Charakterystyka i Uzdatnianie Wody Powierzchniowej
- Szczegóły
Stacje przeznaczone są do uzdatniania wody z ujęć powierzchniowych: rzek, jezior, potoków itp. oraz wody z ujęć infiltracyjnych. Jako że wody oczyszczonej naszą technologią osiąga parametry, jakim powinna odpowiadać woda przeznaczona do picia i potrzeb gospodarczych, zgodnie z wymogami krajowymi oraz normami Unii Europejskiej.
Proces obróbki wody oparty jest na metodzie koagulacji objętościowej, sedymentacji i filtracji, z uwzględnieniem końcowej dezynfekcji. Zaopatrzone w system kontroli i sterowania poszczególnymi procesami stacje stanowią układy otwarte o szerokiej możliwości konfiguracji operacji i procesów jednostkowych. Stacje przystosowane są do pracy całorocznej, w różnych warunkach klimatycznych.
Zasadnicza część technologiczna stacji zbudowana jest w oparciu o powtarzalny moduł palet lub ram kontenerowych. Lekka obudowa ścian zewnętrznych z płyt termoizolacyjnych zapewnia wysoką estetykę obiektu. Wykonanie kompletnie wyposażonych elementów stacji metodą uprzemysłowioną pozwala na zmontowanie w krótkim czasie stacji gotowej do pracy. Elementy technologiczne stacji mogą zostać przystosowane do wbudowania w budynek już istniejący. Zakres sterowania i poziom jego wyposażenia dostosowany jest każdorazowo do potrzeb i życzeń klienta. Systemy sterowania automatycznego oparte są na sterownikach swobodnie programowalnych. Zasilanie sieci odbiorczej realizowane jest za pomocą pomp, sterowanych przemiennikiem częstotliwości.
Zanim woda popłynie z kranu, przechodzi złożony proces oczyszczania. Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ źródła wody są coraz bardziej zanieczyszczone szkodliwymi dla zdrowia chemikaliami. Woda przechodzi przez kilka etapów, aby móc pozbyć się z niej niepożądanych substancji. Wszystko zależy również od tego, gdzie jest wydobywana i które przedsiębiorstwo wodociągowe jest zaangażowane w cały proces.
Proces Oczyszczania Wody
Około dwie trzecie wody pochodzi z kanału Lek w pobliżu Nieuwegein, który jest częścią zlewni Renu. Stacje monitorowania jakości wody są rozmieszczone wzdłuż Renu między Szwajcarią a Nieuwegein. Informują one Waternet o każdym przypadku zanieczyszczenia rzeki. Jeśli jakość wody nie spełnia norm prawnych, wydobycie jest ograniczane i dodawana jest woda pozyskiwana głęboko pod ziemią.
Przeczytaj także: Jakość biopaliw i wilgotność
Koagulacja
Po pobraniu wody jest ona przesyłana do dużych zbiorników, w których Waternet usuwa największe cząstki brudu i zanieczyszczeń. Odbywa się to w procesie zwanym koagulacją. Do wody dodawane są koagulanty, takie jak chlorek żelaza. Powodują one reakcję chemiczną, która sprawia, że mniejsze zanieczyszczenia zlepiają się w większe kawałki, które opadają na dno wody i mogą być łatwiej usunięte.
Filtracja
Należy to zrobić, zanim woda będzie mogła przepłynąć przez sieć wodociągową. Woda jest następnie przepuszczana przez filtry zawierające sześć warstw żwiru i gruboziarnistego piasku, które usuwają więcej zanieczyszczeń. Bakterie w filtrach usuwają substancje takie jak amoniak. Filtry te są przepłukiwane wodą, która jest następnie przesyłana z powrotem do kanału Lek.
Infiltracja
Woda dociera do dwóch dużych zbiorników w pobliżu Amsterdamse Waterleidingduinen. Tam powoli przesącza się z pięciu dużych obszarów infiltracyjnych przez podłoże piaskowe na dno wydm. Kiedy woda dociera do dna wydmy, miesza się z wodą osadową. Ta część systemu działa na zasadzie grawitacji. Woda spada do najniższej części wydmy: Oranjekom.
