Uzdatnianie wody rzecznej: Metody i znaczenie
- Szczegóły
Woda jest związkiem chemicznym wodoru z tlenem, bez którego nie powstałoby życie. Jest zarówno głównym składnikiem organizmów żywych, a także środowiskiem życia dla wielu z nich. Wszechobecna w przemyśle, rolnictwie i w życiu codziennym, jest niezbędna do normalnego funkcjonowania gospodarstw domowych, placówek służby zdrowia, gastronomii, budownictwa - każdej dziedziny życia.
Uzdatnianie wody jest procesem, którego zadaniem jest doprowadzenie wody zanieczyszczonej do stanu, w jakim może być ona zastosowana zgodnie z przeznaczeniem i zapotrzebowaniem. Wynika to głównie z konieczności pozbywania się z wody zanieczyszczeń o charakterze mechanicznym, powstających na skutek osadzania się rdzy, piasku, mułu i innych substancji, organicznych i nieorganicznych, zarówno w sieci wodociągowej, jak i w wodzie studziennej i powierzchniowej.
Parametry jakościowe wody zależą od wielu czynników, takich jak miejsce ujęcia czy poziom wód gruntowych. Nie ma przy tym uniwersalnej metody uzdatniania, bowiem różne są przyczyny powstawania zanieczyszczeń. Stosowane są różne metody uzdatniania wody w zależności od jej przeznaczenia. Inaczej uzdatnia się wodę dla celów spożywczych i higienicznych w gospodarstwie domowym, inaczej do instalacji grzewczych, do zastosowań w przemyśle, jeszcze inaczej do celów laboratoryjnych.
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.
Zanieczyszczenia wody i ich wpływ na zdrowie
Na całym świecie choroby przenoszone przez wodę stanowią duże zagrożenie, zarówno dla ludzi, jak i dla zwierząt gospodarskich. Według raportu Światowej Organizacji Zdrowia, 88 proc. chorób jest spowodowanych brakiem dostępu do czystej wody i urządzeń sanitarnych.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Wyróżnia się trzy główne rodzaje zanieczyszczeń:
- Zagrożenie chemiczne i skażenie przemysłowe: Powodowane przez przedostawanie się do wody związków i substancji chemicznych pochodzących z przemysłu, rolnictwa, ścieków komunalnych, transportu, a także awarii rurociągów paliwowych i zbiornikowców.
- Zagrożenie biologiczne i mikrobiologiczne: Powstaje przede wszystkim w sytuacji przedostania się do wody odchodów ludzkich i zwierzęcych lub produktów rozkładu.
- Zanieczyszczenia powstające na skutek eutrofizacji: Jest to proces wzrostu żyzności wód, prowadzący do intensywnego rozwoju roślinności wodnej i fitoplanktonu, co z kolei powoduje gromadzenie się na dnie akwenu osadu w postaci mułu gnilnego.
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.
Metody uzdatniania wody
Od wielu lat trwają prace nad przywróceniem odpowiedniej jakości wody. Nie ma możliwości całkowitego wyeliminowania jej zanieczyszczania, ale można je zasadniczo zmniejszyć poprzez racjonalną gospodarkę odpadami i ich właściwe składowanie, budowanie oczyszczalni ścieków oraz uzdatnianie wody we własnym zakresie, stosując różne rozwiązania. Mogą to być filtry do wody, stacja uzdatniania wody, dezynfekcja UV, itp.
Uzdatnianie wody z rzek i jezior obejmuje filtrację mechaniczną oraz poprawę jej składu fizykochemicznego i czystości mikrobiologicznej. Rzeki i jeziora to odpowiednio - płynące i stojące wody powierzchniowe. Ze względu na dużą dostępność, woda z rzek i jezior jest wykorzystywana przez zakłady wodociągowe (choć w mniejszym stopniu niż woda podziemna). Zanim jednak trafi do odbiorcy końcowego, musi zostać odpowiednio oczyszczona, aby jej parametry spełniały surowe normy wody pitnej.
