Uzdatnianie Wody Rzecznej w Aquanet: Procesy i Technologie
- Szczegóły
W obliczu rosnących wymagań dotyczących jakości wody pitnej, uzdatnianie wody staje się procesem o kluczowym znaczeniu.
Biomonitoring i Dezynfekcja Wody w Aquanet
Na Stacji Uzdatniania Wody Poznań, Mosina i Gruszczyn działa jeden z niewielu w Polsce system biomonitoringu oparty o małże, który jest urządzeniem wczesnego ostrzegania przed ewentualnym zanieczyszczeniem produkowanej wody pitnej.
Wodociągi w Poznaniu jako pierwsze w naszym kraju i drugie w Europie, zainstalowały też dodatkowe systemy biomonitoringowe oparte o bakterie luminescencyjne.
Aquanet w procesie uzdatniania wody stosuje najskuteczniejsze metody: środki dezynfekcyjne oraz promieniowanie UV. Woda jest cały czas badana zarówno przez Laboratorium Aquanet, jak i Sanepid.
Światowa Organizacja Zdrowia w publikacji z dnia 2.03.2020 r. (Water, sanitation, hygiene and waste management for the COVID-19 virus.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Badanie jakości wody pitnej polega na identyfikacji wielu substancji chemicznych, z uwzględnieniem każdego etapu jej uzdatniania. Wymaga ona skomplikowanej i kosztownej aparatury kontrolno-pomiarowej oraz doświadczonej i odpowiednio wykształconej kadry.
Poza analizami chemicznymi, których zakres rozszerza się, coraz większą uwagę przywiązuje się do badań biologicznych tzw. metod bioindykacyjnych posługujących się, przy ocenie stopnia toksyczności wód, organizmami żywymi.
W odróżnieniu od danych chemicznych, które wskazują na stężenia badanych substancji w wodzie, dzięki organizmom żywym ocenia się potencjalnie szkodliwe oddziaływanie równocześnie wielu czynników na dany organizm (bioindykator).
Organizmy wskaźnikowe wykorzystuje się w wodociągach do oceny jakości wody zarówno ujmowanej ( z ujęć powierzchniowych - jeziora i rzeki i podziemnych - studnie) jak i uzdatnionej.
W tym celu określa się stopień toksyczności wód na bazie hodowli krótkoterminowych zwanych biotestami, względnie też prowadzi się obserwacje stałe, długoterminowe rejestrując zachowanie organizmów wodnych tzw. biomonitoring.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Wykorzystywanie jakiegoś organizmu jako wskaźnika (bioindykatora) nie może być przypadkowe. Wymaga ono szeroko zakrojonych badań terenowych, których celem jest możliwie dokładna charakterystyka naturalnych warunków występowania.
Dobór ten powinien być równocześnie poparty eksperymentami mającymi na celu sprawdzenie, który z czynników ograniczać będzie funkcjonowanie (czynności życiowe) badanego organizmu, jak również opisywał jego reakcje stresowe wywołane przez badany czynnik.
Najlepszymi organizmami wskaźnikowymi są takie, które mają sprecyzowane wymagania życiowe, tzn. cechują się wąską skalą ekologiczną (występowania).
Takimi kryteriami sugerowano się przy doborze organizmów stosowanych w systemie biomonitoringu, którego celem jest sygnalizowanie potencjalnych skażeń wody przeznaczonej do celów konsumpcyjnych.
Bioindykatorami w Aquanet S.A. (Stacja Uzdatniania Wody Dębiec) są małże. Są to organizmy coraz rzadziej występujące w naszych jeziorach, ponieważ większość tych zbiorników ma wody silnie zanieczyszczone, natomiast małże wymagają wody stosunkowo czystej.
Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem
Preferują one wody dobrze natlenione takie, gdzie nawet przy dnie stężenie tego gazu jest wysokie. Brak tlenu powoduje u nich spadek aktywności oddychania.
Małże są także bardzo wrażliwe na wzrost stężenia gruboziarnistej zawiesiny w wodzie. Posiadają zmysł czucia chemicznego, co dodatkowo uwrażliwia je na ewentualną obecność obcych dla ich naturalnego środowiska związków chemicznych.
Organizmy te odżywiają się poprzez filtrację wody wyłapując z niej drobną zawiesinę. Małże są odporne na wpływ pewnych niekorzystnych czynników środowiskowych, jednakże tylko dzięki temu, że potrafią się przed nimi bronić poprzez zamknięcie skorup i obniżenie aktywności fizjologicznej.
