Uzdatnianie wody

Woda – związek chemiczny wodoru z tlenem, bez którego nie powstałoby życie. Woda jest zarówno głównym składnikiem organizmów żywych, a także środowiskiem życia dla wielu z nich. Wszechobecna w przemyśle, rolnictwie i w życiu codziennym. Niezbędna do normalnego funkcjonowania gospodarstw domowych, placówek służby zdrowia, gastronomii, budownictwa – każdej dziedziny życia. Konsekwencją zapotrzebowania na wodę jest obowiązkowa poprawa jakości wody, czyli konieczność jej uzdatniania do spełnienia wymagań wynikających z jej przeznaczenia.

Czym jest uzdatnianie wody

Uzdatnianie wody jest procesem, którego zadaniem jest doprowadzenie wody zanieczyszczonej do stanu, w jakim może być ona zastosowana zgodnie z przeznaczeniem i zapotrzebowaniem. Uzdatnianie wynika 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. Osady zanieczyszczające mają negatywny wpływ na jakość wykorzystywanej wody, między innymi na jej przejrzystość i odczyn mogą być też niebezpieczne dla zdrowia.

Parametry jakościowe wody zależą od wielu czynników; miejsca ujęcia, poziomu wód gruntowych itp. Nie ma przy tym uniwersalnej metody uzdatniania, bowiem różne są przyczyny powstawania zanieczyszczeń. Uzdatniać wodę można mechanicznie, chemicznie i biologicznie, a wybór najbardziej efektywnej metody (metod) uzdatniania powinien być dokonany indywidualnie, na podstawie wyników badań wody z danego ujęcia.

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. z 2018 r.poz.2268).

Organizm człowieka potrzebuje do prawidłowego funkcjonowania nie tylko samej wody, ale także znajdujących się w niej substancji – makro- i mikroelementów oraz składników podrzędnych. Przykładowo:

Wodorowęglany – stymulują równowagę kwasowo-zasadową w przewodzie pokarmowym, regulując procesy trawienia.
Siarczany – związki siarki są składnikami niektórych enzymów.
Chlorki – chlor jest składnikiem soku żołądkowego, utrzymuje również prawidłowe ciśnienie osmotyczne w komórkach.
Sód – w odpowiednich ilościach konieczny jest do wymiany wody w komórkach i reguluje skurcze mięśni. Nadmiar sodu (hipernatremia) powoduje wzrost ciśnienia tętniczego, bóle głowy i kołatanie serca i ma negatywny wpływ na zdrowie człowieka.
Potas – reguluje poziom wody w komórkach, ciśnienie osmotyczne, utrzymuje równowagę płynów w organizmie i odpowiednie ciśnienie krwi.
Wapń – jest głównym składnikiem kości i zębów, oddziałuje na pracę mięśni i nerwów, reguluje pracę serca.
Magnez – ma znaczenie w procesie budowy komórek kości i mięśni, bierze udział w tworzeniu enzymów.
Żelazo – uczestniczy w procesie utleniania, zapobiega niedokrwistości; jego większość związana jest w hemoglobinie. Nadmiar żelaza powoduje zmęczenie, bóle stawów, problemy trawienne, szare zabarwienie skóry, zwłaszcza twarzy.
Fluor – składnik kości i zębów, zapobiega próchnicy, wzmacnia szkliwo. Nadmiar fluoru jest jednak szkodliwy; powoduje chorobę zwaną fluorozą, objawiającą się m.in. nadżerkami na szkliwie.
Mangan – w niewielkich ilościach wchodzi w skład enzymów metabolizujących glukozę i kwasy tłuszczowe, ma istotne znaczenie w płodności. Nadmiar może powodować zaburzenia funkcjonowania wątroby, tarczycy i komórek mózgowych.

Uzdatnianie wody ma na celu doprowadzenie do zredukowania zawartości określonych składników mineralnych do poziomu, umożliwiającego zastosowanie wody zgodnie z jej przeznaczeniem.

Choroby przenoszone przez wodę

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, przenoszonych przez wodę, to skutek niskiego poziomu higieny i warunków sanitarnych oraz powszechne spożywanie wody nieuzdatnionej.

