Uzdatnianie wody: Skuteczne metody odżelaziania
- Szczegóły
Woda jest niezbędna dla naszego życia, ale nie zawsze jest czysta i bezpieczna do spożycia prosto z kranu czy studni. Uzdatnianie wody to proces, który pozwala na poprawę jej jakości, usuwając zanieczyszczenia i szkodliwe substancje. Uzdatnianie wody to zestaw procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych, które mają na celu poprawę jakości wody do poziomu odpowiedniego dla konkretnego zastosowania. Procesy te usuwają zanieczyszczenia mechaniczne (jak piasek czy muł), substancje chemiczne (np. chlor), bakterie i inne mikroorganizmy, dzięki czemu otrzymujemy czystą wodę spełniającą wymagane normy.
Na czym polega uzdatnianie wody? Polega ono na zastosowaniu odpowiednich technologii i urządzeń, które eliminują niepożądane składniki i poprawiają jej smak, zapach oraz ogólną jakość. Uzdatnianie wody przynosi liczne korzyści dla naszego zdrowia i domowego budżetu. Istnieje wiele metod uzdatniania wody, stosowanych zarówno w domach, jak i w przemyśle. Wybór odpowiedniej metody zależy od jakości wody źródłowej oraz od potrzeb użytkownika.
Warto zapamiętać: Nie ma jednej uniwersalnej metody uzdatniania wody, która sprawdzi się w każdym przypadku. Kluczowe jest, aby woda pitna była wolna od zanieczyszczeń i miała doskonały smak. Kiedy myślimy o tym, jak najlepiej uzdatnić wodę do picia, na myśl przychodzą nam różne technologie.
Metody uzdatniania wody
Istnieje wiele metod uzdatniania wody, a oto niektóre z nich:
- Uzdatnianie wody metodą odwróconej osmozy
- Uzdatnienie wody filtrem przepływowym
- Filtry narurowe odżelaziające
- Woda uzdatniana przez filtry narurowe
- Woda uzdatniona przez zmiękczacze wody
- Stacje uzdatniania multifunkcyjne
- Lampy UV
Uzdatnianie wody metodą odwróconej osmozy
Odwrócona osmoza to jedna z najskuteczniejszych metod uzdatniania wody do picia. Proces ten polega na przepuszczaniu wody przez półprzepuszczalną membranę, która zatrzymuje nawet najmniejsze cząsteczki soli, bakterii, wirusów i innych zanieczyszczeń, w tym metali ciężkich. Uzdatnienie wody morskiej do spożycia jest możliwe dzięki procesowi odwróconej osmozy o wysokiej wydajności, który usuwa sól i inne zanieczyszczenia.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Uzdatnienie wody filtrem przepływowym
Filtry przepływowe to prostsza alternatywa dla odwróconej osmozy. Najczęściej opierają się na węglu aktywnym, który usuwa chlor, związki organiczne i poprawia smak wody. Woda z sieci wodociągowej często wymaga dodatkowej filtracji, aby poprawić jej jakość.
Filtry narurowe odżelaziające
Jest to rozwiązanie, które sprawdzi się przy niewielkich przekroczeniach norm żelaza i manganu.
Woda uzdatniana przez filtry narurowe
Filtry narurowe to rozwiązania na wymienne wkłady, które poprawiają ogólną jakość wody w domu.
Woda uzdatniona przez zmiękczacze wody
Zmiękczanie wody to jedna z najskuteczniejszych metod usuwania twardości. Urządzenia te eliminują jony wapnia i magnezu, które są odpowiedzialne za powstawanie kamienia. Zmiękczacz wody to urządzenie, które ma jeden cel - eliminację twardości wody poprzez usunięcie jonów wapnia i magnezu.
Stacje uzdatniania multifunkcyjne
Stacje te wykorzystują specjalne złoża, które nie tylko zmiękczają wodę, ale także usuwają żelazo, mangan i inne zanieczyszczenia. Dla wody ze studni optymalnym wyborem jest stacja multifunkcyjna w połączeniu z lampą UV, jednak jej dobór powinien opierać się na dokładnych badaniach.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Lampy UV
Przy wodzie z własnego ujęcia istnieje ryzyko obecności bakterii i innych mikroorganizmów. Lampy UV skutecznie je eliminują, niszcząc ich DNA za pomocą promieniowania ultrafioletowego, co zapobiega ich rozmnażaniu. Nie zmieniają składu fizyko chemicznego wody, tylko natychmiast niszczą mikroorganizmy, które się w niej występują. Lampy bardzo skutecznie hamują rozwój wirusów, bakterii, drobnoustrojów i innych szkodliwych organizmów. Są proste w obsłudze, a dzięki zwartej obudowie nadają się do montażu w każdej instalacji.
