Hidrológiai Közlöny 1992 (72. évfolyam)

2-3. szám - Tarján Tibor–Vasvári Lászlóné: Hidrogén-karbonát-ciklusban nitrátszelektív anioncserélő gyantával folytatott kísérletek eredményei

TARJÁN T. et al.: Kísérletek eredményei 179 eredményeket — Vasvári et al. (1986), Tarján (1984) — ós azoknál kedvezőbb vegyszerfelhasználást sikerült elérni a regenerálásnál. Ugyancsak a hidrogén-karbonát-ciklusú nitrátmentesítést tartja kívánatosnak Qros és Kyburz (1981), ill. ezt tűzte ki célul Höll és Kiehling (1979). Utóbbi szerzők az ioncserélő gyanta regenerálására mészkövet (CaC0

3) és nyomás alatt széndioxid gázt használtak. Megállapításuk szerint nitráteltávolításnál ez a regenerálás nem elég hatékony, a nitráteltávolítás hatásfoka nem jó és kicsi a gyanta nitráteltávolító kapacitása. Azóta ezen kiinduló kísérletek új eljárás (CARIX) kifejlesztését tették lehetővé, mely egy berendezésben kation- és anioncserélő felhasználásával nitrátmentesít, és csökkenti a víz keménységét; regenerálásra szén-dioxid gázt használ, melynek fölöslegét az eljárás folyamán visszanyeri (Hagen et al. 1986). A legújabb fejlődés a nitrátszelektív ioncserélő gyanták kifejlesztése. A szokásos, erősen bázikus anioncserélő gyantákon az egyes anionok megkötődésének erőssége: SO?- >NO- >Cl-»HCOr 4 «J a Buelow (1975) vizsgálatai szerint ez a sorrend érvényes közepes sótartalmú (mintegy 400 mg/l tápvíz esetében, nagyobb sótartalom (mintegy 20000 mg/l) esetén a sorban a szulfát és a nitrát helyet cserél. Az utóbbi években sikerült a Rohm and Haas cégnek (IMAC HP 555 márkanéven), valamint a VEB Chemiekombinat Bitterfeld cégnek (Wofatit SN35L és SN36L márkanéven) olyan nitrátszelektív ioncserélő gyantát kifejlesztenie, mely nagyobb szulfátkoncentráció esetén a nitrátiont részesíti előnyben közepes sótartalmú tápvíz esetén is az ioncserélőn való megkötődésnél: Rohm and Haas (1986). Ambrus et al. (1988), VEB Chemiekombinat Bitterfeld. Ezen ioncserélők kiküszöbölik azon hátrányok egy részét, melyek a kloridciklusú nitrát eltávolításnál jelentkeznek és további előnyökkel is rendelkeznek. Az elmondottakat kiegészítve, a szakirodalomban található közlések esetenként egészen szélsőséges álláspontot képviselnek a biológiai ill. ioncserés nitrátmentesítés megítélésében. A francia közlemények korábban egyértelműen a biológiai eljárások mellett foglaltak állást, arra hivatkozva, hogy Franciaországban anioncserélőt nem engedélyeznek ivóvíztisztításra (Divet, 1982). Az 1987-ben rendezett francia nitrát ankét anyaga viszont már tartalmaz ioncserés eljárásokat is: Richárd et al. (1988); Deguin (1988). Ehhez hozzájárulhat az is, hogy az IMAC HP 555 típusú gyantát a francia egészségügyi hatóságok 1985-ben ivóvízkezelésre engedélyezték. Ezzel szemben az U. S. EPA egyik munkatársa, Sorg (1980) a biológiai módszert nem tartotta elfogadhatónak a következők miatt: — a többnyire szervesanyag mentes vízhez szervesanyagot kell adni (ez elkerülhető, ha H

2 gáz és C0

2-gázzal dolgozó rendszert alkalmazunk), — nagyszámú baktérium populáció jön létre abban a vízben, mely általában mentes a baktériumoktól, — a rendszer elveszíti működőképességét, ha a biomassza károsodik. A közlemény szerint az ioncserés eljárás az egyetlen, melyet széles körben ivóvíz nitrátmentesítésre alkalmaznak. A továbbiakban a Rohm and Haas cég IMAC HP 555 típusú ioncserélőjével végzett kísérletekről számolunk be, adott esetben összevetve a szokásos erősbázisú ioncserélőkkel nyert eredményekkel. 3. Nitrátszelektív ioncserélő gyantával végzett kísérletek 3. 1. Kísérleti ioncserélő, kísérleti körülmények A kísérleti ioncserélő oszlop 21,6 mm átmérőjű üvegcsőből állt, melybe 600 mm rétegvastagságban helyeztük el az ioncserélő gyantát (220 cm

3-t). A regenerálást a kimerítéssel azonos irányban, azaz egyenáramban végeztük. A kísérleteknél budapesti ivóvízből készítettünk különféle összetételű modellvizeket (kálium-nitrát ill. nátrium-szulfát adagolással) és ezek ioncserés kezelését folytattuk le. Az ioncserélőn a gyártmányismertetőkben megadott sebességgel áramoltattuk át a kezelendő vizet (általában 15 m/h, 25 AT(ágytérfogat)/'h) ill. a regeneráló oldatot (2—4 m/h, 3—5 ÁT/h). Az ioncserélőt 0,3 mval/l( = 18,6 mg/l) nitrátkoncentráció elérésekor tekintettük kimerítettnek. 3. 2. Mérési módszerek A kimerítési fázisban^a kezelt víz pH-ját, lúgosságát, klorid-, szulfát- és nitráttartalmát vizsgáltuk, az MSZ 448 szabvány 12. 13. 15. és 22. lapjai szerint. A mérési eredmények alapján kimerítési görbéket vettünk fel, vagyis az átfolyt víz mennyiségének függvényében ábrázoltuk az ionkoncentrációkat mval/l-ben. 3. 3. Kísérleti eredmények Mint már korábban említettük, a nitrátra kimerült hagyományos, erősen bázisos anioncserélőket csak két lépésben lehetett regenerálni, kloridtartalmú oldat (pl. 10%-os nátrium-klorid) majd ezt követően hidrogén-karbonát oldat (pl. 5%-os nátrium-hidrogén-karbonát oldat) átvezetésével. Ez a regenerálási módszer eredményre vezetett valamennyi felhasznált erősbázisú ioncserélő gyantánál (Varion AD-E, Lewatit M600, Wofatit SBW), de eredményre vezetett gyengén bázikus gyantánál is (Varion ADA). Az erősen bázikus gyanták hasonlóan viselkedtek. Az említett ioncserélő gyantáknál 1 1 gyantára számítva 170 g NaCl és 227 g NaHC0

3 felhasználásával (egyenáramú regenerálással) tökéletes nitráteltávolítást (kezelt víz nitráttartalma átlago-