Aeration of groundwater as an important technological processin the modernization of small and medium-sized water treatment plants

Authors

DOI:

https://doi.org/10.17512/INSTAL.2026.07.04

Keywords:

groundwater, aeration, pilot studies, water treatment, iron removal

Abstract

Aeration is one of the fundamental unit processes used in groundwater iron and manganese removal systems, particularly in small and medium-sized water treatment plants (WTPs). This study presents the importance of selecting an appropriate aeration method for achieving required water quality parameters and highlights the role of pilot studies in the design process. It was demonstrated that the application of a cascade aerator with a reaction tank ensures effective oxygenation, hydrogen sulfide removal, partial CO₂ stripping, and improved oxidation of Fe(II). Pilot studies enabled the determination of optimal contact time and system configuration. The results confirm that a properly designed aeration process is essential for stable and efficient operation of water treatment systems.

 

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

  • Alina Pruss, Poznań University of Technology

    Alina Pruss – profesor uczelni w Politechnice Poznańskiej, specjalistka w dziedzinie technologii uzdatniania wody oraz inżynierii środowiska. Od wielu lat związana z Wydziałem Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Poznańskiej, gdzie prowadzi działalność naukowo-dydaktyczną oraz organizacyjną. Stopień doktora habilitowanego uzyskała w 2015 roku, a wcześniej – w 2002 roku – obroniła pracę doktorską dotyczącą procesów nitryfikacji w złożach filtracyjnych. Jest absolwentką Politechniki Poznańskiej, a część studiów realizowała również na Technical University of Denmark (DTU) w Lyngby.

    Dorobek naukowy Aliny Pruss obejmuje liczne publikacje krajowe i międzynarodowe dotyczące technologii uzdatniania wody, usuwania zanieczyszczeń organicznych i metali ciężkich oraz biologicznie aktywnych filtrów wodnych. Jest współautorką monografii wydanych przez International Water Association (IWA) oraz uczestniczką projektów badawczych realizowanych w ramach programów krajowych i międzynarodowych, w tym COST i NCBiR. Jej działalność naukowa koncentruje się na łączeniu badań laboratoryjnych z praktycznymi rozwiązaniami wdrażanymi dla gospodarki komunalnej i przemysłu.

    Od roku 2020 do 2028r. pełni funkcję Prodziekana ds. kształcenia Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Poznańskiej. Angażuje się w działania związane z jakością kształcenia, rozwojem programów studiów oraz projektami edukacyjnymi finansowanymi przez NCBiR. Jest również członkiem International Water Association oraz ekspertem Komisji Akredytacji Uczelni Technicznych.

    Za swoją działalność naukową, dydaktyczną i organizacyjną była wielokrotnie nagradzana, m.in. Nagrodą Ministra Infrastruktury, Medalem Komisji Edukacji Narodowej oraz nagrodami Rektora Politechniki Poznańskiej. 

  • Paweł Pruss, AQUA S.A. street: Kanclerska 28, 60-327 Poznan Voivodeship: Great Poland, POLAND

    mgr inż. Paweł Pruss – starszy projektant i kierownik pracowni w firmie AQUA S.A., specjalista w zakresie technologii uzdatniania wody oraz projektowania obiektów gospodarki wodno-ściekowej. Od blisko trzech dekad związany jest z branżą wodociągową i sanitarną, realizując projekty infrastrukturalne o strategicznym znaczeniu dla miast i przedsiębiorstw wodociągowych w całej Polsce.

    Absolwent Politechniki Poznańskiej, posiada uprawnienia budowlane bez ograniczeń w specjalności instalacyjnej w zakresie sieci, instalacji i urządzeń wodociągowych, kanalizacyjnych, cieplnych, wentylacyjnych i gazowych. Jest również rzeczoznawcą budowlanym w zakresie technologii uzdatniania wody oraz procesu inwestycyjnego obiektów gospodarki wodno-ściekowej.

    Od 2005 roku pełni funkcję starszego projektanta i kierownika pracowni w AQUA S.A., odpowiadając za opracowanie projektów budowlanych, wykonawczych oraz koncepcji technologicznych dla nowoczesnych stacji uzdatniania wody i infrastruktury wodociągowej. Brał udział w realizacji wielu kluczowych inwestycji, m.in. modernizacji SUW Mosina dla miasta Poznania, SUW w Płocku, Kaliszu, Tarnobrzegu, Skawinie, Słupsku czy systemów wodociągowych dla Warszawy i Gdańska. Specjalizuje się w projektowaniu zaawansowanych procesów technologicznych obejmujących m.in. ozonowanie, filtrację biologiczną, filtrację przez węgiel aktywny oraz dezynfekcję UV.