Zagrożenia przenoszone przez wodę dzielą się na dwie kategorie:

Zagrożenie chemiczne i skażenie przemysłowe
Zagrożenie biologiczne i mikrobiologiczne

Zagrożenie chemiczne i skażenie przemysłowe spowodowane jest przedostawaniem się do wody związków i substancji chemicznych pochodzących z przemysłu, rolnictwa, ścieków komunalnych, transportu, wreszcie awarii rurociągów paliwowych i zbiornikowców. Zanieczyszczenia pochodzenia przemysłowego powodują głównie związki metali ciężkich – rtęci, kadmu, chromu, ołowiu, detergenty, węglowodory, fenole. Natomiast rolnictwo generuje zanieczyszczenia przede wszystkim azotanami, fosforanami i chlorkami, pochodzącymi ze środków ochrony roślin (pestycydów) i nawozów sztucznych.

Wyróżnia się zanieczyszczenia punktowe, kiedy przedostają się do wód w jednym miejscu (np. ścieki), oraz obszarowe, gdzie do skażenia wód powierzchniowych i podziemnych dochodzi na większym terenie (duże obszary rolne, morza). Zanieczyszczenia powstają także 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. Namnażają się w nim bakterie beztlenowe, wytwarzające siarkowodór, który unicestwia organizmy żywe na dnie zbiornika. W wyniku eutrofizacji następuje także zwiększone wydzielanie fosforanów i ubytek tlenu w wodzie.

Choroby, jakie zagrażają na skutek powyższych zanieczyszczeń, wiążą się z nadmiarem określonych pierwiastków chemicznych, dostających się wraz z wodą do organizmu i uszkadzających funkcje poszczególnych narządów wewnętrznych.

Zagrożenie biologiczne i mikrobiologiczne powstaje przede wszystkim w sytuacji przedostania się do wody odchodów ludzkich i zwierzęcych lub produktów rozkładu. Chorób przenoszonych tą drogą jest bardzo dużo i niektóre z nich są groźne dla życia. Może to być zwykła niedyspozycja trawienna, która ustępuje samoistnie, ale może być również wirusowe zapalenie przewodu pokarmowego, dur brzuszny, zapalenie opon mózgowych, wirusowe zapalenie wątroby, polio, cholera i inne.

Fekalia są szczególnie groźne ze względu na możliwość zakażenia robaczycami. Pijąc wodę zanieczyszczoną odchodami ludzkimi można zarazić się glistnicą. Jaja glisty ludzkiej (również owsika i włosogłówki) unoszą się swobodnie w wodzie np. rzecznej lub jeziornej, którą wystarczy np. połknąć przypadkowo podczas kąpieli.

Bardzo niebezpiecznym pasożytem jest motylica wątrobowa. Jest to przywra, której larwy bytują na roślinach wodnych i mogą przedostać się do organizmu człowieka. Po połknięciu przeobrażają się w postać dorosłą, która znajduje ostateczne miejsce w przewodach żółciowych, wywołując żółtaczkę mechaniczną na skutek ich niedrożności, a jest to stan zagrażający życiu.

Lamblia jest mikroskopijnym pierwotniakiem, bytującym w jelicie cienkim człowieka, do którego dostaje się po spożyciu wody zawierającej cysty. Objawami lambliozy są nawracające stany zapalne przewodu pokarmowego, nudności, bóle brzucha i cuchnące, wodniste biegunki.

Innym problemem jest woda twarda, zawierająca zbyt dużo związków wapnia i magnezu. Wprawdzie nie powoduje ona chorób, ale wpływa negatywnie na walory smakowe przyrządzanych posiłków, żywotność elementów grzejnych w urządzeniach AGD ze względu na intensywne osadzanie się kamienia oraz stan ubrań, które szybko tracą kolory na skutek nieefektywnego wykorzystania środków piorących, źle rozpuszczających się w twardej wodzie.