Odżelazianie wody
Żelazo w wodzie jest jedną z najczęstszych uciążliwości spotykanych przy użytkowaniu własnej studni głębinowej. Wysoka zawartość żelaza w wodzie negatywnie wpływa na instalację wodociągową, urządzenia techniczne budynku, jak również użytkowe właściwości wody. W efekcie tego korzystanie z wody z wysoką zawartością żelaza do celów bytowych jest utrudnione, a czasem nawet niemożliwe.
Zawartość żelaza w wodach podziemnych jest powszechna i ma pochodzenie geologiczne. Żelazo w wodzie warunkach beztlenowych lub niedotlenionych (a takie panują głównie w wodach podziemnych) najczęściej występuje w formie rozpuszczonej jako wodorowęglan żelaza, siarczan żelaza lub chlorek żelaza. W okolicach torfowisk, terenów bagnistych lub zalesionych żelazo bardzo często występuje w połączeniu ze związkami organicznymi np. z kwasami humusowymi, które są bardzo trudne do usunięcia z wody.
Zgodnie z obowiązującymi przepisami (Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 7 grudnia 2017 r w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi - Dz.U. 2017 poz. 2294) zawartość żelaza w wodzie w kranie konsumenta nie powinna przekraczać 200 µg/l (mikrogramów na litr), czyli 0,2 mg/l. Powyżej tego stężenia zawartość żelaza w wodzie przybiera niekorzystny wpływ na stan techniczny instalacji wodociągowej, jak również na wskaźniki organoleptyczne wody, czyli wzrost jej mętności, pojawienie się rdzawo-brunatnej barwy, powstanie metalicznego smaku oraz zapachu wody. Wszystkie te czynniki są uciążliwe dla odbiorców oraz wywołują nieufność konsumenta do spożywania takiej wody.
Uciążliwości związane z żelazem w wodzie
Żelazo w warunkach beztlenowych (a takie panują głównie w wodach podziemnych) występuje w formie rozpuszczonej (bezbarwnej). W kontakcie z utleniaczem (np. z tlenem z powietrza atmosferycznego) żelazo zawarte w wodzie utlenia się i wytrąca właśnie w postaci zawiesiny tworzącej osad. Wytrącające się osady z żelaza (w kolorze rdzawo-brązowym) pogarszają barwę wody oraz jej mętność budząc nieufność konsumenta.
Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem
Przy stężeniu już 0,3 mg/litr (300 ug/l) żelazo barwi tkaniny podczas prania, pozostawia barwne smugi przy zmywaniu powierzchni, zostawia ciemne osady na sanitariatach, bateriach i wylewkach, natomiast wzrost mętności wody bywa zauważalny już przy stężeniu zaledwie 0,1 mg/l (100 ug/l).
Innym aspektem związanym ze zwiększoną zawartością żelaza w wodzie jest tendencja do wytrącania się nierozpuszczalnych związków żelaza w formie osadów na wewnętrznych ścianach rurociągów oraz zbiorników instalacji wodociągowej. W dłuższym okresie czasu warstwa odkładających się osadów doprowadza do zwężenia światła przewodów instalacji wodociągowej, co prowadzi do spadku ciśnienia na instalacji (zmniejszenie przepływu).
Dodatkowy, negatywnym aspektem zalegających osadów z żelaza jest rozwój mikroorganizmów, głównie bakterii żelazistych, które czerpią energię z procesu utleniania żelaza. Duża ilość nagromadzonych mikroorganizmów w osadach z żelaza jest źródłem wysokiej ilości ich wydzielin, które mogą prowadzić do pogorszenia m.in.
Jak sprawdzić zawartość żelaza w wodzie?
Zawartość żelaza w wodzie można zbadać na dwa sposoby:
- Przy pomocy ogólnodostępnych testów kropelkowych, które umożliwiają szybkie otrzymanie wyniku oraz są tanie. Jednak ze względu na niewielką dokładność tego typu testy dają wyłącznie ogólny pogląd na zawartość żelaza w wodzie.
