Zanieczyszczenia, Uzdatnianie, Oczyszczanie i Ochrona Wody: Definicje, Procesy i Metody
- Szczegóły
Zanim woda trafi do naszych kranów, musi zostać odpowiednio oczyszczona. Proces ten nazywany jest uzdatnianiem wody. To dzięki niemu możemy pić, gotować i myć się bez obawy, że zanieczyszczenia nam zaszkodzą. Jak jednak wygląda cały proces? Mimo że wiele osób porusza temat konieczności uzdatniania wody, to nie każdy zdaje sobie sprawy, o czym dokładnie jest mowa. W dużym uproszczeniu: są to czynności, które powodują, że zanieczyszczona woda jest doprowadzana do stanu używalności w określonym celu. Przeważnie jest to przystosowanie jej do spożycia, ale też do np. wody do wymagań wynikających z jej przeznaczenia.
Uzdatnianie wody - oczyszczanie wody - doczyszczanie wody polega na dostosowaniu jakości wody do potrzeb odbiorców, pod kątem zdrowotnym, estetycznym. W celu poznania metod uzdatniania wody, należy wiedzieć jakie procesy są stosowane.
- filtracja mechaniczna = usuwanie zanieczyszczeń mechanicznych, zawiesin.
Teraz możemy zapytać, np. jaką metodą odżelaziać wodę, czy takim sposobem zostanie usunięty mangan, a co z zapachem siarkowodoru? Czy podczas zmiękczania wody zostaną usunięte jakieś inne kationy, czy zmiękczanie nie będzie powodowało, że powstanie zbyt miękka woda? No tak, chcielibyśmy uzyskać jednoznaczną odpowiedź. Są takie technologie, których nie zalecamy, bo przy danym składzie wody, prawdopodobnie się nie sprawdzą. Przykładowo usuwając żelazo i mangan, szczególnie jeśli woda jest twarda, nie jest dobrym pomysłem stosowanie złoża dolomitowego, chyba, że jest to filtr w funkcji doczyszczającej. Często popełnianym błędem jest zastosowanie tylko zmiękczacza, jako odżelaziacza, jeśli np.
Procesy i Metody Uzdatniania Wody
Proces składa się z kilku etapów. Ich liczba zależy nie tylko od celu, w jakim będziesz używać wody, ale i od stopnia zanieczyszczenia. Aby to sprawdzić, należy zanieść próbkę do laboratorium, gdzie skontrolują zawartość soli mineralnych, metali ciężkich, drobnoustrojów itp. W większości przypadków uzdatnianie wody rozpoczyna się od filtracji.
Filtracja Mechaniczna
Absolutną podstawą podczas uzdatniania wody jest filtracja mechaniczna. To na tym etapie wychwytywane są największe zanieczyszczenia w postaci pyłów, ziarenek piasku, kawałków rdzy, fragmentów materiałów uszczelniających itp. Przy filtracji mechanicznej zwykle stosuje się filtry przepływowe. Tylko nieznacznie zmniejszają ciśnienie wody, więc nie powinieneś odczuć większej zmiany w jej przepływie. Na rynku znajdziesz modele różniące się skutecznością, materiałem wykonania wkładu czy częstotliwością wymiany.
Przeczytaj także: Wskaźniki zanieczyszczenia w Sharp - poradnik
Jednym z mechanicznych sposobów oczyszczania wody, który doskonale sprawdza się w przypadku, w którym chcemy usunąć dość duże zanieczyszczenia (takie jak piasek, osady, czy odpady biologiczne), jest metoda cedzenia. Oczyszczanie wody za pomocą cedzenia jest bardzo proste. Woda zostaje przepuszczona przez filtr - w zależności od potrzeb może być to sito o różnej wielkości oczek, ale również filtr piaskowy. Na sitku zatrzymują się zanieczyszczenia. Proces ten zachodzi, ponieważ ich rozmiar jest większy niż elementów filtrujących.
Filtracja z Użyciem Węgla Aktywnego
Filtry z węglem aktywnym są bardzo często stosowane w prywatnych kuchniach i branży gastronomicznej. Wykorzystuje się je również po przeprowadzeniu chlorowania (więcej w dalszej części artykułu). Proces często powoduje, że woda ma nieprzyjemny smak i zapach. Czasami zmienia też jej kolor.