Uzdatnianie wody z rzek i jezior odbywa się na trzy sposoby - fizycznie, chemicznie i biologicznie.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Rozporządzenie Ministra Gospodarki Wodnej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 29 sierpnia 2019 r. w sprawie wymagań, jakim powinny odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia przez ludzi, wymienia utlenianie, koagulację, flokulację, dekantację, adsorpcję na węglu aktywnym, dezynfekcję przez ozonowanie oraz chlorowanie końcowe jako optymalne metody uzdatniania wody z rzek i jezior.
Innowacyjne metody uzdatniania
Na Uniwersytecie Illinois opracowana została innowacyjna metoda chemicznego uzdatniania wody pitnej. Dzięki niej można nie tylko skutecznie oczyszczać ścieki, ale też przy niewielkim zużyciu energii odsalać wodę. Naukowcy oparli swoją metodę na znanej, lecz kosztownej elektrodializie w udoskonalonej wersji. Wykorzystali zjawisko chemiczne zwane reakcją redoks (utleniania i redukcji), dzięki któremu można osiągnąć ten sam stopień separacji soli przy zużyciu o niemal 90% energii mniej.
Naukowcom z AGH udało się zmodyfikować właściwości sorpcyjne minerałów z podgrupy kaolinitów. Nowość polega na tym, że udało się tak zmodyfikować dostępne materiały, żeby usuwać z ich pomocą te związki, które stwarzają największy problem. Co istotne, te materiały posiadają właściwości hybrydowe, czyli możemy usuwać aniony, a jednocześnie nie tracimy możliwości usuwania kationów. Nadaje to uniwersalny charakter tym materiałom. Opracowana w AGH technologia znajdzie zastosowanie przy oczyszczaniu powstających w różnych gałęziach przemysłu.
Ujemnie naładowane anionowe formy metali ciężkich bardzo trudno usunąć ze ścieków przemysłowych, bo nie przyłączają się one do klasycznych materiałów stosowanych w procesach oczyszczania. Na ogół pod pojęciem metali ciężkich rozumiemy ich formę kationową. Jednak w ściekach pochodzących z zakładów przemysłowych istnieją również formy anionowe takich zanieczyszczeń, na przykład arseniany, fosforany, molibdeniany, chromiany, wanadany, antymoniany...
Kontrola jakości wody
Jedyną miarodajną metodą określenia jakości wody w naszym domu jest zlecenie jej zbadania, niezależnie od tego, czy korzystamy z wodociągu, czy mamy własne ujęcie (studnię), choć w tym drugim przypadku jest to bezwzględnie konieczne. W warunkach domowych można polegać jedynie na badaniu organoleptycznym, które może wykazać przekroczony poziom żelaza i manganu, twardość, mętność i przebarwienia. Nie stwierdzi ono jednak np. zanieczyszczeń mikrobiologicznych, które mogą przedostać się do wody tak studziennej, jak i wodociągowej.
Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem
Parametry wody podlegające badaniu
Poniżej znajduje się lista wybranych parametrów, których obecność w wodzie musi być badana przez odpowiednie jednostki kontrolne, ze względu na ich zagrożenie dla zdrowia człowieka:
- Escherichia coli (E. coli)
- Enterokoki kałowe
- Barwa
- Mętność
- Zapach
- Odczyn pH
- Przewodność
- Amoniak
- Glin (Al)
- Żelazo i mangan
- Chlorki
- Siarczany
- Utlenialność
- Twardość ogólna
Warto okresowo badać jakość wody ze studni. Może ona ulec zmianie, np. w zakresie rozpuszczonych minerałów lub zanieczyszczeń biologicznych. Wtedy może się okazać, że nie mamy już na wylocie z kranu do czynienia ze zdrową wodą, bo filtry do wody w instalacji domowej już nie wystarczają do jej uzdatnienia!