- Wykonać laboratoryjne badania wody. Ta opcja jest zalecana, jeśli podejrzewamy wysoką zawartość żelaza w wodzie na podstawie pogorszonej jej jakości (brązowa barwa, metaliczny zapach lub smak) i spodziewamy się, że wymagane będzie zamontowanie filtrów do uzdatniania wody poprawiających jej jakość.
W takim przypadku badanie wody w laboratorium wykaże dokładną zawartość żelaza w wodzie, ale również umożliwi zbadanie pozostałych wskaźników, które mogą być w wodzie przekroczone i wymagają usunięcia. Badania laboratoryjne wody można wykonać w laboratoriach przedsiębiorstw wodociągowych (tych większych), wojewódzkich/powiatowych stacjach sanitarno-epidemiologicznych, prywatnych laboratoriach, firmach zajmujących się uzdatnianiem wody.
Poprawny dobór technologii usuwania żelaza z wody wymaga uwzględnienia kilku istotnych wskaźników fizykochemicznych zawartych w wodzie, które mają bezpośredni wpływ na skuteczne usuwanie żelaza. Do najważniejszych należą zawartość związków organicznych (wskaźnik określany jako utlenialność wody lub indeks nadmanganianowy), odczyn pH wody, jon amonu, a także kilka pobocznych wskaźników ułatwiających dobór odpowiedniej technologii tj. zawartość manganu w wodzie, twardość wody, barwa, zasadowość, mętność i zapach wody.
Wykonanie odpowiedniej analizy fizykochemicznej wody jest pierwszym krokiem umożliwiającym poprawny dobór technologii usuwania z wody żelaza, który przełoży się na niskie koszty eksploatacyjne filtrów do wody, oraz zapewni skuteczne działanie systemu uzdatniania wody przez wiele lat.
Jak pozbyć się żelaza z wody?
Przekroczone żelazo w wodzie oddziałuje w szerokim zakresie na całą instalację, dlatego urządzenia do jego usuwania montowane są na wejściu instalacji do budynku. Na poprawny wybór technologii usuwania żelaza z wody ma wpływ bardzo wiele czynników m.in. wysokość przekroczenia żelaza w wodzie, zawartość innych zanieczyszczeń obecnych w wodzie (m.in. utlenialność, jon amonu, siarkowodór), wyposażenie techniczne budynku. Dlatego dobór odżelaziacza dokonywany jest indywidualnie z uwzględnieniem m.in. powyższych czynników.
Należy wspomnieć, że stosowane obecnie metody odżelaziania wody mają również pełną lub ograniczoną zdolność usuwania z wody manganu, który bardzo często występuje w wodzie równocześnie z żelazem.
W przypadku usuwania żelaza z wody pochodzącej z własnej studni dla budownictwa jednorodzinnego stosuje się obecnie dwie podstawowe technologie odżelaziania wody.
Pierwszą z nich jest zatrzymywanie utlenionych związków żelaza (wytrąconych w postaci zawiesiny) w objętości złoża filtra wody i okresowe odprowadzenie zawiesiny z żelaza do kanalizacji wraz z tzw. popłuczynami, które powstają podczas płukania filtra. W zależności od zastosowanego złoża filtrującego płukanie odżelaziacza wody może być wspomagane środkami chemicznymi w tzw. procesie regeneracji złoża (w budownictwie jednorodzinnym jest to najczęściej nadmanganian potasu).
Druga podstawowa technologia odżelaziania wody wykorzystuje proces wymiany jonowej i jest realizowana na złożach jonowymiennych, gdzie jony żelaza są zamieniane na jony sodu, po czym wypłukane do kanalizacji podczas procesu regeneracji filtra.
Biorąc pod uwagę powyższy podział technologiczny można wyodrębnić trzy podstawowe typy odżelaziaczy stosowane w budownictwie jednorodzinnym. Będą to:
- odżelaziacz płukany wodą,
- odżelaziacz wody regenerowany chemicznie,
- filtr wielofunkcyjny - odżelaziacz wody ze złożem jonowymiennym
Wszystkie mają wady i zalety. Ponadto zastosowania każdego rozwiązania wymaga uwzględnienia wielu współzależnych czynników.