    Posiada bogate doświadczenie w prowadzeniu badań technologicznych, nadzorze autorskim, rozruchach instalacji oraz analizach techniczno-ekonomicznych dla dużych inwestycji infrastrukturalnych. Kierował budową instalacji badawczych oraz badaniami technologicznymi związanymi z doborem procesów uzdatniania wody dla licznych stacji wodociągowych i obiektów przemysłowych. Jego działalność zawodowa łączy praktyczną wiedzę projektową z doświadczeniem wykonawczym i eksploatacyjnym.

    Karierę zawodową rozpoczynał jako asystent projektanta i projektant w AQUA sp. z o.o., uczestnicząc w projektach oczyszczalni ścieków i systemów kanalizacyjnych dla wielu polskich miast. Zdobywał również doświadczenie wykonawcze jako inżynier budowy przy realizacji Centralnej Oczyszczalni Ścieków dla miasta Poznania. Dzięki wieloletniej praktyce posiada szerokie kompetencje w zakresie projektowania, koordynacji inwestycji, nadzorów technologicznych oraz kierowania zespołami projektowymi.

           
  • Małgorzata Komorowska-Kaufman, Poznań University of Technology

    Dr inż. Małgorzata Komorowska-Kaufman
    Głównym obszarem moich zainteresowań naukowych są zagadnienia związane z technologią oczyszczania ścieków i uzdatniania wody. Moje pierwsze badania dotyczyły usuwania związków biogennych ze ścieków miejskich w reaktorach biologicznych z zawieszonym osadem czynnym oraz pracy filtrów doczyszczających ścieki ze złożem biologicznie aktywnym. Obecnie koncentruję się na usuwaniu mikrozanieczyszczeń ze ścieków, w tym farmaceutyków, substancji powierzchniowo-czynnych i mikroplastików, z zastosowaniem zaawansowanych metod opartych o pogłębione utlenianie i procesy membranowe. Realizowałam również badania związane z oczyszczaniem wód podziemnych z żelaza, manganu i arsenu oraz usuwaniem związków organicznych na biologicznie aktywnych filtrach węglowych. Łącząc wcześniejsze doświadczenia aktualnie największy nacisk kładę na zagadnienia związane z gospodarką obiegu zamkniętego, głownie na odzysk wody ze strumieni odpadowych. Zajmuję się również możliwością wykorzystania osadów z uzdatniania wody do usuwania metali ciężkich ze ścieków czy neutralizacji odorów w sieci kanalizacyjnej. Badałam również efektywność odzysku struwitu z odcieków z odwadniania osadów przefermentowanych oraz pozyskiwanie biometanu w procesach fermentacji beztlenowej. Badania realizowałam w skali laboratoryjnej, pilotowej i technicznej.

References

1. Refay, N. H., Abdel Mageed, N. B., Mahmoud, A. S., Elzahry, E. F. M., & Mostafa, M. K. (2026). A pilot-scale plant for iron removal from drinking water using oxidation, aeration, and filtration. Air, Soil and Water Research, 19, 1–14. https://doi.org/10.1177/11786221251412687

2. Shrestha, A. M., Kazama, S., Sawangjang, B., & Takizawa, S. (2024). Improvement of removal rates for iron and manganese in groundwater using dual-media filters filled with manganese-oxide-coated sand and ceramic in Nepal. Water, 16, 2450. https://doi.org/10.3390/w16172450

3. Haukelidsaeter, S., Boersma, A. S., Piso, L., Lenstra, W. K., van Helmond, N. A. G. M., Schoonenberg, F., van der Pol, E., Hurtarte, L. C. C., van der Wielen, P. W. J. J., Behrends, T., van Kessel, M. A. H. J., Lücker, S., & Slomp, C. P. (2024). Efficient chemical and microbial removal of iron and manganese in a rapid sand filter and impact of regular backwash. Applied Geochemistry, 162, 105904. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2024.105904

4. Gourich, B., Kouzbour, S., Najid, N., Ait El Mahjoub, A., Outaleb, H., Vial, C., Cockx, A., Stiriba, Y., Necibi, M. C., & Fenniri, H. (2025). Role of manganese oxides for enhanced removal of dissolved manganese by aeration process using pilot-scale bubble column: Autocatalysis, kinetic modeling, performance comparison, and economic evaluation. Journal of Environmental Management, 387, 125873. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.125873

