Lampy bakteriobójcze UV - skuteczna dezynfekcja wody

     Lampy UV inaczej zwane sterylizatorami znalazły zastosowanie do dezynfekcji wody. Urządzenia wykorzystują bakteriobójcze promieniowanie UV o długości fali 254 nm. Działanie tego promieniowania polega na absorpcji promieniowania UV przez struktury genetyczne DNA drobnoustrojów. Powoduje ono zniekształcenia w DNA uniemożliwiając proces jego ponownego odtworzenia - niszczone są nie tylko DNA, lecz również błona komórkowa, białka, lipidy i enzymy.  Z tego powodu taki sposób jest powszechnie stosowany w usuwaniu bakterii, grzybów, pasożytów i glonów.

     Dawka promieniowania konieczna do dezaktywacji zależy od niszczonych organizmów (pasożyty dzielnie się bronią), formy (zarodniki bakterii są bardziej odporne), w jakich skupiskach występują i czy są zaadsorbowane na zawiesinach (wody mętne trudniej dezynfekować). Ustalono, iż dawka 400 J/m² zwykle wystarczy dla  zabicia 99,99% mikroorganizmów, które mogą być zagrożeniem dla zdrowia. Skuteczność potwierdza się badaniami mikrobiologicznymi.

 

     Podczas takiego sposobu dezynfekcji nie wprowadza się żadnej chemii do wody, czyli nie ma również problemu z nieprzyjemnym smakiem i zapachem wody. Dlaczego zatem nie pozostać tylko przy takiej metodzie zamiast chlorować, ozonować wodę? Problemem jest to, iż promienie UV działają w miejscu użycia. Czyli woda przepływa przez sterylizator UV i wówczas jest dezynfekowana. Niestety przy rozległej sieci wodociągowej może dojść do ponownego skażenia. Przy użyciu środka chemicznego możemy od tego uciec, zapewniając jego nadmiar, spowodować efekty dezynfekcji w dalszych odcinkach sieci.

     Warunkiem skutecznej dezynfekcji, również chemicznej, jest usunięcie z wody zawiesin. W przypadku lamp UV dodatkowo producenci zwracają uwagę, aby chronić rurę osłonową przed osadami, w tym celu woda powinna być odżelaziona i odmanganiona.

     Ponieważ użytkownicy, którzy korzystają z własnych ujęć, nie mają rozległej rozdzielczej sieci wodociągowej, zatem lampa UV może być z powodzeniem stosowana w takich instalacjach. Jest to również doskonałe zabezpieczenie jakości wody wodociągowej, która może ulec wtórnemu skażeniu.

Przykładowe zastosowanie lampy UV w domu jednorodzinnym:

Brwinowska Stacja Uzdatniania Wody

     Zanim woda czerpana z ujęć trafi do mieszkańców gminy Brwinów, przechodzi proces oczyszczania. Niedostępny na co dzień nowy obiekt Stacji Uzdatniania Wody w Brwinowie będzie można zwiedzić podczas Festiwalu Otwarte Ogrody 15 i 16 czerwca 2013 r. Takie wspomnienie, ale to było bardzo dobrze zorganizowane zwiedzanie!

     Opis stacji uzdatniania wody, która składa się z dwóch części, starej i stosunkowo nowej, przygotowany przez gospodarza, czyli Gminę Brwinów można przeczytać tu: Skąd się bierze woda w kranie.

     Ten wpis pojawił się tu nie tylko z uwagi na założenie, że będą się tu pojawiały opisy stacji uzdatniania / oczyszczania wody, ale również z uwagi na jeden szczegół technologiczny. Chodzi mianowicie o fakt, iż w SUW w Brwinowie nie ma stałej dezynfekcji wody. Teraz sieć wodociągowa jest nowa, nie sprawia problemów pod kątem wtórnego zanieczyszczenia, ale czy to bezpieczne i nie doprowadzi do utrudnień w przyszłości. Oczywiście istnieje opcja okresowej dezynfekcji w przypadku awaryjnym. Wyniki jakości wody są też obiecujące, iż nie doprowadzą do powstania niekorzystnych zmian. Jednak, czy da się zapewnić równomierny rozbiór wody we wszystkich punktach sieci, czy wraz ze "starzeniem" się linii przesyłowej nie okaże się, że dezynfekować, choćby w minimalnym zakresie, należało? Jednak informacje w artykule  Wtórnie zanieczyszczona woda dopicia straszą!

