Uzdatnianie Wody: Procesy i Etapy
- Szczegóły
Woda to związek chemiczny, bez którego nie powstałoby życie. Jest niezbędna w przemyśle, rolnictwie i życiu codziennym. Uzdatnianie wody jest procesem doprowadzenia wody zanieczyszczonej do stanu, w którym może być ona zastosowana zgodnie z przeznaczeniem.
Dlaczego Uzdatnianie Wody Jest Konieczne?
Uzdatnianie wody wynika przede wszystkim z konieczności usuwania zanieczyszczeń mechanicznych, takich jak rdza, muł, piasek oraz substancji organicznych i nieorganicznych, z sieci wodociągowych i studni. Zawiesiny te mają wpływ na jakość wody w gospodarstwach domowych.
Parametry używanej wody zależą od poziomu wód gruntowych, miejsca ujęcia i skali wykorzystania wodociągów. Ze względu na różne przyczyny wpływające na jakość wody, stosuje się wiele sposobów uzdatniania.
Przede wszystkim trzeba zwrócić uwagę na to, że uzdatnianie to długotrwały proces, który składa się z kilku etapów. Jest to sekwencja działań i reakcji, które należy wykonać, by doprowadzić wodę do pożądanego stanu. Duże znaczenie w tym procesie ma charakter wody. Warto zauważyć, że w całkowicie inny sposób uzdatnia się wodę przeznaczoną do instalacji grzewczych, a całkiem inną metodę stosuje się dla wody stosowanej w gospodarstwach domowych. Całkiem odmiennie uzdatniania jest także woda wykorzystywana w przemyśle czy laboratoriach chemicznych.
Regulacje Prawne Dotyczące Uzdatniania Wody
Kwestia uzdatniania wody jest regulowana przez Rozporządzenie Ministra Zdrowia. Dzięki temu istnieją sprecyzowane kryteria i wymagania stawiane uzdatniaczom ze względu na konkretne przeznaczenie wody. Zdecydowanie najbardziej rygorystycznie traktowana jest woda przeznaczona do konsumpcji. Równie surowe wymagania przewiduje rozporządzenie dla wody stosowanej do celów spożywczych.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Kwestie uzdatniania wody reguluje szereg przepisów, m.in. Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi z dnia 7 grudnia 2017 r. (Dz.U. z 2017 r. poz. 2294), Ustawa z dnia 14 marca 1985 r. o Państwowej Inspekcji Sanitarnej(Dz. U. z 2019 r. poz. 59), Ustawa z dnia 20 lipca 2017 r. Prawo wodne(Dz. U.
Etapy Uzdatniania Wody
Filtracja Mechaniczna
Jest to pierwszy etap uzdatniania. Aby przejść do uzdatniania wody na poziomie jej parametrów chemicznych, należy na samym początku oczyścić ją z zanieczyszczeń występujących w wodociągach oraz studniach. Zalicza się do nich m.in. piasek, kamienie oraz różnego rodzaju zawiesiny. Ten etap filtrowania jest szczególnie ważny, ponieważ źle przeprowadzona filtracja mechaniczna może doprowadzić do uszkodzenia całej instalacji wodociągowej oraz uzdatniającej.
Dokładność filtracji mechanicznej zależy od wielkości zastosowanych filtrów. Stałą częścią w filtrowaniu mechanicznym jest specjalna siatka wykonana z nierdzewnej stali. W przypadku braku siatki najczęściej stosuje się specjalne wymienne syntetyczne wkłady filtracyjne. Oprócz standardowych siatek filtracyjnych wyróżnia się również siatki, które poprzez wytwarzanie wodnego wiru skutecznie filtrują wodę z większych zamuleń i ciał stałych.
W przypadku oczyszczania wody przeznaczonej do celów przemysłowych zaleca się stosowanie zdecydowanie większych filtrów.
Odżelazianie i Odmanganianie
Po mechanicznej filtracji woda powinna zostać oczyszczona z nadmiaru żelaza, które się w niej znajduje. Usuwanie niepożądanego żelaza odbywa się na drodze chemicznych reakcji. Najczęściej odżelźnianie składa się ze specjalnego filtrowania soli żelaza, które nie zdołały się rozpuścić, na utlenianiu oraz jonowymiennym wiązaniu cząsteczek. Oczyszczanie wody z żelaza przeprowadza się również ze względu na ochronę sieci wodociągowej.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Również zbyt duża ilość manganu powinna zostać usunięta. Nadmiar manganu powoduje korozję, chociaż pierwiastek ten zazwyczaj występuje w wodzie w niewielkie ilości. Jednak nawet znikoma obecność manganu w wodzie przeznaczonej do spożycia może powodować uszczerbek na zdrowiu osoby konsumującej zanieczyszczoną wodę.
Zmiękczanie Wody
Ponieważ niemal w całej Polsce występuje zjawisko twardej wody, w ramach uzdatniania przeprowadza się jej zmiękczanie. Polega ono przede wszystkim na zastosowaniu odpowiednich elektromagnetyzerów, które nie wpływają bezpośrednio na skład wody. Zmiękczanie w tym przypadku jest oparte na elektrodynamice kwantowej. Należy przy tym zauważyć, że ten sposób zmiękczania powinno stosować się tylko w początkowej fazie. Przy pomocy elektromagnetyzerów indukcyjnych zmiękcza się również wodę w sieciach wodociągowych.
Podstawowym powodem, dla którego przeprowadza się zmiękczanie wody jest uniknięcie negatywnych skutków, w tym m.in. powstawania kamienia w rurach i instalacjach.
Bakterie w Wodzie
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).
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.
Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem
Należą do drobnoustrojów niezwykle uciążliwych w odniesieniu do wód zarówno podziemnych, jak i powierzchniowych. Występują one najczęściej w wodach podziemnych niż w powierzchniowych. Mogą także bytować w studniach, przewodach wodociągowych i w złożu filtracyjnym na stacjach uzdatniania wody. Do najczęściej spotykanych w wodach studziennych należą rodzaje: Galionella, Leptrothrix, Crenothrix, Clonothrix, Sphaerotilus, Siderocapsa, Sideromonas, Naumanniella i Thiobacillus (Ferrobacilus).
Obok bakterii żelazowych ważną rolę w powstawaniu osadów w studniach i sieci wodociągowej odgrywają bakterie manganowe. W urządzeniach wodociągowych obserwuje się często efektywne odkładanie osadów zawierających mangan bez udziału klasycznych bakterii manganowych. Wybrane bakterie żelazowe (np. Sphaerotilus manganifera), łącząc zdolność utleniania soli żelaza (II) i manganu (II), kumulują w swych pochewkach wodorotlenek manganu (III) obok wodorotlenku żelaza (III).
W wodach podziemnych stanowią optymalne środowisko dla rozwoju bakterii redukujących siarczany (VI) w warunkach braku tlenu, przy niskim potencjale redoks oraz zawartości związków organicznych. W warunkach beztlenowych, wyniku dysymilacyjnej redukcji siarczanów(VI) wytwarza się siarkowodór (H2S), który reaguje z obecnymi w wodzie jonami metali, np. żelaza (II), tworząc trudno rozpuszczalny osad siarczku żelaza (II) (FeS).Najczęściej spotykanym gatunkiem cechującym się dużą aktywnością biochemiczną jest Desulfovibrio desulfuricans. Bakterie z rodzaju Desulfovibrio są czynnikiem korozji rur wodociągowych w warunkach beztlenowych.
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.
Parametry Jakości Wody
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.
- Barwa: Wskaźnik jakości wody wyrażony w jednostkach barwy, tj. stopniach skali platynowo-kobaltowej.
- Zapach: Wskaźnik jakości wody określany organoleptycznie.
- pH: Oznaczenie wykonuje się kolorymetrycznie lub elektrometrycznie.
- Twardość ogólna: Właściwość wywołana obecnością soli wapnia i magnezu.
- Zasadowość: Wskaźnik określający zawartość wodorotlenków, wodorowęglanów i węglanów metali alkalicznych.
- Żelazo, mangan: W wodach naturalnych występują przeważnie w postaci węglowodorów, siarczanów, chlorków, związków humusowych i niekiedy fosforanów.
- Chlorki: Zawartość może być wywołana wymywaniem pokładów chlorków bądź obecnością ścieków.
- Związki azotu: Powstają głównie z substancji białkowych, które dostają sie do wody z doprowadzanymi ściekami.
- Siarkowodór: Nadaje wodzie nieprzyjemny zapach, powoduje rozwój bakterii siarkowych oraz wywołuje korozje.
- Siarczany: 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: Powoduje korozje metali oraz rozpuszczanie węglanu wapnia CaCO3 w zaprawach lub betonie.
- Przewodność elektryczna: Jest wywołana obecnością jonów powstałych w wyniku dysocjacji rozpuszczonych soli oraz amoniaku i dwutlenku węgla.
| Rodzaj Wody | Przewodność (μS/cm) |
|---|---|
| Czysta woda mineralna | 400 - 2000 |
| Zdrowa woda pitna (wg prof. Vincenta) | poniżej 160 |
| Woda łatwo wchłaniana przez komórki | poniżej 120 |
| Woda niespełniająca swojej funkcji w komórce | ponad 300 |
| Dopuszczalna wartość graniczna (obecnie w Niemczech) | 2790 |
Problemy z Jakością Wody a Uzdatnianie
Zanim cywilizacja na dobre zadomowiła się na Ziemi, wszelkie zanieczyszczenia wody miały charakter naturalny - wynikały z procesów przemiany materii w przyrodzie. Z nastaniem panowania człowieka czynników pogarszania jakości wody zaczęło gwałtownie przybywać. Powstało rolnictwo, komunikacja, wreszcie przemysł. Do wody zaczęło się przedostawać bardzo wiele nowych substancji, powodujących zmiany w jej własnościach fizycznych i chemicznych. Mowa tu zwłaszcza o środkach ochrony roślin (pestycydach) i nawozach chemicznych.
Czynnikiem negatywnym jest też zanieczyszczenie wtórne wody; wprawdzie przedsiębiorstwa wodociągowe zapewniają jej jakość odpowiadającą obowiązującym normom, jednak może ona zostać zanieczyszczona wtórnie podczas przepływu do konsumenta, głównie mikrobiologicznie - może dojść do zakażenia pasożytami. Przyczyn należy upatrywać w jakości rur wodociągowych, zarówno z punktu widzenia materiału, wykonania jak i konserwacji. Mogą być wykonane z nieodpowiednich materiałów, ich zły stan techniczny może skutkować zażelazieniem wody, spowodować jej przebarwienia lub nadać obce zapachy.
Podsumowanie
Uzdatnianie wody jest procesem, którego celem jest doprowadzenie wody zanieczyszczonej do stanu, w jakim może być ona zastosowana zgodnie z przeznaczeniem. Parametry jakościowe wody zależą od wielu czynników; miejsca ujęcia, poziomu wód gruntowych itp. Stosowane są różne metody uzdatniania wody w zależności od jej przeznaczenia.
tags: #uzdatnianie #wody #procesy #etapy
