Uzdatnianie Wód Powierzchniowych: Kompleksowy Przewodnik (Nawrocki, PWN, 2010)

Szczegóły: Opublikowano: 09. March 2026

W świecie, gdzie dostęp do czystej wody jest coraz ważniejszy, podręcznik „Uzdatnianie wody, cz. 1” stanowi nieocenione źródło wiedzy o fizycznych, chemicznych i biologicznych aspektach tego procesu. Ta książka to kompleksowe źródło wiedzy na temat fizycznych, chemicznych i biologicznych aspektów uzdatniania wody.

W nowym wydaniu podręcznika omówiono kolejne jednostkowe procesy stosowane w technologii uzdatniania wody, przy czym wyjaśniono nie tylko podstawy stosowanych procesów, ale podano także aktualną wiedzę w dziedzinie i szeroko omówiono najnowsze kierunki rozwojowe w technologii wody (procesy zaawansowanego utleniania, ozonowanie katalityczne, proces MIEX, wykorzystanie przepuszczalnych, reaktywnych barier).

Podręcznik przeznaczony jest dla studentów, wykładowców i pracowników naukowych takich kierunków, jak: chemia, biotechnologia, inżynieria i ochrona środowiska, inżynieria chemiczna i procesowa, technologia chemiczna. Sięgną po nią także inżynierowie praktycy, pracownicy firm konsultingowych, firm zajmujących się uzdatnianiem wody, stacji sanitarno-epidemiologicznych, a także inspektoratów ochrony środowiska.

Charakterystyka Jakościowa Wód Naturalnych

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.

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.

Przeczytaj także: Korzyści i ograniczenia dzbanków filtrujących

Wody podziemne zawierają często podwyższone, przekraczające normę dla wód do picia i na potrzeby gospodarcze, stężenia substancji mineralnych i/lub organicznych pochodzenia naturalnego (neogenicznego) lub antropogenicznego. Spośród substancji pochodzenia naturalnego przekroczenia normy dotyczą najczęściej żelaza i manganu, niekiedy również azotu amonowego, substancji organicznych (barwa), siarkowodoru i siarczanów (VI).

W zakresie zanieczyszczeń antropogenicznych podstawowy problem stanowią azotany(V) pojawiające się w znacznych ilościach w szczególności na terenach intensywnego rolnictwa oraz nieskanalizowanego osadnictwa. Wykorzystanie wód podziemnych wiąże się więc najczęściej z koniecznością ich uzdatniania. Jest ono stosunkowo proste, jeśli dotyczy żelaza i manganu, i można zrealizować je za pomocą napowietrzania oraz filtracji na filtrach ciśnieniowych w układzie zamkniętym.

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. 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.

Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd

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.

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).

Przedstawiciele tej grupy biorą udział w przemianach związków siarki. W wodach powierzchniowych spotyka się fotosyntetyzujące bakterie siarkowe purpurowe i zielone. Dostępu światła nie wymagają natomiast bakterie siarkowe autotroficzne chemosyntetyzujące oraz mikotroficzne i heterotroficzne.

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.

Procesy Separacji Fazy Stałej

Cedzenie
Sedymentacja
Flotacja
Filtracja

Koagulacja i Strącanie

Czynniki jakościowe wody wskazujące na celowość stosowania koagulacji:

Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody

Mętność wody
Barwa wody
Plankton, bakterie i wirusy

Utlenianie w Technologii Uzdatniania Wody

Utlenianie w technologii uzdatniania wody obejmuje:

Powietrze
Chlor
Chloraminowanie
Tlenek chloru(IV)
Manganian(VII) potasu
Ozonowanie
Zaawansowane procesy utleniania

Metody Sorpcji w Uzdatnianiu Wody

Metody sorpcji w uzdatnianiu wody obejmują:

Węgle aktywne
Adsorbenty niewęglowe

Parametry Jakości Wody

Uzdatnianie wody polega na dostosowaniu jej właściwości fizykochemicznych do wymagań wynikających z jej przeznaczenia.