 

Wtórnie zanieczyszczona woda do picia

     Warto zatrzymać się nad artykułem dotyczącym wtórnego zanieczyszczenia wody wodociągowej. Trzeba przyznać, że budzi zaniepokojenie. Jest to praca M. Świderskiej-Bróż pt. Skutki obecności biofilmu w systemach dystrybucji wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, Ochrona Środowiska 2012, (val. 34, Nr 1). Jednym z punktów wspólnych tematu dezynfekcji oraz niekorzystnych zmian w jakości wody jest to, iż tworzące się biofilmy, poprzez wtórny rozwój mikroorganizmów w sieciach, instalacjach i urządzeniach wodociągowych, zwiększają zapotrzebowanie na środki dezynfekcyjne. A to ma swoje skutki.

     Zainteresowani szczegółami powinni przeczytać cały artykuł, tutaj tylko kilka interesujących szczegółów.

1. W celu zapobiegania powstawaniu obrostów biologicznych trzeba dezynfekować wodę i to w takim stopniu, żeby dezynfektant dotarł do każdego punktu sieci wodociągowej.
2. Na starych rurach, skorodowanych rozwijają się bardziej odporne mikroorganizmy niż na powierzchni tworzyw sztucznych.
3. Zbyt dużo środków chemicznych do dezynfekcji wody powoduje niszczenie przewodów wodociągowych - korozję elektrochemiczną. To niszczenie jest jeszcze większe, gdy zaczynają działać mikroorganizmy - sprawcy korozji mikrobiologicznej, czyli biokorozji.
4. Biokorozję obserwuje się również na materiałach sztucznych.
5. Największy wpływ na intensyfikację korozji elektrochemicznej mają bakterie żelazowe i siarkowe.
6. Szkodliwe są produkty przemiany materii mikroorganizmów, jednym ze skutków ich obecności  jest znaczne obniżenie odczynu pH.
7. W osadach biologicznych i chemicznych, powstających w rurach stwierdza się także istnienie drobnoustrojów chorobotwórczych, mimo dezynfekcji wody.
8. Drobnoustroje uwalniane są do wody, kiedy nagle zwiększa się prędkość  lub zmienia kierunek przepływu wody.
9. Inne czynniki, które powodują zanieczyszczenie wody przez rozmywanie obrostów są m. in.: liczba  i rodzaj mikroorganizmów, geometra przewodów wodociągowych, czas przebywania wody w systemie, jej temperatura, rodzaj, stan techniczny i sanitarny elementów systemu dystrybucji wody.
10. Nie wyklucza się, że za mikrobiologiczne skażenie wody mogą być odpowiedzialne czynniki zewnętrze, czyli przenikanie do systemu wodociągowego drobnoustrojów, wskutek jego złego stanu technicznego, czy też w sytuacjach awaryjnych lub niewystarczającej dezynfekcji wody wprowadzonej do wodociągu.
11. Do wody nie tylko są wymywane żywe mikroorganizmy, ale też ich metabolity, martwe organizmy,  produkty korozji, co powoduje obcy smak i zapach wody, wzrost intensywności mętności i barwy, zawartość związków organicznych, pierwiastków wchodzących w skład niszczonych materiałów, itd.
12. Najbardziej widoczne, wtórne skażenie wody obserwowane jest po stagnacji wody i po przerwie w dostawie.

     Co zrobić, żeby uchronić sieć, a przez to i zdrowie pijących wodę z tej sieci, przed takimi problemami?

Warunkiem eliminacji niepożądanych zmian jakości wody w systemie dystrybucji jest niedopuszczenie do powstania w niej biofilmów i osadów chemicznych. Możliwe to jest  jedynie wówczas, gdy w całym systemie nie ma ognisk skażenia mikrobiologicznego i jednocześnie woda jest stabilna biologicznie i chemicznie oraz zawiera środek dezynfekcyjny w ilości zabezpieczającej przed ewentualnym wtórnym rozwojem mikroorganizmów.

   Na to zwykli użytkownicy wody mogą nie mieć wpływu. Z tego powodu warto zabezpieczać jakość wody w wewnętrznej instalacji wodociągowej przez montaż odpowiednich stacji doczyszczania wody.

Uzdatnianie wody - przykładowa stacja

     W opisywanym przypadku woda jest ujmowana ze studni. Zawiera nienormatywne stężenie żelaza, manganu i azotu amonowego. W dodatku jest mętna i zabarwiona. Zatem należy zastosować odpowiednie uzdatnianie wody. Jest to obiekt o charakterze hotelowym - zespół obiektów noclegowych  i nie tylko. Woda musi spełniać wymogi co do wysokiej jakości z uwagi na potrzeby i bezpieczeństwo gości oraz kontrole Sanepidu.

