Uzdatnianie Wody Gruntowej: Problemy i Rozwiązania

Wody gruntowe odgrywają kluczową rolę w naszym codziennym życiu, dostarczając niezbędnej wody pitnej dla milionów ludzi na całym świecie. Jednakże, aby woda ta była bezpieczna do spożycia, musi przejść przez skomplikowany proces uzdatniania. W tym artykule przyjrzymy się, jak przebiega ten proces, a także jakie parametry są kluczowe dla oceny jakości wód podziemnych. Ponadto, przedstawimy przykłady odpowiednich rozwiązań technologii pomiarowej.

Znaczenie Wód Gruntowych i Potrzeba Ich Uzdatniania

Wody gruntowe to naturalne zasoby wodne znajdujące się pod powierzchnią ziemi, w porach i szczelinach skalnych. Są one bardzo ważne dla gospodarki wodnej, gdyż zaspokajają potrzeby nie tylko ludności, ale także rolnictwa i przemysłu.

Te wody są podatne na zanieczyszczenia chemikaliami, takimi jak pestycydy, nawozy, metale ciężkie oraz ścieki przemysłowe. Dodatkowo, związki takie jak żelazo i mangan mogą nadawać wodzie niepożądany smak, zapach i barwę, a substancje organiczne mogą stanowić pożywkę dla mikroorganizmów. Kontaminacje biologiczne, jak bakterie i wirusy, mogą sprawić, że woda stanie się niebezpieczna dla zdrowia. Brak obróbki wody może prowadzić do zatrucia, chorób zakaźnych i długotrwałych skutków zdrowotnych.

Dlaczego uzdatnianie wód podziemnych jest ważne?

• Zanieczyszczenia chemiczne (pestycydy, nawozy, metale ciężkie, ścieki przemysłowe).
• Obecność żelaza i manganu (niepożądany smak, zapach, barwa).
• Substancje organiczne (pożywka dla mikroorganizmów).
• Kontaminacje biologiczne (bakterie, wirusy).
• Ryzyko zatruć i chorób zakaźnych.

Proces Uzdatniania Wód Gruntowych

Proces uzdatniania wód gruntowych składa się z kilku kluczowych etapów, które mają na celu usunięcie zanieczyszczeń i uczynienie wody bezpieczną do spożycia.

1. Dodanie koagulantów powoduje zlepianie się drobnych cząsteczek zanieczyszczeń w większe aglomeraty (flokule), które są łatwiejsze do usunięcia.
2. Woda przepływa przez system filtracji, usuwający mniejsze nieczystości.
3. Stosowanie chlorowania lub ozonowania do eliminacji patogenów, zapewniając bezpieczeństwo mikrobiologiczne wody.

Każdy etap jest kluczowy dla skutecznego uzdatniania, zapewniając, że woda spełnia surowe normy.

Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd

Etapy uzdatniania wody:

• Koagulacja
• Filtracja
• Dezynfekcja

Technologie Pomiarowe w Procesie Uzdatniania Wody

Podczas procesów flokulacji i koagulacji, dokładne monitorowanie mętności pozwala na optymalne dozowanie środków chemicznych, co skutkuje skuteczniejszym oczyszczaniem wody. Mętność odnosi się do stopnia, w jakim woda traci swoją przejrzystość z powodu obecności zawieszonych cząstek. Jednym z polecanych rozwiązań do tego zastosowania jest optyczna cyfrowa sonda mętności JUMO ecoLine NTU. Ta sonda jest przeznaczona do pomiaru mętności wody pitnej, procesowej i użytkowej.

Pomiar przewodności wód podziemnych jest kluczowym etapem w procesie uzdatniania, zwłaszcza podczas sedymentacji. Do tego celu stosuje się różne czujniki pomiarowe. Przykładem jest dwuelektrodowy konduktometryczny czujnik przewodności JUMO tecLine CR, który jest częścią oferty czujników do analizy cieczy.

Proces dezynfekcji ma na celu eliminację lub neutralizację mikroorganizmów obecnych w wodzie. Chlor jest najczęściej stosowanym środkiem dezynfekującym w obróbce wody konsumpcyjnej. Zgodnie z zasadą "tak dużo jak to konieczne i tak mało jak to możliwe", stężenie i dawka chloru muszą być nieustannie monitorowane. Do tego celu wykorzystuje się czujniki wolnego chloru, takie jak JUMO tecLine Cl2.

Do tych zastosowań idealne są przepływomierze elektromagnetyczne. Zanurzeniowy przepływomierz magnetyczno-indukcyjny (MID) JUMO flowTRANS MAG I01 to doskonały wybór ze względu na jego niezawodność i precyzję. Sondy hydrostatyczne JUMO serii MAERA.

Przykłady czujników i urządzeń pomiarowych:

• Optyczna cyfrowa sonda mętności JUMO ecoLine NTU
• Dwuelektrodowy konduktometryczny czujnik przewodności JUMO tecLine CR
• Czujniki wolnego chloru JUMO tecLine Cl2
• Zanurzeniowy przepływomierz magnetyczno-indukcyjny (MID) JUMO flowTRANS MAG I01
• Sondy hydrostatyczne JUMO serii MAERA

Parametry Jakości Wody i Metody Poprawy

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.

Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody

Istotna jest znajomość parametrów fizykochemicznych i biologicznych wody surowej jak i tej po oczyszczeniu. Przy wyborze systemu poprawy jakości wody należy skorzystać z pomocy fachowców. Poznanie efektów działania danego systemu, przeciwwskazania, koszty związane z wdrożeniem i eksploatacją to podstawa dokonania właściwego wyboru. Nie wszystkie metody są wskazane i optymalne dla danego zastosowania.