Najważniejsza jest profilaktyka; zapobiegać chorobom można i trzeba, stosując uzdatnianie wody. Jest to szczególnie istotne w większych skupiskach ludzkich. Woda pitna musi być przede wszystkim dokładnie zbadana, a następnie uzdatniona przy zastosowaniu odpowiednio dobranych urządzeń.

Co wpływa na pogorszenie jakości wody

Zanim cywilizacja na dobre zadomowiła się na Ziemi, wszelkie zanieczyszczenia wody miały charakter naturalny – wynikały z procesów przemiany materii w przyrodzie; można tu zaliczyć przedostawanie się do wody resztek organicznych pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, substancji wypłukanych przez cieki (kopalin, minerałów), itp. Pewną rolę odgrywały także opady atmosferyczne, które spłukiwały z powierzchni różne substancje, przedostające się następnie do zbiorników wodnych.

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. Zakłady przemysłowe wytwarzają ścieki, które początkowo odprowadzane były wprost do rzek, czyniąc istne spustoszenie w naturalnej florze i faunie wodnej. Przykładem jest całkowite wyginięcie w polskich rzekach szlachetnych gatunków ryb, jak jesiotr i łosoś, którym ponadto uniemożliwiono wędrówkę w górę rzek na tarło na skutek wybudowania zapór. Zanieczyszczenia spowodowały również silne przetrzebienie populacji rodzimego raka szlachetnego, bytującego głównie w jeziorach o wysokiej klasie czystości wód, i pojawienie się gatunku inwazyjnego – raka amerykańskiego, odpornego na obecność szkodliwych substancji w wodzie.

Czynnikiem negatywnym jest też zanieczyszczenie wtórne wody; wprawdzie przedsiębiorstwa wodociągowe zapewniają jej jakość odpowiadającą obowiązującym normom, jednak może ona zostać zanieczyszczona wtórnie podczas przepływu do konsumenta, głównie mikrobiologicznie – może dojść do zakażenia pasożytami. Przyczyn należy upatrywać w jakości rur wodociągowych, zarówno z punktu widzenia materiału, wykonania jak i konserwacji. Mogą być wykonane z nieodpowiednich materiałów, ich zły stan techniczny może skutkować zażelazieniem wody, spowodować jej przebarwienia lub nadać obce zapachy. Mogą być też nieszczelne, co w rezultacie powoduje przedostawanie się zanieczyszczeń mechanicznych, które odkładają się w przewodach i przyczyniają się do rozwoju osadów, które sprzyjają rozwojowi mikroorganizmów.

Przedsiębiorstwa wodociągowe zapobiegają, zgodnie z przepisami, skażeniom mikrobiologicznym, stosując środki dezynfekujące (głównie chlor), co jednak powoduje zmiany wyczuwalne organoleptycznie. Daje się też odczuć twardość wody, wynikająca z wysokiego poziomu zawartości wapnia i magnezu, a widoczna w postaci osadu i szybko odkładającego się kamienia na elementach grzejnych urządzeń AGD oraz „niedopranych” ubrań. Związki żelaza i manganu z kolei nadają wodzie niemiły, „żelazisty” posmak i pozostawiają brunatny osad.

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. Metoda uzdatniania powinna być dobrana po wykonaniu badania wody.

Jak rozpoznać zanieczyszczoną wodę

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. Podstawowe parametry, jakie należy zbadać w wodzie dzielimy na bakteriologię i fizykochemię.

Bakteriologia

Escherichia coli – norma jest bardzo surowa, nie dopuszcza w ogóle obecności tych bakterii w wodzie pitnej (0 mikroorganizmów w 1 ml wody). Jest to bakteria, która znajduje się w dużych ilościach w odchodach i nie wytwarza form przetrwalnych, dlatego stwierdzenie jej obecności w wodzie świadczy o świeżym zanieczyszczeniu. Dzięki temu można stosunkowo szybko zlokalizować jej pochodzenie. Pojawienie się E. coli może być też sygnałem obecności innych bakterii chorobotwórczych, mogących wywołać schorzenia niekiedy groźne dla życia (np. zapalenie opon mózgowych).
Bakterie grupy coli - często określane jako Escherichia coli lub E. coli, to rodzaj bakterii Gram-ujemnych, które są naturalnymi mieszkańcami przewodu pokarmowego ludzi i innych zwierząt. Istnieje wiele różnych szczepów E. coli, ale większość z nich nie stanowi zagrożenia dla zdrowia ludzkiego i wręcz odgrywa korzystną rolę w naszym przewodzie pokarmowym. Jednak niektóre szczepy E. coli mogą być patogenne i potencjalnie szkodliwe, zwłaszcza w przypadku zakażeń układu pokarmowego. Są dwa główne rodzaje patogennych E. coli, które stanowią zagrożenie dla zdrowia ludzkiego:

E. coli enterotoksygenna (ETEC): Te bakterie są przeważnie związane z występowaniem biegunek podróżnych, które są częste u osób podróżujących do regionów o niższych standardach sanitarnych. ETEC produkuje toksyny, które mogą prowadzić do biegunki i bólu brzucha.

E. coli enteropatogenna (EPEC): Szczepy EPEC mogą powodować biegunkę u niemowląt i małych dzieci. Te bakterie przyczepiają się do komórek jelita cienkiego, co prowadzi do zaburzeń wchłaniania wody i składników odżywczych, co z kolei objawia się biegunką.

Ogólna liczba mikroorganizmów w temperaturze 22°C - ich obecność może wykazać jedynie badanie mikrobiologiczne. Badana jest woda pitna zimna (22°C) i ciepła (36°C). W zimnej po 72 godzinach liczba bakterii nie może przekraczać 100 w 1 ml wody, a w ciepłej po 48 godzinach – 50 w 1 ml.
Enterokoki kałowe - znane również jako Enterococcus, to rodzaj bakterii Gram-dodatnich, które są naturalnymi mieszkańcami przewodu pokarmowego ludzi i zwierząt. Wiele rodzajów enterokoków jest nieszkodliwych i pełni istotne funkcje w organizmach gospodarzy, jednak niektóre mogą stanowić potencjalne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego. Enterokoki kałowe, ze względu na ich obecność w przewodzie pokarmowym, mogą być wykorzystywane jako wskaźnik zanieczyszczenia środowiska kałem oraz higieny wody pitnej. Warto zaznaczyć, że enterokoki są oporne na wiele środków dezynfekcyjnych i warunków środowiskowych, co czyni je trwałymi i trudnymi do usunięcia ze środowiska w przypadku zanieczyszczenia.

Fizykochemia

Barwa – oznaczana jest w mgPt/dm3, inaczej – w stopniach skali platynowo – kobaltowej; jeden stopień odpowiada barwie nadawanej przez 1 mg platyny w postaci soli, rozpuszczonej w jednym litrze wody. Pomiar nie powinien wykazywać więcej niż 15 mgPt/dm3, aczkolwiek po zmianie przepisów obecnie nie jest podawany konkretny stopień, a stosuje się wymóg akceptowalności barwy przez konsumentów. Parametr ten ma szczególne znaczenie w przypadku nadmiernego zażelazienia wody.
Mętność - (odwrotność przezroczystości), wyrażana w NTU (ang. Nephelometric Turbidity Unit, nefelometryczna jednostka mętności). Dla wody pitnej wskaźnik ten nie może przekraczać 1 NTU. Na mętność wody wpływają osady – glina, ił, substancje mineralne i organiczne, a także plankton i inne mikroorganizmy.
Smak - Oznaczenie smaku wody przeprowadza się według pięciostopniowej skali, na zimno lub na gorąco, gdzie każdy stopień odzwierciedla różne poziomy smaku:

Brak zapachu: Woda powinna być pozbawiona jakiegokolwiek niepożądanego smaku lub zapachu.
Zapach bardzo słaby: Może być wyczuwalny jedynie bardzo delikatny smak, ale jest on zwykle akceptowalny.
Słaby zapach: Smak jest już bardziej wyraźny, ale wciąż nie jest uważany za problematyczny.
Wyraźny zapach: Smak jest silniejszy i może być uważany za uciążliwy.
Silny zapach: Smak jest bardzo wyraźny i może powodować, że woda jest niezdatna do spożycia.