Ozonowanie i Odkamienianie
Po przejściu przez filtry piaskowe woda dociera do dużych zbiorników ozonu, gdzie ozonowane powietrze jest przepuszczane przez wodę. Ozon jest wysoce reaktywnym utleniaczem, który niszczy bakterie, wirusy i metale, a także pestycydy. Woda jest następnie odkamieniana w reaktorach zmiękczających wypełnionych kalcytem. Dodawana jest soda kaustyczna, która powoduje osadzanie się wapna (substancji powodującej “twardość” wody) na kalcycie.
Filtracja Węglem Aktywnym
Waternet usuwa wszelkie pozostałe zanieczyszczenia z wody za pomocą systemu filtracji z węglem aktywnym. Węgiel aktywny to węgiel, który został przetworzony w celu uzyskania bardzo małych porów. Regularne czyszczenie filtrów węglowych zapobiega ich blokowaniu. Woda używana w tym procesie jest zawracana do kroku 1 procesu oczyszczania wody. Jest to proces wtórny i tak naprawdę nie jest częścią procesu uzdatniania wody pitnej. Woda płucząca to woda, która została użyta do czyszczenia szybkich filtrów piaskowych i filtrów węglowych.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Powolna Filtracja Piaskowa
Ostatnim etapem uzdatniania wody jest powolna filtracja piaskowa, w której woda przepływa przez drobny piasek. Woda jest teraz gotowa do przepływu przez kran. Zakład Waternet w Leiduin produkuje średnio 180 000 metrów sześciennych wody dziennie. W gorące letnie dni ilość ta może wzrosnąć do 240 000 metrów sześciennych. Około 70% tej ilości przepływa rurami wodociągowymi do Amsterdamu, gdzie jest dystrybuowana do innych zbiorników lub bezpośrednio do gospodarstw domowych.
Wyzwania i Zagrożenia
Pomimo tego rozległego procesu oczyszczania, w wodzie z kranu nadal znajdują się zanieczyszczenia. Substancje te - takie jak mikrodrobiny plastiku, glifosat, ołów i PFAS - trafiają do źródeł wody pitnej z powodu zanieczyszczenia. Holenderski Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego i Środowiska (RIVM) opublikował niedawno niepokojący raport na temat stanu holenderskich źródeł wody pitnej. Vewin, holenderskie krajowe stowarzyszenie przedsiębiorstw wodociągowych, wysłało list do sekretarz stanu Vivianne Heijnen (Infrastruktura i Gospodarka Wodna), wzywając Holandię do poparcia wniosku o utworzenie międzyrządowego panelu ds. chemikaliów, odpadów i zanieczyszczeń, w celu wprowadzenia światowego zakazu stosowania chemikaliów takich jak PFAS.
Uzdatnianie Wody Wiejskiej
Uzdatnianie wody wiejskiej to zagadnienie kluczowe dla zdrowia mieszkańców i ochrony środowiska wodnego na terenach słabo zurbanizowanych. Niewłaściwie oczyszczona woda może prowadzić do rozprzestrzeniania się chorób, a także wpływać negatywnie na ekosystemy oraz lokalną gospodarkę wodną. Systemy zaopatrzenia w wodę na obszarach wiejskich opierają się najczęściej na ujęciach podziemnych lub powierzchniowych. Woda pobierana ze studni, rzek, jezior czy zbiorników retencyjnych charakteryzuje się zmiennym składem chemicznym i mikrobiologicznym. W przypadku ujęć podziemnych głównym problemem bywa obecność żelaza, manganu, amoniaku, a także związków organicznych i twardości. Rodzaj zanieczyszczeń warunkuje dobór procesów uzdatniania, które muszą być dostosowane do lokalnych warunków hydrogeologicznych i jakości surowej wody.
Proces oczyszczania wody w wiejskich stacjach wodociągowych składa się z kilku następujących po sobie etapów. Koagulacja wody polega na dodaniu do niej związków chemicznych (koagulantów), które powodują neutralizację ładunków elektrostatycznych na powierzchni cząsteczek koloidalnych. Zastosowanie koagulacji umożliwia usunięcie substancji organicznych, związków azotu i fosforu oraz mikroorganizmów, które w innym przypadku mogłyby przeniknąć do sieci wodociągowej. Jest to etap szczególnie istotny w przypadku ujęć powierzchniowych, gdzie wahania jakości wody są znaczne i zależą m.in.