     A oto badania wody ze studni (badania mikrobiologiczne nie wykazały nieprawidłowości):

WSKAŹNIK	JEDNOSTKA	NORMA	WODA SUROWA
barwa	-	akceptowalna	nieakceptowalna
mętność	NTU	1	15
zapach	-	akceptowalny	akceptowalny
smak	-	akceptowalny	akceptowalny
odczyn pH	-	6,5-9,5	7,1
mangan (Mn)	µg/l	50	527
żelazo (Fe)	µg/l	200	5940
azotany (N-NO3)	mg/l	50	0,85
azotyny (N-NO2)	mg/l	0,50	< 0,02
jon amonowy (N-NH4+)	mg/l	0,50	1,80
przewodność	µS/cm	2500	566

      Jednoznacznie, odwołując się do obowiązujących przepisów, stwierdza się, iż woda nie nadaje się do spożycia i wykorzystania na cele bytowo-gospodarcze z powodu przekroczonego stężenia żelaza, manganu, jonu amonowego, nieakceptowalanej barwy i mętności. Konieczny jest proces uzdatniania wody.

     Na początku podjęto z góry skazany na niepowodzenie "eksperyment" w postaci montażu (przed hydroforem!) filtra odżelaziającego, który miał być płukany ręcznie, w dodatku raz na kilka miesięcy. Oczywiście takie rozwiązanie przyniosło tylko nieznaczną poprawę jakości wody:

WSKAŹNIK	JEDNOSTKA	NORMA	WODA Po filtrze
barwa	-	akceptowalna	nieakceptowalna
mętność	NTU	1	7,1
zapach	-	akceptowalny	akceptowalny
smak	-	akceptowalny	akceptowalny
odczyn pH	-	6,5-9,5	7,1
mangan (Mn)	µg/l	50	255
żelazo (Fe)	µg/l	200	4710
azotany (N-NO3)	mg/l	50	0,51
azotyny (N-NO2)	mg/l	0,50	< 0,02
jon amonowy (N-NH4+)	mg/l	0,50	1,59
przewodność	µS/cm	2500	572

     Biorąc pod uwagę jakość wody oraz zużycie wody zainstalowano stację uzdatniania wody (istniejący odżelaziacz został zdemontowany), która składa się z następujących stopni filtracji:
  1. Odżelaziacz wody ze złożem Greensand Plus, który powoduje uzyskanie normatywnej zawartości żelaza i znaczne obniżenie stężenia manganu. Zastosowano filtr Econet FGr 18 (więcej o tym odżelaziaczu na stronie uzdatniamywode.pl).

  2. Filtr wielofunkcyjny ze złożem Crystal-Right 100, który usuwa azot amonowy i pozostały po pierwszym stopniu filtracji mangan. Dodatkowym efektem jest zmiękczanie wody. Zastosowano filtr Econet FC-R 13 (więcej o tym urządzeniu na stronie uzdatniamywode.pl).

     Taki układ spowodował równocześnie poprawę właściwości organoleptycznych wody - woda jest przezroczysta i bezbarwna.

Utlenialność wody - jak i dlaczego usuwać

     Utlenialność (czasem oznaczana jako ChZT-Mn, nieraz mierzona jako indeks nadmanganianowi) to wskaźnik opisujący, w sposób umowny, sumaryczną zawartość związków organicznych i niektórych łatwo utleniających się nieorganicznych w wodzie. 

     Wysoką utlenialność należy usuwać z wody, czyli odpowiednio zmniejszyć wartość tego parametru, gdyż bez tego nawet wizualnie, może wyglądać to tak, że woda odżelaziona dalej ma zabarwienie.

     O barwie wody po skutecznym odżelazianiu wspomniano w artykule: Żelazo - obecne.

Podstawy chemiczne

     Utlenialność wyraża się w jednostkach mgO₂/dm³, z tego względu, iż podczas badania określa się ilość tlenu jaka została wykorzystana do utlenienia substancji zawartych w wodzie z nadmanganianu potasu (KMnO₄), który został użyty do oznaczenia, a więc w ściśle określonych warunkach (próbkę ogrzewa się we wrzącej łaźni wodnej, z roztworem nadmanganianu potasu, w środowisku kwaśnym). Oznaczenie przebiega zgodnie z reakcjami:

1. utlenianie związków organicznych
5C₂H₅OH + 12Mn0₄^- + 36H⁺ = 12Mn²⁺ + 10CO₂ + 33H₂O
2. odmiareczkowanie nadmiaru kwasem szczawiowym
5C₂O₄^2- + 2Mn0₄^- + 16H⁺ = 2Mn²⁺ + 10CO₂ + 8H₂O

     Utlenialność ma znaczenie dla charakterystyki stopnia zanieczyszczenia wody związkami organicznymi pochodzenia roślinnego i zwierzęcego.