Smak wody może być spowodowany różnymi czynnikami, takimi jak obecność substancji chemicznych, zanieczyszczenia mikrobiologiczne, korozja rur lub procesy mineralizacji.

Zapach – analizuje się według pięciostopniowej skali, na zimno lub na gorąco: 0 – brak zapachu, 1 – zapach bardzo słaby, 2 – słaby, 3 – wyraźny, 4 – silny, 5 – bardzo silny. Pod względem pochodzenia zapach oznacza się literami: R – zapach roślinny bez oznak rozkładu gnilnego, G – zapach gnilny pochodzenia naturalnego, S – zapach pochodzenia nienaturalnego. Można oznaczyć też konkretnie – zapach siarkowodoru, żelazisty, ropopochodny, itp. Zgodnie z przepisami, zapach powinien być akceptowalny.
Odczyn pH – woda pitna powinna mieć przedział pH 6,5 – 9,5 (około 7 to odczyn obojętny). Zbyt niskie pH wskazuje na obecność rozpuszczonego w wodzie dwutlenku węgla, który ma właściwości zakwaszające. Należy zwrócić uwagę, że woda o odczynie kwaśnym powoduje korozję miedzi, dlatego przy niskim pH lepiej wykorzystać rury z innego materiału.
Przewodność - Przewodność wody to miara jej zdolności do przewodzenia prądu elektrycznego. Zależy ona od zawartości jonów w wodzie. Pomiar przewodności jest przydatny do oceny jakości wody, zwłaszcza w kontekście obecności rozpuszczonych soli i jonów. Woda o niskiej przewodności może sugerować, że jest mało zmineralizowana, podczas gdy woda o wysokiej przewodności może mieć większą zawartość rozpuszczonych związków chemicznych. Jednak samo podniesienie przewodności wody niekoniecznie oznacza zanieczyszczenie; to, czy dany poziom przewodności jest akceptowalny, zależy od specyfikacji dla danej zastosowanej wody (np. woda pitna lub przemysłowa).
Azotany i azotyny – trafiają do wody w wyniku procesów mineralizacji substancji organicznych i nitryfikacji, zanieczyszczenia nawozami azotowymi lub ściekami z szamb.
Amoniak – jego obecność może świadczyć o zanieczyszczeniu wody produktami rozkładu materii organicznej, co sugerowałoby przedostawanie się do niej ścieków. Badanie w tej sytuacji wykaże również zwiększoną liczbę bakterii i stężenie innych form azotu.
Glin (Al) - Glin (Aluminium) jest jednym z pierwiastków chemicznych, który może być obecny w wodzie. Jego zawartość w wodzie pitnej jest jednym z istotnych parametrów monitorowania jakości wody. Obecność glinu w wodzie może wynikać z naturalnych źródeł, takich jak erozja gleby i skał, ale może również być spowodowana działalnością człowieka, na przykład w procesach uzdatniania wody pitnej lub w wyniku korozji aluminiowych rur i zbiorników.
Żelazo i mangan – ich nadmiar w wodzie zasadniczo zmienia jej zapach i smak, ale także barwę – staje się ona od beżowej do brunatnej, przy czym żelazo barwi bardziej brązowo, a mangan czarno. W rurach odkładają się osady, które zmniejszają światło, co przekłada się na zwiększone zużycie energii przez pompy. W osadach mogą rozwijać się mikroorganizmy, mogące prowadzić do wtórnego zanieczyszczenia wody.
Chlorki - Chlorki w wodzie to związki chemiczne zawierające jony chlorkowe (Cl-). Ich obecność jest wynikiem procesów naturalnych lub może być spowodowana działalnością człowieka, na przykład poprzez stosowanie chloru lub soli w procesach dezynfekcji wody pitnej. Pomiar zawartości chlorków w wodzie ma znaczenie, ponieważ nadmiar chlorków może wpływać na smak i zapach wody. Jednak zwykle obecność chlorków w granicach akceptowalnych norm nie stanowi problemu zdrowotnego.
Siarczany - Siarczany to sole kwasu siarkowego. Obecność siarczanów w wodzie pitnej może być wynikiem procesów naturalnych, takich jak erozja skał czy przemieszczanie się wód gruntowych. Woda z wysoką zawartością siarczanów może wykazywać charakterystyczny smak lub zapach, co jest związane z działaniem tych związków na organizmy wodne i mikroorganizmy. Pomiar zawartości siarczanów jest istotny, aby określić, czy woda jest odpowiednia do picia, ale zazwyczaj zawartość siarczanów nie jest szkodliwa w ilościach zgodnych z normami.
Utlenialność - Utlenialność wody jest miarą zdolności wody do utleniania innych substancji. Woda z niską utlenialnością może być bardziej podatna na procesy korozji i utleniania innych związków chemicznych. Ten parametr może być ważny w kontekście ochrony instalacji wodnych i jakości wody pitnej. Dla zachowania odpowiedniej jakości wody pitnej, kontroluje się zawartość utleniaczy lub antyutleniaczy.
Twardość ogólna – woda twarda jest łatwa do rozpoznania w warunkach domowych z uwagi na odkładanie się kamienia i osadów, zwłaszcza na elementach grzejnych pralki, czajnika, zmywarki, itp. Kamień działa także niekorzystnie na skórę i włosy, rzeczy prane tracą intensywność kolorów i stają się niemiłe w dotyku. Twarda woda wymaga większego zużycia środków czystości, a jej smak nie wszystkim odpowiada.