Odżelazianie Wody
Zdarza się, że w wodach pochodzących ze studni głębinowych badania wykazały podwyższoną zawartość żelaza. Metal ten powoduje, że ciecz staje się mętna oraz wytrąca się z niej rdzawy osad. Duża zawartość żelaza ma też szkodliwy wpływ na nasze zdrowie. Proces polega na przemienieniu związków żelaza z formy rozpuszczonej na nierozpuszczoną. Dzięki temu można je skutecznie wychwycić na specjalnym złożu filtracyjnym. Wcześniej należy jednak odpowiednio napowietrzyć wodę np.
Rys. dokonuje się na kilka sposobów np. się w wodzie, a następnie osadza się je i filtruje.
którego odbywa się flokulacja, tj. następnie są usuwane w wyniku filtracji na odpowiednich filtrach.
Przeczytaj także: Rodzaje zanieczyszczeń w wodzie
Fe2+. a następnie utlenia się tlenem z powietrza do Fe(OH)3.
przez napowietrzanie lub wapnowanie. Dalszy proces przebiega jak wyżej.
odpowiednio uformowanego złoża manganowego.
Podczas uzdatniania wody metodą odżelaziania i odmanganiania polega na przeprowadzaniu rozpuszczonych w wodzie związków żelaza i manganu w formy nierozpuszczalne.
Ponadto nadmiar żelaza i manganu powoduje zmianę barwy i mętność wody. To z kolei niekorzystnie wpływa na jej właściwości organoleptyczne. Nieprzyjemnie pachnie (często posiada również zapach siarkowodoru) i ma metaliczny posmak. Nadmierna ilość żelaza i manganu zostawia także rdzawe osady na instalacjach i urządzeniach sanitarnych.
Przeczytaj także: Zanieczyszczenie Powietrza: Analiza i Rozwiązania
Dezynfekcja Wody
Dezynfekcja wody to usunięcie lub zahamowanie rozwoju wszelkich mikroorganizmów chorobotwórczych m.in. Istnieją dwie metody dezynfekcji wody - chemiczna i z wykorzystaniem promieniowania UV.
ma na celu zniszczenie bakterii i mikroorganizmów zawartych w wodzie.
i dezynfekcyjnym.
Chlorowanie Wody
Chlorowanie wody jest najczęściej spotykanym sposobem na pozbycie się mikroorganizmów. W tym przypadku wykorzystuje się związki chloru np. podchloryn sodu lub pierwiastek w postaci gazowej. Warto pamiętać o odpowiednim dawkowaniu środka. Zbyt duża jego ilość będzie wymuszała konieczność dechloracji z użyciem np. węgla aktywnego. Do przeprowadzenia procesu służą tzw. chloratory zbudowane z pompy przeponowej, zbiornika na roztwór podchlorynu sodu, przewód zasysający i odprowadzający.
Chlorowanie jest często niezbędnym procesem oczyszczania wody pod względem bakteriologicznym. Zostawia jednak po sobie nieprzyjemny zapach i smak. Dlatego po chlorowaniu często wykonuje się także filtrację na węglu aktywnym, która polega na przepuszczeniu wody przez złoże z węgla aktywnego. Tym samym poprawia się właściwości organoleptyczne i usuwa żółte przebarwienia pochodzące od rozpuszczonych związków organicznych.
Ozonowanie Wody
W ozonowaniu wody wykorzystuje się trójatomowy tlen (ozon), który wyróżnia się silnym działaniem utleniającym. Miesza się go z wodą, a następnie utrzymuje przez min. 4 minuty. Uzdatnianie wody ozonem sprawia, że poprawia się jej kolor i smak. Do wytworzenia tego rodzaju tlenu wykorzystuje się generatory ozonu, nazywane też ozonatorami. Stanowią one część stacji ozonowania wody, w której znajdują się też absorbery i zbiorniki kontaktowe.
tlenu.
- 6%) i dopiero w wyższych warstwach jego stężenie wzrasta.
koronowym wysokiego napięcia na tlen gazowy.
Dezynfekcja Promieniowaniem UV
Oczyszczające właściwości promieniowania ultrafioletowego są znane nie od dziś. Często stosuje się go do zabijania mikroorganizmów unoszących się w powietrzu. W urządzeniach przeznaczonych do dezynfekcji stosuje się specjalne komory naświetlania, w których umieszcza się nawet kilkanaście lamp ultrafioletowych. Cały proces ma charakter ciągły, czyli woda bez przerwy przepływa przez urządzenie. W ciągu godziny może to być nawet 50 m3 cieczy.
