Characterization and coagulation of impurities in water treatment

Abstract

Zdroje pitné vody běžně obsahují nežádoucí látky přírodního i antropogenního původu. Problémy při úpravě vody působí látky produkované fytoplanktonem (algal organic matter - AOM). Část této práce je věnována odstraňování AOM pomocí koagulace; konkrétně byly studovány celulární AOM (cellular organic matter - COM) a jejich peptidová/proteinová a neproteinová složka. Kromě výzkumu koagulace COM ve vztahu k jejich charakteru byla pozornost věnována interakcím COM s dalšími látkami a jejich následným dopadům na koagulaci. Testováno bylo také využití ozonizace. Další část práce je pak věnována poměrně nově sledovaným antropogenním polutantům vodního prostředí - mikroplastům (MPs), a to zejména jejich kvantifikaci a charakterizaci na úpravnách pitné vody. Optimální podmínky koagulace jsou rozdílné pro COM peptidy/proteiny a neproteinovou složku. Zatímco peptidy/proteiny byly nejúčinněji odstraňovány při mírně kyselém pH, neproteinová složka koagulovala v oblasti kolem neutrálního pH, přičemž bylo zapotřebí vyšších dávek koagulačního činidla. Lišila se i maximální účinnost koagulace, která byla 75 % pro peptidy/proteiny a jen 25 % pro neproteinovou složku, zejména z důvodu vysokého obsahu nízkomolekulárních látek (< 10 kDa). Dále bylo zjištěno, že výskyt COM peptidů/proteinů ve vodě obsahující další...

Undesirable natural or anthropogenic compounds are commonly present in drinking water supplies. An ongoing challenge for water treatment is algal organic matter (AOM) produced by phytoplankton. A part of this thesis is devoted to the coagulation of AOM, specifically cellular organic matter (COM) and its peptide/protein and non-proteinaceous fraction. Besides investigating the coagulation in relation to the COM character, attention was paid to its interactions with other compounds and to the subsequent impacts on coagulation. Additionally, the involvement of an ozonation step was assessed. Another part of the thesis is focused on emerging anthropogenic water pollutants microplastics (MPs), particularly on their quantification and characterization at drinking water treatment plants (DWTPs). It has shown that the optimum coagulation conditions differ for the COM peptides/proteins and the non-proteinaceous fraction. While the former were effectively removed at slightly acidic coagulation pH, the latter required coagulation pH around neutral and much higher doses of coagulant. The maximum removal efficiency for the non-proteinaceous fraction was much lower compared to that of the peptides/proteins (25% versus 75%), owing mainly to the high content of low-molecular weight (< 10 kDa) compounds. Further,...