Skala twardości wody w Polsce

Pozycja	Stopień twardości wody	[mg CaCO_3/dm³]
1	Woda bardzo miękka	< 100
2	Woda miękka	100–200
3	Woda średnio twarda	200–350
4	Woda twarda	350–550
5	Woda bardzo twarda	> 550

Na podstawie rozporządzenia Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi - Sejm.gov.pl

Etapy uzdatniania wody

Uzdatnianie wody jest konieczne w celu usunięcia zanieczyszczeń, będących wynikiem osadzania się różnych substancji w rurach wodociągowych lub w studniach. Ich rodzaje i liczba zależą m.in. od miejsca ujęcia, poziomu wód gruntowych, skali wykorzystania wodociągów. Nie ma zatem jednej, uniwersalnej metody uzdatniania By poprawić jakość wody każdą sytuację rozwiązuje się indywidualnie, zawsze rozpoczynając od badania wody.

Uzdatnianie jest procesem, składającym się z etapów, które zależą od charakteru i przeznaczenia wody. Inny jest proces uzdatniania dla wody dla celów spożywczych (czyli np. wody do picia) i higienicznych w gospodarstwie domowym, a inny dla wody dla instalacji grzewczych, jeszcze inny dla laboratoriów czy przemysłu. Po wykonaniu badania wody można dobrać metodę uzdatniania, można również zlecić całą procedurę wyspecjalizowanej firmie. Pobierze ona wodę i zleci wykonanie badania, a następnie dobierze optymalną metodę uzdatniania. Rozporządzenie Ministra Zdrowia najwyższe wymagania stawia wodzie pitnej i przeznaczonej do celów spożywczych, nieco łagodniej traktując parametry dla wody przemysłowej.

W większości przypadków uzdatnianie wody przebiega w trzech etapach:

Filtrowanie mechaniczne
Odżelazianie i odmanganianie
Zmiękczanie

Pierwszym etapem uzdatniania jest filtrowanie mechaniczne, polegające na usuwaniu zanieczyszczeń z wodociągów i studni jak kamienie, piasek, zawiesiny, itp. ciała stałe. Filtrowanie mechaniczne ma istotne znaczenie dla dalszych etapów, bowiem nieodpowiednio przeprowadzone może spowodować uszkodzenie zarówno wodociągu, jak i stacji uzdatniania. Filtracja mechaniczna wykorzystuje siatki filtracyjne, wykonane ze stali nierdzewnej lub tworzyw oraz syntetyczne wkłady filtrujące, aczkolwiek te ostatnie nie zdają egzaminu przy większym przepływie wody.

