RWO (rozpuszczony węgielorganiczny) jest ważnym parametrem w przemysłowym oczyszczaniu wody i ścieków i wskazuje stężenie organicznych związków węgla obecnych w wodzie w postaci rozpuszczonej. Parametr ten odgrywa decydującą rolę w ocenie jakości wody, ponieważ związki organiczne wpływają na różne procesy oczyszczania i mogą mieć negatywny wpływ na wydajność systemów.

Tło techniczne i znaczenie DOC

RWO to parametr sumaryczny, który obejmuje wszystkie rozpuszczone w wodzie substancje organiczne. Obejmuje to zarówno naturalnie występujące związki, takie jak substancje humusowe i kwasy fulwowe, jak również zanieczyszczenia syntetyczne i antropogeniczne, takie jak chemikalia przemysłowe, pestycydy i zanieczyszczenia pochodzące z oczyszczania ścieków. DOC jest szczególnie istotny w uzdatnianiu wody pitnej, ponieważ zanieczyszczenia organiczne wpływają na smak i zapach oraz mogą prowadzić do powstawania szkodliwych produktów ubocznych, takich jak trihalometany (THM) podczas dezynfekcji chlorem.

DOC jako wskaźnik w uzdatnianiu wody

Pomiar DOC ma kluczowe znaczenie dla monitorowania skuteczności biologicznych i chemiczno-fizycznych procesów oczyszczania. Wysoka zawartość DOC w wodzie może sprzyjać tworzeniu się biofilmów na powierzchniach membran, co prowadzi do biofoulingu. W procesach oczyszczania biologicznego RWO służy jako wskaźnik degradacji substancji organicznych i ma decydujące znaczenie dla kontroli osadu czynnego lub bioreaktorów membranowych.

Metody oznaczania DOC

DOC określa się poprzez utlenianie organicznych związków węgla, a następnie pomiar powstałego dwutlenku węgla (CO₂). Typowe metody obejmują:

• Spalanie w wysokiej temperaturze: W tym procesie woda jest utleniana w wysokiej temperaturze (650-900 °C). Uwolniony węgiel jest mierzony jako CO₂ i odzwierciedla zawartość DOC. Metoda ta jest szczególnie stosowana w kontroli procesów i analizach wody pitnej.
• Utlenianie nadsiarczanem UV: Związki organiczne są utleniane przez napromieniowanie światłem UV i dodanie jonów nadsiarczanowych. Metoda ta jest szczególnie odpowiednia dla niskich stężeń i czułych pomiarów.

Wybór metody zależy od rodzaju próbki wody, wymaganej precyzji i specyficznych wymagań aplikacji.

Zastosowania i wpływ DOC na procesy oczyszczania wody i ścieków przemysłowych

1. Uzdatnianie wody pitnej:

   • Wysoka zawartość DOC w wodzie surowej może sprzyjać powstawaniu produktów ubocznych dezynfekcji, które są potencjalnie szkodliwe dla zdrowia ludzkiego. W procesie uzdatniania wody pitnej, DOC jest często usuwany przez węgiel aktywny lub filtry biologiczne aby zminimalizować to ryzyko.

2. Odwrócona osmoza i filtracja membranowa:

   • Rozpuszczona materia organiczna przyczynia się do tworzenia biofilmów na membranach, co jest znane jako biofouling. W systemach odwróconej osmozy wysoki poziom DOC może znacznie zmniejszyć wydajność i skrócić żywotność membrany. Obróbka wstępna, taka jak biofiltracja lub stosowanie środków przeciwporostowych są stosowane w celu zmniejszenia ryzyka biofoulingu.

3. Biologiczne oczyszczanie ścieków:

   • W procesach biologicznych, takich jak osad czynny lub bioreaktory membranowe, DOC służy jako źródło pożywienia dla mikroorganizmów. Odpowiednia zawartość DOC sprzyja degradacji mikrobiologicznej i poprawia wydajność reaktorów biologicznych. W systemach z niewystarczającą ilością DOC może być konieczne dodanie substancji organicznych w celu ustabilizowania populacji bakterii i optymalizacji degradacji związków organicznych.

4. Oczyszczanie ścieków przemysłowych:

   • Wiele ścieków przemysłowych, zwłaszcza z przetwórstwa żywności, przemysłu farmaceutycznego i produkcji chemicznej, zawiera wysokie wartości DOC. Związki te mogą być toksyczne lub zwiększać niedobór tlenu w wodach w dolnym biegu rzeki. W tym przypadku, DOC jest usuwany za pomocą procesów takich jak strącanie i flokulacja, biofiltracja lub procesy utleniania chemicznego, takie jak proces Fentona szczególnie zredukowane.

5. Uzdatnianie wody chłodzącej:

   • Zwiększona zawartość DOC w wodzie chłodzącej może sprzyjać rozwojowi biofilmów i mikroorganizmów, co prowadzi do zanieczyszczenia obwodów chłodzenia. W otwartych obiegach chłodzenia, DOC jest monitorowany w celu optymalizacji ryzyka zanieczyszczenia i wydajności chłodzenia. W tym celu stosuje się biocydy lub odpowiednie procesy utleniania.