Barwa: Wskaźnik jakości wody wyrażony w jednostkach barwy, tj. stopniach skali platynowo-kobaltowej.
Zapach: Wskaźnik jakości wody określany organoleptycznie za pomocą powonienia na podstawie skali natężenia zapachu.
pH: Oznaczenie pH wykonuje się kolorymetrycznie lub elektrometrycznie.
Twardość ogólna (całkowita): Właściwość wywołana obecnością substancji rozpuszczonych w wodzie, głównie soli wapnia i magnezu.
Twardość węglanowa (przemijająca): Jest spowodowana obecnością rozpuszczonych w wodzie wodorowęglanów, węglanów i wodorotlenków wapnia i magnezu.
Zasadowość (alkaliczność): Wskaźnik określający zawartość wodorotlenków, wodorowęglanów i węglanów metali alkalicznych (Na, K) i metali ziem alkalicznych (Ca, Mg).
Żelazo, mangan: W wodach naturalnych występują przeważnie w postaci węglowodorów, siarczanów, chlorków, związków humusowych i niekiedy fosforanów.
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 się do wody z doprowadzanymi ściekami.
Siarkowodór: Nadaje wodzie nieprzyjemny zapach, powoduje rozwój bakterii siarkowych oraz wywołuje korozje.
Siarczany: Obok chlorków najbardziej rozpowszechnione zanieczyszczenia w wodzie.
Dwutlenek węgla agresywny: Część wolnego dwutlenku węgla, która jest niezbędna do zabezpieczenia rozpuszczonych w wodzie wodorowęglanów przed rozkładem.
Przewodność elektryczna: Jest 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. 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. 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.

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.

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.

Woda przeznaczona do spożycia przez ludzi powinna spełniać wymagania bezpieczeństwa dla zdrowia ludzi oraz być odpowiedniej jakości pod względem wyglądu, zapachu i smaku. Zgodnie z rozporządzeniem z 29 sierpnia 2019 r.

Nowoczesne metody i najnowsze kierunki rozwoju technologii wody sprawiają, że jest to niezbędna lektura dla specjalistów z branży wodociągowej. Odkryjcie z nami fascynujący świat technologii oczyszczania wody i przygotujcie się na kolejne inspirujące rekomendacje!

Dodatkowe Rekomendacje

Po jakie produkty jeszcze warto sięgnąć:

Gruntoznawstwo inżynierskie: Zbiór praktycznych i teoretycznych zagadnień z geotechniki, dostosowany do europejskich norm. Idealny dla inżynierów i studentów, którzy chcą zgłębić techniki badawcze, obliczeniowe i klasyfikacyjne gruntów i skał.
Ochrona środowiska dla inżynierów: Kompendium wiedzy łączące aspekty prawne i techniczne ochrony środowiska. Doskonałe dla inżynierów i naukowców, którzy chcą poznać najnowsze rozwiązania w zakresie gospodarki odpadami, uzdatniania wody i ochrony powietrza.
Inżynieria procesowa. Dyfuzyjny ruch masy: Podręcznik dla specjalistów zajmujących się procesami dyfuzyjnymi w przemysłach chemicznym, spożywczym i biotechnologicznym. Opisuje prawa i procesy związane z ruchem masy w układach płyn-ciało stałe.
Mięso i przetwory drobiowe: Nowoczesny podręcznik ukazujący technologie, higienę i normy unijne w produkcji mięsa drobiowego. Zawiera wskazówki dotyczące bezpieczeństwa zdrowotnego i ochrony środowiska w branży drobiarskiej.
Paliwa gazowe: Kompleksowe omówienie projektowania, obliczeń i eksploatacji systemów gazowych. Książka jest nieoceniona dla inżynierów zajmujących się gazyfikacją, zapewniając efektywność i bezpieczeństwo użytkowania gazu.
Wysokoefektywne metody oczyszczania wody: Przedstawia najnowsze technologie i metody usuwania zanieczyszczeń z wody, obejmujące nowoczesne adsorbenty i układy filtracyjne. Idealna dla specjalistów dążących do poprawy jakości wody pitnej i przemysłowej.
Materiały budowlane: Przegląd właściwości i zastosowań różnorodnych materiałów budowlanych, od drewna po tworzywa sztuczne. Książka jest cennym źródłem wiedzy dla architektów, inżynierów i technologów.
Inżynieria procesowa. Wymiana ciepła: Druga część serii, skupiająca się na zasadach i procesach wymiany ciepła w układach przemysłowych. Kluczowa lektura dla inżynierów zajmujących się termodynamiką i technologiami cieplnymi.
Ciepłownictwo: Aktualne wydanie obejmujące projektowanie i obliczenia sieci cieplnych, z naciskiem na energooszczędność. Doskonałe dla specjalistów i studentów branży energetycznej i ciepłowniczej.

Parametr	Opis
Barwa	Wskaźnik jakości wody wyrażony w jednostkach barwy
Zapach	Wskaźnik jakości wody określany organoleptycznie
pH	Oznaczenie pH wykonuje się kolorymetrycznie lub elektrometrycznie
Twardość ogólna	Właściwość wywołana obecnością soli wapnia i magnezu
Przewodność elektryczna	Wywołana obecnością jonów powstałych w wyniku dysocjacji rozpuszczonych soli

Rok wydania: 2010

Liczba stron: 453

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

ISBN-13: 978-83-01-16436-2

tags: #wody #powierzchniowe #uzdatnianie #wody #jacek #nawrocki