Etap drugi to odżelazianie i odmanganianie wody. Usuwanie żelaza przeprowadza się w sposób fizyko-chemiczny. Filtrowane są sole żelaza, które nie rozpuściły się w wodzie, następuje utlenianie i jonowymienne wiązanie cząsteczek. Odżelazianie polega na utlenieniu żelaza 2+ w formie rozpuszczonej do żelaza w formie 3+, które w wodzie jest nierozpuszczalne i osadza się na filtrach odżelaziających. Powstały w ten sposób osad jest następnie odfiltrowywany i wypłukiwany .Z kolei mangan usuwany jest za pomocą specjalnych katalizatorów. Zarówno nadmiar żelaza, jak i manganu powoduje korozję, a nawet śladowa obecność manganu w wodzie pitnej może wywołać problemy zdrowotne.

Wreszcie, w trzecim etapie, woda jest zmiękczana w procesie wymiany jonowej. Jony wapnia i magnezu odpowiedzialne w wodzie za twardość węglanową wymieniane są na jony sodu, które nie wpływają negatywnie na osadotwórczość wody. Takie rozwiązanie pozwala odbiorcą używać wody zmiękczonej ze wszelkimi jej pozytywnymi aspektami.

Metody uzdatniania wody

Budujący dom stają w obliczu decyzji: woda z sieci wodociągowej czy z własnego ujęcia? Oba rozwiązania mają zarówno zagorzałych zwolenników, jak i przeciwników. Zwolennicy studni podnoszą argument niskich kosztów pozyskania wody i braku opłat, co w dłuższym okresie zrekompensuje wysokie koszty budowy studni. Twierdzą także, że woda studzienna ma znacznie wyższe parametry jakościowe niż woda z wodociągu.

Osoby opowiadające się za przyłączem wodociągowym uważają, że woda jest czystsza i lepsza jakościowo od studziennej ze względu na konieczność przestrzegania określonych parametrów jakościowych przez przedsiębiorstwo wodociągowe, a oprócz tego są one obligatoryjnie okresowo kontrolowane. Twierdzą ponadto, że brak opłat za wodę w przypadku korzystania z własnego ujęcia jest złudny, bowiem pompowanie wody ze studni wiąże się ze zwiększonym poborem energii elektrycznej.

Z pewnością jednak sposób doprowadzenia wody do domu będzie mieć wpływ na wybór metody jej uzdatniania, oczywiście z uwzględnieniem badania, bez którego jakakolwiek instalacja uzdatniająca nie ma żadnego sensu.

Dezynfekcja wody. Dezynfekcji podlega każda woda użytkowa, niezależnie od przeznaczenia. Zarówno woda pitna, jak i przemysłowa lub przeznaczona np. do basenów kąpielowych, jest odkażana przy użyciu różnych metod, np.:

Chlorowanie – najpowszechniej stosowane i najtańsze. Do wody dodawany jest chlor gazowy, podchloryn sodu lub podchloryn wapnia. Wprawdzie woda zostanie odkażona, jednak jej zapach jest dość przykry, dlatego często przeprowadza się dodatkowo dechlorację wody pitnej za pomocą węgla aktywnego. Znacznie silniejszym środkiem jest natomiast dwutlenek chloru, który poza własnościami dezynfekującymi ma możliwość rozkładania biofilmów, jakie tworzą się w zbiornikach wodnych i rurach.
Ozonowanie – stosowane jako środek dezynfekujący głównie w procesie wytwarzania wody pitnej, gdyż niszczy mikroorganizmy, jednocześnie zachowując naturalny smak i zapach. Metoda ta znajduje zastosowanie również w przemyśle kosmetycznym i spożywczym.
Dezynfekcja promieniami UV – metoda fizyczna, polegająca na poddawaniu wody działaniu promieniowania UV. Proces niszczy drobnoustroje i zarodniki, smak i zapach pozostaje bez zmian, podobnie jak inne parametry wody. Metodę tę stosuje się w uzdatnianiu wody pitnej i w przemyśle.
Metoda termiczna – również kosztowna, gdyż wiąże się z zużyciem energii, koniecznej do podgrzania wody do temperatury 75oC. Wykorzystywana do zwalczania pałeczek Legionelli, w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i do odkażania ścieków szpitalnych i laboratoryjnych. Wysoce skuteczna, niezależnie od ilości i jakości wody.