Dobór odpowiednich technologii oczyszczania wody zależy od źródła surowej wody oraz rodzaju i stężenia zanieczyszczeń. Wybór metody oczyszczania wody zależy od lokalnych potrzeb oraz zasobów technologicznych i finansowych gminy czy gospodarstwa. Skuteczne uzdatnianie wody wiejskiej jest niezbędne dla ochrony zdrowia publicznego oraz ograniczania negatywnego wpływu działalności człowieka na środowisko. Wdrażanie skutecznych metod oczyszczania wody na terenach wiejskich przyczynia się do poprawy jakości życia mieszkańców, zmniejszenia ryzyka epidemii oraz ochrony lokalnych zasobów wodnych.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Problemy z Jakością Wody
W wodach podziemnych bardzo często spotyka się również przekroczone stężenia amoniaku. Jego niska zawartość w wodzie do spożycia jest ważna przede wszystkim ze względu na aspekty zdrowotne. Występowanie amoniaku zależy od odczynu wody. Jeśli odczyn jest wysoki, wówczas amoniak występuje jako gaz, który bardzo łatwo ulatnia się podczas napowietrzania (rozdeszczania wody). Obowiązujące przepisy mówią, że zawartość amoniaku w wodzie podawanej do sieci nie powinna być większa niż 0,5 mgNH4***+/L.
Zawierają często podwyższone, przekraczające normę dla wód do picia i na potrzeby gospodarcze, stężenia substancji mineralnych i/lub organicznych pochodzenia naturalnego (neogenicznego) lub antropogenicznego. Spośród substancji pochodzenia naturalnego przekroczenia normy dotyczą najczęściej żelaza i manganu, niekiedy również azotu amonowego, substancji organicznych (barwa), siarkowodoru i siarczanów (VI). W zakresie zanieczyszczeń antropogenicznych podstawowy problem stanowią azotany(V) pojawiające się w znacznych ilościach w szczególności na terenach intensywnego rolnictwa oraz nieskanalizowanego osadnictwa. Wykorzystanie wód podziemnych wiąże się więc najczęściej z koniecznością ich uzdatniania.
Wszelkie inne technologie komplikują procesy uzdatniania, a możliwość ich wykorzystania, szczególnie na małych ujęciach wiejskich, jest ze względów ekonomicznych ograniczona. Z uwagi na przeznaczenie zasobów wód powierzchniowych, jak i podziemnych do celów konsumpcyjnych i na potrzeby gospodarcze, obecność w nich bakterii jest najczęściej zjawiskiem niepożądanym. Niewskazana jest obecność bakterii zarówno heterotroficznych z grupy form chorobotwórczych (np. z rodzaju Salmonella), jak i saprofitycznych (np. promieniowców), których funkcje metaboliczne wywołują niekorzystne zmiany składu chemicznego wód (np. smak, zapach). Niepożądana jest też obecność chemoautotrofów (np.
Doniesienia z ostatniego dwudziestolecia informują jednak o coraz liczniejszym występowaniu bakterii w wodach podziemnych, będącym wynikiem wzrostu zanieczyszczenia tych ostatnich. Flora bakteryjna stanowi dominujący element wśród organizmów tam występującym. W przypadku zanieczyszczenia wód materią organiczną zaczynają w nich dominować bakterie heterotroficzne. Niekiedy zwiększone ilości bakterii obserwuje się także w warunkach naturalnych, charakteryzujących się podwyższonymi stężeniami związków mineralnych. Są to m.in. bakterie wiążące żelazo, utleniające mangan oraz utleniające lub redukujące związki siarki.