Przykłady parametrów i metod poprawy jakości wody:

• Żelazo i mangan: Napowietrzanie i filtracja przez piasek i żwir.
• Fluor: System Nalgonda (wapno), ałun jako koagulant.
• Arsen: Dodawanie wapna lub ałunu, usuwanie osadu.

Metody Uzdatniania Wody

Woda ze źródeł powierzchniowych jest często zanieczyszczona przez mikroorganizmy i drobnoustroje. Woda ze źródeł podziemnych jest zwykle bezpieczniejsza, ale nawet wody podziemne mogą być zanieczyszczone szkodliwymi substancjami chemicznymi z działalności człowieka lub pochodzącymi ze środowiska naturalnego. Woda uzdatniona u źródła może ulec wtórnemu zanieczyszczeniu lub skażeniu w sieci dystrybucyjnej niewłaściwie chronionej. Dotyczy to zarówno wodociągów przesyłowych jak i sieci wewnątrz budynków.

Na czym polega poprawa jakości wody?

• Napowietrzanie: Utlenia żelazo (Fe) i mangan (Mn) co umożliwia odfiltrowanie tych związków.
• Sedymentacja: Magazynowanie wody tylko przez jeden dzień, może wyeliminować niektóre bakterie, a magazynowanie przez 48 godzin larwy ślimaków.
• Koagulacja i flokulacja: Do koagulacji, czyli destabilizacji cząstek koloidalnych stosuje się koagulanty chemiczne. Flokulacja - to łączenie się zdestabilizowanych cząsteczek w mikroagregaty, przy pomocy środków chemicznych lub technologii fizycznych.
• Powolna filtracja: Woda przechodzi powoli ze stałą prędkością w dół przez złoże drobnego piasku.
• Szybka filtracja wody na złożach piaskowych: Zastosowany piasek jest grubszy niż w przypadku powolnej filtracji piaskowej, a natężenie przepływu jest wyższe.
• Filtr węglowy: Filtrację na węglu aktywnym można stosować do filtracji, co skutecznie poprawia smak, zapach i kolor wody.
• Filtr ceramiczny: Filtr ceramiczny jest porowatym, nieszkliwionym cylindrem ceramicznym i to na jego powierzchni osadzają się zanieczyszczenia.
• Dezynfekcja promieniami słonecznymi: Promieniowanie ultrafioletowe pochodzące od słońca zniszczy większość patogenów, a zwiększenie temperatury wody zwiększa skuteczność dezynfekcji.
• Dezynfekcja chemiczna: Chlorowanie jest najczęściej stosowaną metodą dezynfekcji wody pitnej. Można stosować inne biocydy. Jako chemiczny środek dezynfekujący może być stosowany Jod.
• Dezynfekcja termiczna: Gotowanie. Doprowadzenie wody do temperatury wrzenia zabije większość patogenów, a wiele z nich ginie już w niższych temperaturach (np. 60 - 70 °C).
• Odsalanie / odparowanie: Odsalanie przez destylację wody prowadzi do uzyskania wody bez soli chemicznych.

Bakterie w Wodach Podziemnych

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. Należą do drobnoustrojów niezwykle uciążliwych w odniesieniu do wód zarówno podziemnych, jak i powierzchniowych.

Przykłady bakterii występujących w wodach podziemnych:

• Galionella
• Leptrothrix
• Crenothrix
• Clonothrix
• Sphaerotilus
• Siderocapsa
• Sideromonas
• Naumanniella
• Thiobacillus (Ferrobacilus)

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.

Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem

Parametry Fizykochemiczne Wody

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.

Wybrane wskaźniki jakości wody:

• Barwa: wskaźnik wyrażony w stopniach skali platynowo-kobaltowej.
• Zapach: określany organoleptycznie za pomocą powonienia.
• pH: oznaczane kolorymetrycznie lub elektrometrycznie.
• Twardość ogólna: wywołana obecnością soli wapnia i magnezu.
• Zasadowość: wskaźnik określający zawartość wodorotlenków, wodorowęglanów i węglanów metali alkalicznych.
• Żelazo, mangan: występują przeważnie w postaci węglowodorów, siarczanów, chlorków, związków humusowych i niekiedy fosforanów.
• Chlorki: zawartość może być wywołana wymywaniem pokładów chlorków bądź też mogą się w niej pojawić wskutek obecności 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.
• Przewodność elektryczna: wywołana obecnością jonów powstałych w wyniku dysocjacji rozpuszczonych soli oraz amoniaku i dwutlenku węgla.

Przewodność Elektryczna Wody

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.

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.

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.

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.

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.

Dopuszczalna wartość graniczna przewodności wynosi obecnie 2790 mikrosimensów.

Alternatywne Metody Uzdatniania Wody

Proces ten, prowadzony tradycyjnie za pomocą napowietrzania i filtracji, wymaga budowy kosztownych urządzeń i jest drogi w eksploatacji. Alternatywnym rozwiązaniem, stosowanym od ponad 30 lat w wielu krajach, jest metoda uzdatniania w warstwie wodonośnej. Metoda ta pozwala na znaczne obniżenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych, w tym kosztów energii.

Powyższa metoda zastosowana została pod koniec lat 80. na ujęciu dla Wolsztyna we Wroniawach i sprawdza się do dziś. Metoda wdrożona została również na kilkunastu ujęciach wiejskich, w tym przypadku obserwuje się głównie negatywne skutki tzn. stosunkowo szybką kolmatację studni i nie zawsze właściwe efekty uzdatniania.

tags: #uzdatnianie #wody #podziemnej #problemy #i #rozwiązania

Popularne posty:

• Specyfikacja filtra LAK 297
• Tworzenie wzorów matematycznych
• Normy wilgotności powietrza
• Jak wymienić filtr powietrza w C8?
• Rodzaje Filtrów Bearmach