Siarczany w wodzie
Siarczany należą do jednych z najbardziej rozpowszechnionych składników wód naturalnych, zaraz obok chlorków. Pochodzą z procesów wymywania skał osadowych. Oprócz tego źródłem ich pochodzenia jest ługowanie gleby, utleniania siarczków metali ciężkich. W rezultacie powstają siarczany tych metali, a także kwas siarkowy.
Siarczany obecne w wysokich stężeniach w wodach mogą przyczyniać się do znacznie niższego komfortu korzystania z wody. Warto mieć na uwadze, że siarczany w wodzie nie zawsze są złe. Jeśli występują w specjalnych wodach leczniczych, mogą nawet pomagać!
Siarczany, łącząc się z wapniem i magnezem występującym w wodzie, zwłaszcza jeśli te występują w dużych ilościach, mogą powodować powstawanie związków odpowiedzialnych za tworzenie wysokiego stopnia twardości wody, a dokładniej twardość niewęglanową. Twarda woda nie stanowi niebezpieczeństwa dla zdrowia, jednak może powodować trudności związane z codziennym użytkowaniem wody.
Zbyt duża ilość siarczanów obecnych w wodzie może powodować, że woda uzyska nieprzyjemny, gorzki smak. Surowa woda z kranu, bogata w siarczany nie jest najlepsza dla naszego organizmu. Jej spożywanie może powodować podrażnienie układu pokarmowego.
Siarczany można usuwać z wody surowej na dwa sposoby. Idealnym sposobem na usuwanie siarczanów z wody może być propozycja od polskiej marki Ecoperla w postaci Ecoperla Nitratower. To urządzenie posiada wysokiej jakości złoże filtracyjne o doskonałej wydajności. Jest dostępne w trzech rozmiarach do wyboru, dzięki czemu każdy będzie miał szansę znaleźć najlepszą propozycję dla siebie.
Jeśli potrzebne jest jedynie usuwanie siarczanów z wody przeznaczonej na cele spożywcze, dobrym sposobem będzie odwrócona osmoza. Membrana osmotyczna usuwa z wody zanieczyszczenia wielkości pojedynczych jonów. Oprócz siarczanów, woda pozbawiana jest też: bakterii, grzybów, wirusów, cyst, metali ciężkich, chloru oraz jego pochodnych.
Uzdatnianie wody w warunkach turystycznych
Woda, będąca podstawą życia, łatwo rozprzestrzenia choroby zakaźne. Aby zapobiec przenoszeniu patogenów przez wodę pitną, stosuje się odkażanie i dezynfekcję płynu. Procesy te pozwalają niszczyć grzyby, bakterie, nieprzyjemny posmak i kolor, co zapewnia bezpieczeństwo wody pitnej.
Jedno z pytań, które turysta będzie musiał rozwiązać na drodze, dotyczy dostępności wody pitnej. Do normalnego funkcjonowania organizmu człowiek potrzebuje około 2-2,5 litra płynów dziennie, a nawet więcej przy aktywnym ruchu. W przypadku długich wędrówek potrzebujemy 3-5 litrów wody dziennie. Zabranie ze sobą takiej ilości wody na kilkudniową wycieczkę pieszą jest zadaniem niemożliwym.
Nawet w czystej, krystalicznie czystej wodzie górskich rzek mogą być zawarte niebezpieczne zanieczyszczenia i patogenne mikroorganizmy - wszak postęp w postaci opadów dotarł do najdalszych zakątków naszej planety.
Metody uzdatniania wody w terenie:
- Filtr słomkowy: To najlżejsza i najbardziej kompaktowa opcja do indywidualnego użytku.
- Butelka z filtrem: Nie jest najbardziej przydatna podczas długiej wędrówki.
- Grawitacyjny filtr do wody: To prawdziwe odkrycie dla turystyki grupowej i biwakowania.
Forma oczyszczania zależy od stopnia zanieczyszczenia wody. W razie zagubienia się w głuszy i picia wody ze strumienia, najistotniejsze będzie usunięcie z niej zanieczyszczeń mechanicznych i drobnoustrojów chorobotwórczych (m.in.
tags: #uzdatnianie #wody #rzecznej #metody