Domowe Stacje Doczyszczania Wody
Do doczyszczania wody wodociągowej służą domowe stacje doczyszczania wody, popularnie zwane filtrami domowymi, stosowanie których ma na celu usunięcie skutków wtórnego zanieczyszczenia wody w systemach wodociągowych oraz polepszenie jakości wody do picia. Domowe stacje doczyszczania wody dostępne są w zróżnicowanych układach technologicznych. W filtrach domowych mogą zachodzić procesy filtracji, sorpcji, wymiany jonowej, odwróconej osmozy, utleniania i mineralizacji wody. Dobór konkretnego rozwiązania stacji doczyszczania wody zależy od jakości wody ujmowanej oraz od przeznaczenia wody.
Procesy Uzdatniania Wody
W procesie doczyszczania wody zakłada się konieczność usuwania z niej grubych zanieczyszczeń mechanicznej (np.. W celu realizacji wymienionych zadań stosuje się procesy filtracji, sorpcji, wymiany jonowej, odwróconej osmozy, utleniania, wzbogacania. Uzdatnianie wody polega na dostosowaniu jej właściwości fizykochemicznych do wymagań wynikających z jej przeznaczenia. Podstawowym czynnikiem decydującym o sposobie uzdatniania wody jest jej skład. Dlatego przed doborem technologii i uzdatniania wody konieczne jest wykonanie analizy fizykochemicznej przez profesjonalne laboratorium. Badania takie wykonują stacje sanitarno-epidemiologiczne, laboratoria kontroli środowiska lub laboratoria na wyższych uczelniach.
Wskaźniki Jakości Wody
Barwa - wskaźnik jakości wody wyrażony w jednostkach barwy, tj. stopniach skali platynowo-kobaltowej (1° odpowiada barwie, jaka nadaje 1 mg Pt w postaci soli rozpuszczonej w 1 dm3 wody).
Zapach - wskaźnik jakości wody określany organoleptycznie za pomocą powonienia na podstawie skali natężenia zapachu: oznacza sie na zimno (z) lub na gorąco (g). R - zapachy roślinne pochodzenia naturalnego, wywołane związkami organicznymi, które nie znajdują się w stanie rozkładu gnilnego (np. G - zapachy gnilne pochodzenia naturalnego, spowodowane obecnością * wodzie substancji organicznych znajdujących sie w stanie rozkładu gnilnego {np.
Oznaczenie pH - wykonuje sie kolorymetrycznie lub elektrometrycznie.
Twardość ogólna (całkowita) - właściwość wywołana obecnością substancji rozpuszczonych w wodzie, głównie soli wapnia i magnezu (również innych kationów, które występują jednak w dużo mniejszych ilościach, takich jak jony: żelaza, glinu, manganu oraz metali ciężkich).
Twardość węglanowa (przemijająca) - jest spowodowana obecnością rozpuszczonych w wodzie wodorowęglanów, węglanów i wodorotlenków wapnia i magnezu. Podczas podgrzewania wodorowęglany wapnia i magnezu wytrącają sie częściowo z roztworu w wyniku odwracalnych reakcji rozkładu i hydrolizy.
Nadmierna twardość - wody jest przyczyną powstawania kamienia kotłowego w urządzeniach pracujących na zasadzie wymiany ciepła ( zmniejszenia wydajności procesu grzewczego), pralkach, zmywarkach do naczyń, bojlerach, rurach, na armaturach i ceramice sanitarnej. W urządzeniach pracujących na zasadzie wymiany ciepła, osady wapnia i magnezu powodują duże straty energii (1 mm warstwy osadów zwiększa zużycie energii o ok. 10%). Dodatkowo, osady w rurach wodociągowych stanowią idealne środowisko dla rozwoju najróżniejszych mikroorganizmów.
Zasadowość (alkaliczność) - wskaźnik określający zawartość wodorotlenków, wodorowęglanów i węglanów metali alkalicznych (Na, K) i metali ziem alkalicznych |Ca, Mg). Zasadowość wody wyraża sie w mval/dm3 i oznacza miareczkując 100 cm3 wody 0,1-normalnym kwasem solnym lub siarkowym wobec fenoloftaleiny {zasadowość p), a następnie wobec oranżu metylowego (zasadowość m).
Żelazo, mangan - w wodach naturalnych występują przeważnie w postaci węglowodorów, siarczanów, chlorków, związków humusowych i niekiedy fosforanów. Obecność jonów żelaza i manganu jest bardzo szkodliwa dla wielu procesów technologicznych, szczególnie w przemyśle papierniczym, włókienniczym i produkcji błon fotograficznych.