Zatem objawem pełnej ich aktywności jest całkowite otwarcie dwuczęściowej muszli oraz syfonu wpustowego, przez który dostarczany jest tlen i pokarm.
Pracownicy Zakładu Ochrony Wód Uniwersytetu im. A. Mickiewicza, którzy są twórcami systemu biomonitoringu, sugerując się znanymi cechami małży, przebadali ich wrażliwość na wzrost stężeń szeregu związków chemicznych.
W tym celu, okazy przywiezione z jeziora hodowano w akwariach, a następnie wykonywano eksperymenty, badając ich zachowanie w wodzie o różnej zawartości badanych związków, w tym także silnie toksycznych takich jak np. związki arsenu.
Biomonitoring polega na ciągłej (całodobowej) obserwacji i rejestracji ruchów muszli małży (rodzaj szczeżuja - Anodonta). Szczeżuje (1) przyklejone są, przy pomocy nietoksycznego kleju, jedną częścią muszli do postumentu, natomiast do drugiej przymocowany jest magnes (2).
Magnes współpracuje z czujnikiem halotronowym (3) odczytującym zmiany natężenia pola magnetycznego. W momencie zamykania skorup magnes zbliża się do sondy (wzrost natężenia pola magnetycznego) a przy otwieraniu - odsuwa (spadek natężenia).
Każdy z 8 czujników połączony jest z blokiem pomiarowym, znajdującym się poza akwarium. Sygnał z sond kierowany jest do wzmacniacza (4), i sterownika systemu (5), gdzie przetwarzany jest na postać cyfrową i przesłany do komputera (6).
Na monitorze uzyskujemy obraz stopnia otwarcia każdej z małż wyrażony w procentach (w postaci słupków). Ponadto przedstawiona jest średnia chwilowa dla wszystkich osobników (słupek alarmowy).
Uważa się, że woda jest bezpieczna, gdy średnia wartość otwarcia 8 małż nie obniży się poniżej ustalonego poziomu alarmu (25 %). Sygnał alarmowy (dźwiękowy) uruchamiany jest wtedy, kiedy komputer kilkakrotnie przeanalizuje dane i potwierdzi spadek wartości średniej (poniżej założonego poziomu alarmu).
Eliminuje to możliwość fałszywego alarmu spowodowanego indywidualnymi zmianami w zachowaniu małż. Program komputerowy jest tak napisany, że umożliwia zmianę wielu parametrów systemu np.: częstotliwości pomiaru, poziomu alarmu itp.
Ponadto urządzenie jest tak zaprojektowane, że działa w czasie pracy komputera jak i bez niego, ponieważ główną rolę kierowania i ewentualnego alarmowania pełni sterownik systemu. Istotą opisanego urządzenia jest wyłącznie sygnalizowanie ewentualnych szkodliwych oddziaływań środowiska na wrażliwy organizm (bioindykator).
Emisja światła to niezwykła i rzadko spotykana w przyrodzie właściwość organizmów żywych. Można ją obserwować u niektórych zwierząt morskich, żyjących na znacznych głębokościach (np. ryby, kałamarnice).
Zjawisko to nosi nazwę bioluminescencji i polega na przemianie energii chemicznej na światło widzialne. Jest ona efektem symbiozy zwierząt ze specyficznymi bakteriami np. Vibro fischeri. Bakteria ta jest od prawie 40 lat wykorzystywana w testach bioindykacyjnych wody, ścieków, osadów itp.
Vibro fischeri w postaci flory bakteryjnej żyje w symbiozie np. z hawajską kałamarnicą Euprymna scolopes. Właściwością bakterii luminescencyjnych jest brak zdolności do silnego świecenia jeśli występują one pojedynczo.
Natomiast intensywnie emitują światło kiedy ich zagęszczenie jest duże, np. gdy znajdują się one w koloniach albo w zawiesinach.
Amerykańska firma Modern Water wykonuje unikalny system Microtox® CTM, do Ciągłego Monitoringu Toksyczności Wody (ang. CTM - Continuous Toxicity Monitoring). Mierzy on chemiczną toksyczność wody na ujęciu, dając stałe wskazania jej jakości. Urządzenie działa w pełni automatycznie, wykonując pomiary on - line w czasie rzeczywistym.
Dzięki bardzo szerokiemu spektrum wykrywania preparatów toksycznych należy go traktować jako system bardzo wczesnego ostrzegania przed skażeniami powodowanymi obecnością co najmniej jednej z kilkunastu tysięcy znanych substancji chemicznych.
