Uzdatnianie Wody: Wyzwania i Metody

Szczegóły: Opublikowano: 07. March 2026

Wykorzystanie wód podziemnych wiąże się najczęściej z koniecznością ich uzdatniania, ponieważ zawierają często podwyższone stężenia substancji mineralnych i/lub organicznych pochodzenia naturalnego (neogenicznego) lub antropogenicznego, przekraczające normy dla wód do picia i na potrzeby gospodarcze. W zakresie zanieczyszczeń antropogenicznych podstawowy problem stanowią azotany(V) pojawiające się w znacznych ilościach w szczególności na terenach intensywnego rolnictwa oraz nieskanalizowanego osadnictwa.

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.

Zanieczyszczenia Wód Podziemnych

Spośród substancji pochodzenia naturalnego przekroczenia normy dotyczą najczęściej żelaza i manganu, niekiedy również azotu amonowego, substancji organicznych (barwa), siarkowodoru i siarczanów (VI). Jest ono stosunkowo proste, jeśli dotyczy żelaza i manganu, i można zrealizować je za pomocą napowietrzania oraz filtracji na filtrach ciśnieniowych w układzie zamkniętym. Wszelkie inne technologie komplikują procesy uzdatniania, a możliwość ich wykorzystania, szczególnie na małych ujęciach wiejskich, jest ze względów ekonomicznych ograniczona.

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). Niepożądana jest też obecność chemoautotrofów.

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.

Przeczytaj także: Nawrocki o uzdatnianiu wód

Są to m.in. bakterie wiążące żelazo, utleniające mangan oraz utleniające lub redukujące związki siarki. 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). Stanowią one niekiedy niekorzystny czynnik biologiczny w eksploatacji ujęć wody.

Ilości komórek np. Galionella sp. dochodzące do 4700 w 1ml nie powodują jeszcze zmiany cech organoleptycznych, przy około 10000 tych bakterii w 1ml zauważa się pojawienie jasnordzawego zabarwienia wody, a przy ok. 80000 jasnobrązowego. Zmienia się przy tym również zapach (na specyficzny) i posmak na lekko cierpki.

Obok bakterii żelazowych ważną rolę w powstawaniu osadów w studniach i sieci wodociągowej odgrywają bakterie manganowe. Mogą one przyczyniać się również do powstawania niekorzystnych zmian cech organoleptycznych wody (metaliczny posmak, wzrost barwy i mętności). Występują one w wodach i osadach dennych zbiorników oraz w glebach bagiennych i bogatych w materię organiczną. 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 świeżych osadach żelazowo-manganowych o luźnej, gąbczastej konsystencji wykrywa się często duże ilości bakterii żelazowych, podczas gdy w starych , silniej przylegających do ścian przewodów spotyka się tylko nieliczne, silnie zmacerowane szczątki tych mikroorganizmów.

Przedstawiciele tej grupy biorą udział w przemianach związków siarki. W wodach powierzchniowych spotyka się fotosyntetyzujące bakterie siarkowe purpurowe i zielone. Jedynie przypadkowo pojawiają się one w wodach podziemnych, ze względu na brak światła. Dostępu światła nie wymagają natomiast bakterie siarkowe autotroficzne chemosyntetyzujące oraz mikotroficzne i heterotroficzne. Wśród bakterii chemosyntetyzujących wyróżnia się bezbarwne nitkowate bakterie zwane siarkowodorowymi oraz nietworzące form nitkowatych bakterie tionowe.

Przeczytaj także: Technologie uzdatniania wody (Nawrocki)

Wody podziemne 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. Oprócz desulfurykatorów mezofilnych są również bakterie redukujące siarczany (VI) w temperaturach podwyższonych.

Procesy Uzdatniania Wody

W celu realizacji wymienionych zadań stosuje się procesy filtracji, sorpcji, wymiany jonowej, odwróconej osmozy, utleniania, wzbogacania.

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. W procesie doczyszczania wody zakłada się konieczność usuwania z niej grubych zanieczyszczeń mechanicznej.

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.
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 Elektryczna Wody

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.

Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd

Pomiar przewodności wody oczywiście nie zastąpi precyzyjnej analizy chemicznej substancji rozpuszczonych w wodzie. Przewodność daje jedynie wskazanie bezwzględnej liczby cząstek rozpuszczonych w wodzie. Podsumowując, można powiedzieć, że przewodność jest dobrym wskaźnikiem czystości wody. Im niższe przewodnictwo, tym mniej cząstek rozpuszcza się w wodzie. Jednak czysta woda jest rozpuszczalnikiem, który ma właściwość natychmiastowego ponownego przyciągania cząstek, a tym samym osiągania przewodności.