Nie zmienia składu fizyko-chemicznego wody, tylko natychmiast niszczą mikroorganizmy, które się w niej występują. To metoda uzdatniania wody, która opiera się na naświetlanie jej promieniami UV. 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.
Demineralizacja Wody (Zmiękczanie)
Kolejnym częstym etapem uzdatniania wody jest jej demineralizacja, czyli zmiękczanie wody. Polega ona na pozbyciu się rozpuszczonych soli i uzyskaniu wysokiego stopnia czystości. Dzięki temu można zapobiec osadzaniu się kamienia na różnych powierzchniach np. Proces przeprowadza się również, aby zapewnić odpowiednie funkcjonowanie urządzeń, w których sole mogłyby zakłócić ich działanie, a nawet spowodować awarie.
To metoda uzdatniania wody, który polega na usuwaniu z wody związków i substancji powodujących to, że jest ona twarda. Są to z reguły wapń i magnez. Zmiękczanie uzyskuje się w czasie wymiany jonowej w zmiękczaczach kolumnowych. Częstotliwość regeneracji żywicy jonowymiennej uzależniona jest od twardości wody oraz ilości jej zużycia. Na tej podstawie też dopasowuje się odpowiedni zmiękczacz.
Biało-szary nalot, który pojawia się np. na pralkach, zmywarkach, bojlerach, to efekt twardej wody. Regularne zmiękczanie wody może więc wydłużyć żywotność urządzeń grzewczych, pralniczych, sanitarnych i kuchennych. Z tym też wiąże się mniejsze zużycie detergentów i środków piorących.
Destylacja
Destylacja należy do jednych z najstarszych form uzdatniania wody. Obecnie jednak odchodzi się od niej ze względu na duże nakłady pracy, a niekiedy i koszty. Cały proces opiera się na podgrzaniu płynu w specjalnej aparaturze. W efekcie powstają zanieczyszczenia nielotne oraz para wodna, która jest następnie skraplana i umieszczana w osobnym naczyniu.
Odwrócona Osmoza
Coraz częściej stosowaną metodą, zarówno w prywatnych domach, jak i w biznesie, jest odwrócona osmoza wody. Podstawą tego rodzaju oczyszczania wody jest membrana osmotyczna. Znajdują się w niej otwory o wielkości 0,0001 mikrona. Woda jest przez nią przepuszczana pod wpływem ciśnienia.
To proces membranowy, który pozwala oddzielić zanieczyszczenia rozpuszczalne i koloidalne, które występują w wodzie.
Wymiana Jonowa
Wymiana jonowa to kolejny bardzo popularny sposób na zmiękczenie wody. Polega ona na zamianie tworzących kamień jonów magnezu i wapnia na jony sodu. Wykorzystywany jest tutaj fakt, że wszystkie te elementy mają ładunek dodatni. Do przeprowadzenia tego procesu potrzebne jest specjalne złoże lub żywica jonowymienna. Jest ona naładowana ujemnie, więc gdy przepływa przez nią woda dodatnie jony magnezu i wapnia zostają skutecznie wyłapane. Żywicę wsypuje się do zmiękczaczy wody, które podłącza się do instalacji wodnokanalizacyjnej budynku. W zależności od modelu można je zamontować tuż przy głównym zaworze lub zaraz przed konkretnym urządzeniem np. Warto zaznaczyć, że zwiększona zawartość sodu nie wpływa negatywnie na smak i zapach wody.
Usuwanie Gazów Rozpuszczonych w Wodzie (Dezgazacja)
ma na celu usunięcie gazów rozpuszczonych w wodzie.
dwutlenek węgla.
jest agresywnym dwutlenkiem węgla.
metali. Ponadto rozpuszcza CaCO3 , np. wzrasta zawartość soli.
ze wzrostem temperatury, można je usunąć przez ogrzewanie wody.
Inhibitory Korozji
W przypadku ostatniego rodzaju przygotowania wody przemysłowej stosuje się tzw. inhibitory korozji. Dzięki usunięciu tlenu mamy bowiem do czynienia ze zmniejszeniem ryzyka powstawania korozji, np. wewnątrz kotła parowego. To jednak jedynie jeden z przykładów możliwości, jakie mają środki chemiczne służące oczyszczaniu wody.