Analizator umożliwia dokonanie pomiaru w regulowanym czasie ochraniając wodociąg przed zanieczyszczeniami czy nawet zatruciami. Wykrywa on skażenia niezależnie od wiedzy o potencjalnym ich pochodzeniu czy rodzaju.
Omawiane urządzenie bazuje na bakteriach bioluminescencyjnych (tzw. bioreagent), które pobiera w sposób ciągły ze specjalnego pojemnika - fermentora (ryc. 1). Jest to rodzaj chemostatu znajdującego się wewnątrz analizatora, wypełnionego płynem z zawieszonymi komórkami Vibrio fischeri.
Do fermentora doprowadzane są płynne substancje odżywcze i powietrze. Próbka wody, która poddawana jest badaniu, zostaje zmieszana z odczynnikiem wstępnym (solanka) i bioreagentem (organizm morski). Następnie w punkcie tym mierzona jest emisja światła.
Dalej próbka wody zostaje przetłoczona przez długą rurkę w postaci pętli (zwój czasowy), gdzie jest ona inkubowana. Po dwuminutowym przepływie ponownie mierzy się emisję światła (w tzw. punkcie bazowym), i dalej próbkę wody drenem kieruje się poza analizator.
Pomiaru emisji światła dokonuje się w także fermentorze.
Ogromnym atutem urządzenia jest możliwość pobrania przez automatyczny próbnik wody do pojemnika na skażoną próbkę.
Moduł I zawiera mikroprocesor systemu z programem sterującym pracą urządzenia w sposób automatyczny i autonomiczny przez jeden miesiąc. To tutaj analizator prowadzi obróbkę danych, które zapisuje w postaci plików na karcie SD.
Wszystkie one są dostępne dla operatora w dowolnym czasie. Moduł ma wbudowany serwer sieciowy, który umożliwia dostęp do danych i stanu bieżącego urządzenia za pośrednictwem standardowej przeglądarki internetowej. Parametry pracy urządzenia są wizualizowane także na ekranie dotykowym.
Moduł II gwarantuje stały dopływ próbki wody do testowania (Ryc. 3). Widoczny na rycinie zbiornik próbki skonstruowano tak aby zapewniał on stały przepływ próbki wody (od 100 do 200 mml/min). Rurką odprowadzającą próbkę odpływają „ścieki”, które w tym przypadku stanowią nietoksyczną mieszaninę wody, solanki i bioreagenta.
Fundamentem systemu jest moduł III. Znajduje się tutaj się tzw. termobox - zamykany i izolowany cieplnie „kufer”. Gwarantuje on utrzymanie stabilnej kultury Vibrio fischeri w fermentorze poprzez kontrolę dopływu pożywki i powietrza, niezmienność temperatury +220C i mieszanie cieczy.
W tej części urządzenia działa rozbudowana automatyka strumieniowa, w której wykorzystuje się pracę aż 5 pomp perystaltycznych. Omawiany moduł jest zabezpieczony przed wyciekami wewnętrznymi.
Szybka reakcja na skażenia - tylko 2 min. Microtox CTM automatycznie i w tym samym czasie wykrywa szeroki zakres toksyn włączając w to metale, pestycydy, fungicydy, herbicydy, rozpuszczalniki na bazie chloru, związki chemiczne używane w przemyśle i toksyny sinicowe.
Firma AQUANET S.A. Poznań jako pierwsza w Polsce i druga w Europie, zainstalowała dwa systemy Microtox CTM do ochrony Ujęć przed skażeniami wody z rzeki Warty. Są to Ujęcia Dębina (Stacja Uzdatniania Wody Poznań) i Krajkowo (Stacja Uzdatniania Wody Mosina).
Należy dodać, że AQUANET prowadzi szeroki program prewencyjny zabezpieczenia jakości wody dostarczanej do mieszkańców aglomeracji poznańskiej, co jest związane z odpowiedzialnością wobec odbiorców wody.
W literaturze bioindykatorami określa się osobniki wybranych gatunków, które w trakcie badań z ich udziałem, wykazują pewne charakterystyczne cechy, czy zmiany, możliwe do zaobserwowania, a będące ich reakcją na negatywne oddziaływanie różnych czynników szkodliwych.
Wymiana Jonowa w Uzdatnianiu Wody
Najważniejszą zaletą wymiany jonowej jest jej prosta modułowa budowa, dzięki której finansowe koszty demineralizacji wody nie są tak wysokie, jak w przypadku wyboru innej metody.
Dodatkową zaletą tego rozwiązania jest możliwość rozbudowy modułów o kolejne panele umożliwiające uzdatnianie większej ilości wody.
tags: #uzdatnianie #wody #rzecznej #aquanet #procesy