Odżelaziacz płukany wodą
Odżelaziacz płukany wodą wykorzystuje proces filtrowania zawiesiny wytrąconych związków żelaza w objętości złoża filtrującego. Usuwanie związków żelaza z wody odbywa się na złożach mineralnych np. piasek kwarcowy (wymaga wpracowania, które może trwać nawet do kilku miesięcy) lub na tzw. złożach katalitycznych posiadających zdolność przyspieszania procesu utleniania związków żelaza (nie wymagają wpracowania i działają natychmiast po rozpoczęciu procesu odżelaziania wody). Cechą charakterystyczną tego typu odżelaziaczy wody jest brak konieczności przeprowadzenia regeneracji złoża filtrującego środkami chemicznymi - w celu przywrócenia zdolności usuwania żelaza odbywa się jedynie płukanie wodą).
Odżelazianie na złożach płukanych wodą wymaga wstępnego doprowadzenie utleniacza i zapewnienia odpowiednio długiego czasu kontaktu utleniacza ze związkami żelaza. Jest to konieczne, aby rozpocząć proces wytrącania żelaza z wody w postaci zawiesiny, co umożliwia odfiltrowanie żelaza z wody. W budownictwie jednorodzinnym najczęściej realizowane jest to poprzez wykorzystanie zbiornika hydroforowego bez przepony o pojemności optymalnej 300 l oraz doprowadzenie powietrza (utleniaczem jest tlen) przez aspirator powietrza (zwężka napowietrzająca wykorzystująca efekt Venturiego) lub w przypadku dużych zawartości żelaza - kompresora bezolejowego. Tego typu urządzenia wymagają dodatkowego miejsca do ich montażu. Napowietrzanie wody przy wykorzystaniu zbiornika hydroforowego bez przepony „przy okazji” pozwala usunąć z wody gazy złowonne np. siarkowodór, co jest zaletą tej technologii usuwania żelaza z wody.
Jak każdy filtr butlowy, również odżelaziacz pukany wodą wymaga zapewnienia odpowiedniego przepływu wody umożliwiającego odpowiednią ekspansję zboża podczas jego płukania (bez spełnienia tego warunku płukanie będzie nieskuteczne). Ponieważ złoża mineralne stosowane w tej technologii są złożami o wysokiej gęstości, wymagany przepływ wody podczas płukania jest zdecydowanie większy niż dla pozostałych technologii odżelaziania wody. W związku z powyższym odżelaziacz płukany wodą wymaga do poprawnej pracy pompy głębinowej o dużej wydajności. Dla wielkości butli ciśnieniowych stosowanych w budownictwie jednorodzinnym są to wydajności od 3 m3/h i więcej. Należy podkreślić, że nie chodzi tu o przepływ nominalny (odczytany z tabliczki znamionowej pompy lub kartonu), a o RZECZYWISTY przepływ, czyli po uwzględnieniu wysokości podnoszenia, strat hydraulicznych i ciśnienia panującego w instalacji - więc pompa musi być naprawdę wydajna. Przy tego typu odżelaziaczach wody ze względu na wymagane wysokie wydajności płukania należy uwzględnić również wydajność roboczą ujęcia wody (wydajność „produkcji” wody) i w miarę konieczności wprowadzić płukanie przerwane, dające czas na regenerację ujęcia wody.
Ponieważ popłuczyny z odżelaziacza płukanego wodą nie posiadają w swoim składzie bakteriobójczych związków chemicznych w zasadzie mogą być odprowadzane do wszystkich rozwiązań zagospodarowania ścieków (kanalizacja miejska, przydomowa oczyszczalnia ścieków, zbiornik bezodpływowy tzw. szambo). Z uwagi na fakt, że płukanie tego typu odżelaziacza wody wymaga dużych wydajności przepływającej wody oraz częstszych procesów płukania, automatycznie przekłada się to na większą ilość popłuczyn, co jest istotne w przypadku odprowadzania popłuczyn do szamba (koszty wywozu). Z tego samego powodu w przypadku eksploatacji przydomowych oczyszczalni ścieków powinno się również uwzględnić zapas wydajności hydraulicznej oczyszczalni, aby nie przekroczyć maksymalnego przepływ dobowego/godzinowego oczyszczalni (ilość popłuczyn w budynku jednorodzinnym generowana przez odżelaziacz wody w tej technologii zazwyczaj wynosi kilkaset litrów w ciągu ok. 15 minut, co odpowiada zużyciu wody przez kilka osób w ciągu całego dnia!!!).
