals with water biological stability evaluation, which is influenced by many factors associated with the composition of water.
Knowledge relating to water biological stability was summarized on the basis of a literature search in the theoretical part. The factors influencing water biological stability, the methods utilized for its determination, the water treatment system including the distribution network, as well as basic information about the tested areas were described there.
Attention was also paid to biodegradable dissolved organic carbon (BDOC), which is used for assessing biological stability of drinking and surface water and which is evaluated through the use of dissolved organic carbon (DOC). The reduction of the BDOC content is important for eliminating bacterial regrowth and the associated problems within the distribution network.
The ratio value of BDOC : DOC is another considerable parameter monitored from the viewpoint of water biological stability evaluation. It represents a part of biological degradable dissolved organic carbon in water, and it can also be used for predicting potential disturbances of water biological stability.
The modified method according to Servais was used for water biological stability evaluation. The raw water from the water-supply reservoirs Fláje, Římov and Švihov, and the finishing or the filtered water from the water treatment plants Meziboří, Plav and Želivka were evaluated in the thesis. Other parameters influencing water biological stability besides DOC and BDOC values were also monitored. They are e.g. inorganic forms of nitrogen and phosphorus, or absorbance at the wave length of 254 nm (a characteristic sign of unsaturated structures number in organic compounds).
Attention was also paid to the rate of degrading an organic substrate by inoculated biomass, while limiting the process by biogenous elements, in the samples of tap water prepared in the laboratory, and in the water samples from the Vltava river. The long-term tests (inoculation up to 98 days) focused not only on the BDOC value change, but also on the character change of the inoculated biomass, were an inseparable part of the thesis.
In all water treatment plants the BDOC values of finishing water were in the majority of cases lower than the recommended boundary value for water biological stability, and it is therefore possible to classify the water on the outlet of all the monitored water treatment plants as biological stable water.
As the BDOC evaluation is time consuming in case of static tests, the effort was to predict this value from another parameter, e.g. from the DOC value, and only on the basis of a large number of data and long-term monitoring of the tested area. However, the calculation can only be used for a particular monitored water supply source with characteristic organic pollution.
In some samples the phosphorus concentration was artificially increased for the reasons of determining the influence of phosphorus on water biological stability. However, their negative influence on water biological stability was not proved.