Odżelazianie i odmanganianie. Ani żelazo, ani mangan w wodzie nie są niebezpieczne dla człowieka, natomiast wywołują pogorszenie jej smaku i zapachu, powodują zanieczyszczenie urządzeń sanitarnych osadami i wzrost zagrożenia bakteriami beztlenowymi, odpowiedzialnymi za korozję instalacji. W dużym uproszczeniu, odżelazianie i odmanganianie przebiega dwuetapowo; po sprawdzeniu zawartości żelaza i manganu, najpierw następuje chemiczne wytrącenie związków obu pierwiastków, a następnie ich odfiltrowanie.

Demineralizacja wody. Jest to wyeliminowanie z wody wszelkich rozpuszczonych soli. Jedną ze skuteczniejszych metod demineralizacji jest odwrócona osmoza. Jej najważniejszą zaletą jest uzdatnianie wody bez stosowania jakichkolwiek substancji chemicznych. Zatrzymuje ona prawie 99 proc. obecnych w wodzie soli. Otrzymana woda jest wysokiej jakości. Uzdatnianie za pomocą odwróconej osmozy stosuje się w gastronomii, szpitalach, w przemyśle kosmetycznym i farmaceutycznym.

Inną metodą jest wymiana jonowa. Ma modułową budowę, co sprawia, że koszty metody nie są wysokie, natomiast w przypadku większej ilości wody można dobudować kolejne panele. Metodę tę stosuje się głównie w przemyśle niespożywczym, bowiem regeneracja następuje na bazie chemicznej, przy zastosowaniu kwasu solnego lub wodorotlenku sodu.

Zmiękczanie wody. Proces ten polega na usuwaniu z wody substancji, powodujących jej twardość (głównie związków wapnia i magnezu). Urządzenia do zmiękczania wody zawierają złoża jonowymienne, naładowane jonami sodu. W procesie zmiękczania jonowymiennego, kationy wapnia i magnezu wymieniane są na kationy sodu.

Złoża jonowymienne podlegają regeneracji. Jej częstotliwość zależy od stopnia twardości wody oraz ilości jej zużycia; są to też główne kryteria, na podstawie których dobiera się zmiękczacz wody. Miękka woda nie powoduje osadzania się kamienia w urządzeniach AGD, eliminuje konieczność stosowania dużych ilości środków piorących oraz zdecydowanie podnosi smak potraw.

Podsumowanie

Woda jest głównym składnikiem organizmu człowieka i jest niezbędna do jego prawidłowego funkcjonowania. Z tego powodu nie należy narażać zdrowia na szwank z powodu zanieczyszczeń wody. Uzdatnianie wody jest rozwiązaniem, które zapewni czystą, zdatną do picia i celów poza spożywczych.

Zainstalowanie urządzenia uzdatniającego wprawdzie wiąże się z inwestycją, jednak w dłuższym okresie niezwykle opłacalną. Sam wspomniany wcześniej zmiękczacz wody spowoduje, że zużycie środków czystości znacznie się zmniejszy, a rachunki za energię będą niższe. Skóra i włosy odzyskują zdrowy wygląd i kondycję, a ubrania po praniu mają intensywne kolory.Woda uzdatniona pozbawiona jest herbicydów, pestycydów i mikroorganizmów. Proces uzdatniania usuwa też chlor. Woda jest zdrowsza, smaczniejsza i nadaje się do spożycia dla wszystkich, w tym małe dzieci, osoby chore i rekonwalescentów.

Korzyści z uzdatniania wody są zatem nie do przecenienia dla wszystkich. Zapewnia ono lepsze zdrowie, realne oszczędności i jest proekologiczne.

Tagi: Uzdatnianie wody dla przemysłu spożywczego, uzdatnianie wody Poznań

Uzdatnianie wody – informacje