Przykłady złóż katalitycznych stosowanych w tej technologii uzdatniania wody: Pyrolox, G1, mDox, Katalox,
Zalety odżelaziacza płukanego wodą
- wygodny w eksploatacji ze względu na brak konieczności uzupełniania środka chemicznego stosowanego do regeneracji
- ze względu na konieczność napowietrzania wody usuwa gazy złowonne np. siarkowodór
- nieszkodliwe dla przydomowych oczyszczalni ścieków popłuczyny zawierające głównie zawiesinę mineralną
Wady odżelaziacza płukanego wodą
- do płukania wymagana pompa o większej wydajności niż dla innych technologii odżelaziania wody przy tym samym rozmiarze butli
- konieczność napowietrzenia wody - wymaga zbiornika hydroforowego o odpowiedniej objętości bez przepony wraz z aspiratorem powietrza/kompresorem bezolejowym lub układu z komorą sprężonego powietrza
- częstsza konieczność płukania oraz większa jednorazowa ilość popłuczyn, co ma znaczenie np. podczas odprowadzania popłuczyn do szamba (sumaryczna ilość popłuczyn) lub przydomowej oczyszczalni ścieków bez zapasu przepływu hydraulicznego
Odżelaziacz wody regenerowany chemicznie
Odżelaziacz wody ze złożem katalitycznym regenerowany chemicznie również wykorzystuje proces filtracji żelaza z wody w objętości złoża. W odróżnieniu od odżelaziaczy płukanych tylko wodą wykorzystuje złoża katalityczne wymagające regeneracji utleniaczem chemicznym, który przywraca zdolność katalityczną złoża. W budownictwie jednorodzinnym najczęściej stosowanym utleniaczem regenerującym złoże w tej technologii jest nadmanganianem potasu (KMnO4), który w postaci drobnych kryształów umieszczony jest w specjalnym zasobniku obok butli usuwającej żelazo z wody.
Złoża katalityczne regenerowane nadmanganianem potasu nie wymagają wcześniejszego natlenienia wody. Z tego względu ten typ odżelaziacza wody z powodzeniem będzie działał w instalacji z dowolnym typem zbiornika hydroforowego (również z hydroforem przeponowym). Ponadto dezynfekujące działanie czynnika regenerującego umożliwia rzadszą częstotliwość regeneracji w przypadku tego typu odżelaziaczy wody. Powyższe cechy realnie przekładają się na mniejszą ilość popłuczyn.
Ponieważ popłuczyny odprowadzane z tego typu odżelaziacza wody zawierają utleniacz o działaniu bakteriobójczym, nie powinno się stosować tego typu odżelaziacza przy biologicznych przydomowych oczyszczalniach ścieków pracujących w trybie przepływowym lub bez osadnika wstępnego, który pełni rolę bufora.
Tabela: Porównanie metod odżelaziania wody
| Metoda | Zalety | Wady |
|---|---|---|
| Odwrócona osmoza | Skuteczne usuwanie zanieczyszczeń, w tym metali ciężkich | Wysoki koszt, generuje odrzut wody |
| Filtry przepływowe | Prosta instalacja, poprawa smaku i zapachu wody | Mniej skuteczne w usuwaniu niektórych zanieczyszczeń |
| Odżelaziacz płukany wodą | Brak konieczności stosowania chemii, usuwa gazy złowonne | Wymaga pompy o dużej wydajności, częstsze płukanie |
| Odżelaziacz regenerowany chemicznie | Nie wymaga wstępnego natleniania wody, dezynfekcja | Popłuczyny zawierają utleniacz, szkodliwy dla oczyszczalni biologicznych |
Podsumowanie
Uzdatnianie wody jest kluczowe dla zapewnienia jej wysokiej jakości i bezpieczeństwa. Wybór odpowiedniej metody zależy od wielu czynników, takich jak rodzaj zanieczyszczeń, dostępność zasobów i indywidualne potrzeby. Dzięki nowoczesnym technologiom możemy cieszyć się czystą wodą w naszych domach i zakładach przemysłowych.
Pamiętajmy, że regularne badania wody i konserwacja systemów uzdatniania to inwestycja w nasze zdrowie i długotrwałą sprawność instalacji wodnych.
tags: #uzdatnianie #wody #odżelazianie #metody