Chlorki - zawartość chlorków w wodzie może być wywołana wymywaniem pokładów chlorków bądź też mogą się w niej pojawić wskutek obecności ścieków.
Związki azotu (amoniak, azotyny, azotany) - powstają głównie z substancji białkowych, które dostają sie do wody z doprowadzanymi ściekami. Amoniak występujący w wodzie może być pochodzenia organicznego lub nieorganicznego.
Siarkowodór - nadaje wodzie nieprzyjemny zapach, powoduje rozwój bakterii siarkowych oraz wywołuje korozje. Siarkowodór występujący zazwyczaj w wodach podziemnych, może być pochodzenia mineralnego, organicznego lub biologicznego, przy czym przybiera postać rozpuszczonego gazu lub siarczków.
Siarczany - obok chlorków najbardziej rozpowszechnione zanieczyszczenia w wodzie. Dostają sie one do niej wskutek wymywania skal osadowych, wyługowania gleby oraz niekiedy na skutek utleniania siarczków i siarki stanowiących produkty rozkładu białka pochodzącego ze ścieków.
Dwutlenek węgla agresywny - cześć wolnego dwutlenku węgla, która jest niezbędna do zabezpieczenia rozpuszczonych w wodzie wodorowęglanów przed rozkładem. Jest bardzo aktywny i powoduje korozje metali. Ponadto powoduje on rozpuszczanie węglanu wapnia CaCO3 w zaprawach lub betonie i dlatego powinien być usunięty z wody przeznaczonej do celów budowlanych. Przy ocenie agresywności wody, obok stężenia agresywnego dwutlenku węgla, należy uwzględniać również zawartość soli w wodzie.
Przewodność elektryczna - jest wywołana obecnością jonów powstałych w wyniku dysocjacji rozpuszczonych soli oraz amoniaku i dwutlenku węgla. Jednostką przewodności jest S/cm (μS/cm). Przewodność elektryczna należy podawać dla temperatury 20°C. Przewodność wody jest ważną właściwością, z której można wyciągnąć wnioski dotyczące jakości wody. Zasadniczo czysta woda nie przewodzi prądu, to znaczy nie przewodzi prądu. Tylko substancje rozpuszczone w wodzie, takie jak chlorki, siarczany czy węglany sprawiają, że woda jest przewodząca. Mierząc to przewodnictwo, można wyciągnąć wnioski na temat ilości cząstek rozpuszczonych w wodzie. Im więcej cząstek rozpuści się w wodzie, tym wyższa przewodność wody.
Poniższa tabela przedstawia dopuszczalne wartości niektórych parametrów jakości wody pitnej zgodnie z polskimi normami:
| Parametr | Wartość dopuszczalna |
|---|---|
| pH | 6.5 - 9.5 |
| Amoniak (NH4) | poniżej 0.5 mg/l |
| Barwa | Akceptowalna przez konsumentów (zalecane poniżej 15 mgPt/dm3) |
| Mętność | Poniżej 1 NTU |
| Escherichia coli | 0 w 100 ml |
Uzdatnianie wody jest konieczne w celu usunięcia zanieczyszczeń, będących wynikiem osadzania się różnych substancji w rurach wodociągowych lub w studniach. Ich rodzaje i liczba zależą m.in. od miejsca ujęcia, poziomu wód gruntowych, skali wykorzystania wodociągów. Uzdatnianie jest procesem, składającym się z etapów, które zależą od charakteru i przeznaczenia wody. Inny jest proces uzdatniania dla wody dla celów spożywczych (czyli np. wody do picia) i higienicznych w gospodarstwie domowym, a inny dla wody dla instalacji grzewczych, jeszcze inny dla laboratoriów czy przemysłu. Po wykonaniu badania wody można dobrać metodę uzdatniania, można również zlecić całą procedurę wyspecjalizowanej firmie. Pobierze ona wodę i zleci wykonanie badania, a następnie dobierze optymalną metodę uzdatniania.
tags: #charakterystyka #i #uzdatnianie #wody #powierzchniowej