Przewodność wody można określić jako przewodność elektryczną w mikrosimensach lub jako opór elektryczny w omach. Wartość TDS jest często podawana w połączeniu z przewodnością wody. Słowo TDS oznacza angielskie wyrażenie „całkowita ilość rozpuszczonych ciał stałych” i oznacza liczbę rozpuszczonych (organicznych i nieorganicznych) ciał stałych w wodzie. Wartość TDS podawana jest w jednostkach ppm (części na milion), tj.

Aby określić przewodność wody, miernik przewodności mierzy opór elektryczny wody. Wartość ta jest następnie przeliczana na przewodność w mikrosimensach na cm lub wartość TDS w ppm. W przybliżeniu wartość 2 mikrosimensów odpowiada około 1 cząsteczce na milion cząsteczek wody. W celu prawidłowego obliczenia przewodności lub przeliczenia na wartość TDS, profesjonalny miernik przewodności powinien również mierzyć temperaturę wody.

Mierząc opór elektryczny wody, można wyciągnąć wnioski na temat przewodności, a tym samym liczby cząstek rozpuszczonych w wodzie. Ze względu na wiele składników normalna woda mineralna ma średnią przewodność od 400 do 2000 mikrosimensów i rezystancję od 500 do 2500 omów.

Przewodnictwo wody jest zatem dobrym wskaźnikiem czystości wody. Wszelkie zanieczyszczenia takie jak minerały, sole czy zanieczyszczenia zwiększają przewodność lub zmniejszają rezystancję. Przewodność wody pitnej dostarcza informacji o tym, czy woda w organizmie może wchłaniać i transportować substancje. Według badań naukowych prof. Louis-Claude Vincent zdrowa woda pitna powinna mieć przewodność nie większą niż 160 mikrosimensów lub rezystancję co najmniej 6000 omów.

Zdolność absorpcyjna komórek organizmu zależy od nasycenia wody obcymi substancjami. Od pewnego stopnia nasycenia, wyrażonego przewodnictwem, woda nie może już penetrować komórek poprzez osmozę i rozwijać swoje działanie detoksykujące. Woda o przewodności nie większej niż 120 mikrosimensów lub rezystancji co najmniej 8300 omów jest szczególnie łatwo wchłaniana przez komórki organizmu. Z przewodności ponad 300 mikrosimensów woda nie może już spełniać swojej funkcji w komórce.

W ostatnich latach w Niemczech wartości graniczne przewodności wody zostały kilkakrotnie podniesione. Norma UE przewidywała wartość graniczną przewodności 400 mikrosimensów do 2013 roku. Dla Światowej Organizacji Zdrowia taki limit wynosi 750 mikrosimensów. W niemieckim rozporządzeniu w sprawie wody pitnej do 30 września 1990 r. obowiązywał limit 1000 mikrosimensów. Potem jednak limit został zwiększony do wartości 2000 mikrosimensów. W 2001 r. maksymalna dopuszczalna przewodność została ponownie zwiększona do 2500 mikrosimensów. Dopuszczalna wartość graniczna przewodności wynosi obecnie 2790 mikrosimensów.

Woda pitna jest z pewnością najlepiej kontrolowaną żywnością w Niemczech. Dlatego naprawdę sensowne może być jednokrotne zmierzenie przewodności wody pitnej za pomocą urządzenia pomiarowego. Przydatne może być również oczyszczanie wody pitnej za pomocą urządzenia destylacyjnego lub systemu osmozy. Na przykład w procesie odwróconej osmozy woda jest przeciskan...

Dodatkowe Informacje

Woda przeznaczona do spożycia przez ludzi powinna spełniać wymagania bezpieczeństwa dla zdrowia ludzi oraz być odpowiedniej jakości pod względem wyglądu, zapachu i smaku. Woda naturalna, stykając się z atmosferą oraz minerałami, zawsze zawiera pewne ilości rozpuszczonych gazów. Należą do nich przede wszystkim O2, N2, CO2 oraz w mniejszym stopniu H2S. Zawartość tlenu w naturalnych wodach powierzchniowych stanowi wypadkową pomiędzy fizyczną rozpuszczalnością tego gazu a jego zużyciem na procesy utleniania, zwłaszcza związków organicznych. Zgodnie z rozporządzeniem z 29 sierpnia 2019 r.

Tabela: Przykładowe Wskaźniki Jakości Wody i Ich Znaczenie

Wskaźnik	Opis	Znaczenie
Barwa	Stopień zabarwienia wody	Wskazuje na obecność substancji organicznych lub mineralnych
Zapach	Określany organoleptycznie	Informuje o obecności substancji organicznych, siarkowodoru itp.
pH	Kwasowość lub zasadowość wody	Wpływa na procesy chemiczne i biologiczne
Twardość	Zawartość soli wapnia i magnezu	Powoduje powstawanie kamienia kotłowego
Przewodność	Zdolność przewodzenia prądu	Wskazuje na zawartość rozpuszczonych substancji

tags: #nawrocki #uzdatnianie #wody #czesc #2 #pd