5. Potgieter, J. H., McCrindle, R. I., & Sihlali, Z. (2005). Removal of iron and manganese from water with a high organic carbon loading. Part I: The effect of various coagulants. Water, Air, and Soil Pollution, 162, 49–59. https://doi.org/10.1007/s11270-005-5992-x

6. Prapolski, D., & Romanovski, V. (2025). Recent advances in underground water deironing and demanganization: Comprehensive review. Journal of Water Process Engineering, 70, 107089. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2025.107089

7. Bahuguna, M., Joshi, N., Bhandari, G., Singh, P., Gupta, S., Rafatullah, M., & Huda, N. (2025). Biological removal of iron content from water sources using iron-oxidizing bacteria: A review. Environmental Pollutants and Bioavailability, 37(1). https://doi.org/10.1080/26395940.2025.2556182

8. Pruss, A., Komorowska-Kaufman, M., & Pruss, P. (2021). Removal of organic matter from underground water—A pilot scale technological research. Applied Water Science, 11, 158. https://doi.org/10.1007/s13201-021-01490-6

9. Xiong, Z., Yang, B., Wang, J., Cheng, Y., Wen, G., Huang, T., Wan, Q., & Wang, F. (2025). Enhanced oxidative removal of ammonia from groundwater: Performance, kinetics, and mechanisms of ferric aluminate gel-strengthened filter media. Chemical Engineering Journal, 521, 167180. https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.167180

10. Klymenko, R., Cerutti, L., Colombo, M. B. A., Fuchs, E. C., Woisetschläger, J., Hoeben, W. F. L. M., & Agostinho, L. L. F. (2025). Enhanced groundwater aeration with a geometrically constrained vortex. Water, 17, 506. https://doi.org/10.3390/w17040506

11. Pruss, P., Pruss, A., & Komorowska-Kaufman, M. (2018). Configuration of a pilot station in a technological investigation of groundwater treatment. E3S Web of Conferences, 44, 00148. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184400148

12. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 7 grudnia 2017 r. (Dz.U. 2017 poz. 2294, z późn. zm.).

13. Hidayah, E. N., Cahyonugroho, O. H., Dienullah, R. M. A., & Pradani, B. K. (2025). Performance of venturi aerator combined with zeolite filter for removing iron and manganese. Nature Environment and Pollution Technology, 24(3), D1717. https://doi.org/10.46488/NEPT.2025.v24i03.D1717

14. Propolskya, D., & Romanovski, V. (2025). Iron and manganese removal from groundwater: Filter media performance and pathways to polyfunctional applications. Environmental Science: Water Research & Technology, 11, 2499. https://doi.org/10.1039/D5EW00751H

15. Musa, M. A., Mah, S., Ng, Y. S., Lim, S., & Chew, C. M. (2023). Iron removal from groundwater through oxidation with DMI-65. International Journal of Engineering Advanced Research, 5(1), 1–11.

16. Ingtyas, A. P. M., Farahdiba, A. U., & Purnomo, Y. S. (2025). Performance of aeration for iron and manganese removal in contaminated well water. Asian Journal of Applied Research for Community Development and Empowerment, 9(3). https://doi.org/10.29165/ajarcde.v9i3.798

17. Costa, D. J. L., Collyer, G., & Silva, W. T. L. (2025). Gravity aeration system in cascade for pisciculture in field condition. Engenharia Sanitária e Ambiental, 30, e20240086. https://doi.org/10.1590/s1413-415220240086

18. Puri, D., Sihag, P., & Thakur, M. S. (2023). A review: Aeration efficiency of hydraulic structures in diffusing dissolved oxygen in water. MethodsX, 10, 102092. https://doi.org/10.1016/j.mex.2023.102092

19. Alamatian, E., Einafshar, E., Durin, B., & Nakić, D. (2025). Real-scale evaluation of cascade aeration, coagulation, and filtration on odor removal. Journal of Water Process Engineering, 79, 109059. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2025.109059

Downloads

Published

2026-07-21

Issue

No. 7 (2026): Instal 7 (486) 2026

Section

Articles

Categories

License

Copyright (c) 2026 Alina Pruss, Paweł Pruss, Małgorzata Komorowska-Kaufman (Autor)

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Authors retain copyright and grant the journal the right of first publication, with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits others to share the work with appropriate acknowledgment of the authorship and initial publication in this journal.

How to Cite

Pruss, A., Pruss, P., & Komorowska-Kaufman, M. (2026). Aeration of groundwater as an important technological processin the modernization of small and medium-sized water treatment plants. Instal, 7, 37-42. https://doi.org/10.17512/INSTAL.2026.07.04