Metody Biologiczne
Istnieje jeszcze jeden sposób oczyszczania wody. Mowa o metodach i procesach biologicznych, czyli takich, które wykorzystują naturalne uwarunkowania terenu (w przypadku naturalnych akwenów) lub też dobroczynne bakterie, których rolą jest zneutralizowanie szkodliwych czynników znajdujących się w wodzie. Doskonałym przykładem wykorzystanie metod biologicznych są popularne obecnie przydomowe oczyszczalnie.
Ochrona Wody
Woda jest jednym z najważniejszych zasobów naturalnych, a jej jakość ma ogromny wpływ na funkcjonowanie przemysłu produkcyjnego. Woda odgrywa fundamentalną rolę we wszystkich gałęziach przemysłu, a w procesie produkcji wykorzystuje się jej ogromne ilości. Poza tym, że jest głównym składnikiem wielu produktów, może pełnić między innymi funkcję rozpuszczalnika, medium do transportu materiałów, smaru, środka myjącego, czy oczyszczającego.
Wraz z rozwojem technologii, metod badawczych wraz z poszerzaniem zakresu ocen oddziaływania wody na ludzi, organizmy żywe i środowisko, ulega również zmianie podejście do terminów znanych pod nazwą - uzdatnianie wody lub oczyszczanie wody.
Oczyszczanie wody czyli przywracanie wodzie (studziennej, ściekom, wodom opadowym) takich parametrów jakościowych, aby mogła być użytkowana lub zwrócona środowisku bez negatywnego wpływu na środowisko.
Jako że zasoby wody są ograniczone, niezwykle ważnym procesem w przemyśle produkcyjnym jest oczyszczanie ścieków i prowadzenie zrównoważonej gospodarki wodnej. Dzięki oczyszczaniu ścieków w przemyśle produkcyjnym, ograniczana jest ilość zanieczyszczeń wprowadzanych do środowiska, a także zmniejszony zostaje ślad wodny. Ponowne wykorzystywanie wody użytej w procesach produkcyjnych umożliwia znaczne oszczędności kosztów wody wodociągowej i energii.
Oczyszczanie ścieków w przemyśle produkcyjnym umożliwia też oszczędności surowców, co jest korzystne zarówno dla środowiska, jak i dla gospodarki.
Etapy Oczyszczania Ścieków
- Mechaniczne - są zwykle pierwszym etapem wielu rodzajów oczyszczalni ścieków. Oddzielają ze ścieków zawiesiny i grubsze frakcje zanieczyszczeń. Procesy w nich wykorzystywane to: cedzenie, rozdrabnianie, filtracja, sedymentacja i flotacja.
- Biologiczne - tzw. oczyszczanie drugiego stopnia, które przebiega w warunkach tlenowych, niedotlenionych i beztlenowych. Biologiczna oczyszczalnia ścieków działa zwykle w oparciu o osad czynny (mikroorganizmy zawieszone w formie kłaczków w całej objętości ścieków, rozkładające związki organiczne) lub/i złoża biologiczne, w których mikroorganizmy rozwijają się na warstwie kruszywa, żużla, koksu, kształtek ze spienionych tworzyw sztucznych itp.
- Chemiczne - wykorzystujące konkretne związki i reakcje chemiczne oraz procesy fizyko-chemiczne. Dla przykładu w procesie koagulacji zanieczyszczenia łączą się w większe aglomeraty, a następnie są wytrącane w postaci osadu.
Tabela 1. Domowe Metody Uzdatniania Wody
| Proces | Opis |
|---|---|
| Filtracja Mechaniczna | Usuwanie zawiesin i zanieczyszczeń mechanicznych |
| Odżelazianie | Usuwanie żelaza |
| Odmanganianie | Usuwanie manganu |
| Filtracja na węglu aktywnym | Usuwanie chloru i poprawa smaku |
| Zmiękczanie | Usuwanie twardości wody |
| Odwrócona osmoza | Usuwanie większości zanieczyszczeń |
Uzdatnienie wody technologicznej i jej ponowne wykorzystanie wpływa pozytywnie na bezpieczeństwo procesów, ciągłość produkcji, zapobiega kosztownym awariom, oszczędza wodę i zmniejsza straty energii. Bardzo ważny jest też aspekt ekologiczny - zmniejsza się ilość zanieczyszczeń, które trafiają do środowiska naturalnego, co skutkuje poprawą jakości wód gruntowych, rzek i jezior.
tags: #zanieczyszczenia #uzdatnianie #oczyszczanie #i #ochrona #wody