Zmniejszanie utlenialności wody

     Utlenialność wskazuje na obecność w wodzie substancji organicznych oraz nieorganicznych, które są łatwo utleniane, np. związki żelaza, azotu. W celu usunięcia z wody rozpuszczonych związków organicznych pochodzenia naturalnego oraz antropogenicznego, czy też poprawy właściwości organoleptycznych wody, stosuje się filtry węglowe. Wykorzystuje się podczas ich pracy proces adsorpcji zarówno zanieczyszczeń, które pogarszają głównie smak i zapach jak również zanieczyszczeń, których nawet śladowe ilości mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia konsumentów wody. W ten sposób można osiągnąć zmniejszenie wartości utlenialności wody.

     Proces adsorpcji na węglu aktywnym polega na usuwaniu zanieczyszczeń na powierzchni adsorbentu. Równocześnie zachodzi adsorpcja chemiczna – cząsteczki zanieczyszczeń łączą się w sposób chemiczny z powierzchnią węgla aktywnego, oraz adsorpcja fizyczna – cząsteczki adsorbatu są zatrzymywane na powierzchni złoża. Chemisorpcja jest trwała, stąd wynika okresowa potrzeba wymiany złoża węglowego, natomiast adsorpcja fizyczna wymaga tylko okresowego, wodnego płukania węgla aktywnego.

     Prędkość filtracji wpływa na czas kontaktu wody ze złożem filtracyjnym. Jest to w zasadzie obciążenie hydrauliczne wyrażone jako objętość wody przepływająca w danym czasie, przez konkretną powierzchnię filtracyjną.

     W celu uzyskania pożądanej wartości prędkości filtrowania wody, znając niezbędną wydajność systemu, wyznacza się sumaryczną powierzchnie filtracyjną: S = Q/v_f, gdzie: S - powierzchnia filtracyjna, w m², Q - przepływ wody, wyrażony w m³/h, v_f - prędkość filtracji, w m/h.

Dla filtracji węglowej przyjmuje się prędkość filtracji wynosząca ok. 15 m/h do 20 m/h. Wartości dobiera się eksperymentalnie, podczas eksploatacji.

     Filtracja węglowa nie wyczerpuje możliwości zmniejszania utlenialności, lecz jest najprostszym sposobem w domowych i mniejszych stacjach uzdatniania wody.

Picie wody prosto z kranu

     Z całą pewnością z wody wodociągowej należy korzystać, używać jej do picia, kąpieli, prania i w ogóle. Jednak nie zawsze można się obejść bez stacji doczyszczania wody. W przeciwnym wypadku do rur dopłynie coś takiego, co zatrzymywane jest na najprostszych, bo siatkowych filtrach. Mało tego, blokuje takie siatki! Poniżej opisana sytuacja, która zdarzyła się w ubiegłym roku.

     Dwie stacja doczyszczania dla dwóch budynków wielorodzinnych składają się z automatycznie płukanego filtra mechanicznego siatkowego, zmiękczacza, pracującego w układzie duplex, filtra ochronnego oraz lampy bakteriobójczej UV. Po kilku latach pracy stwierdzono, iż ciśnienie wody w kranach gwałtownie spadło. Okazało się, iż siatki w filtrach wyglądają w ten sposób:

.Siatki są oblepione trudną do usunięcia mazią. A przecież jest to woda wodociągowa!

,

     Siatki zostały zdemontowane i poddane gruntownemu czyszczeniu chemicznemu i sprężonym powietrzem. Po czyszczeniu wyglądały tak:

     Zarządcy budynków wezwali równocześnie miejscowe przedsiębiorstwo wodociągowe, aby przepłukało przyłącze wodociągowe. W końcu wody nie dostają za darmo. Płukanie się odbyło, czyste siatki zostały założone.

     Po ok. dwóch tygodniach sprawdzono stan siatek. Oto jak wyglądały:

   

     Przyczyny nagłego pogorszenia jakości wody upatruje się w tym, iż w ostatnich latach miasto bardzo gwałtowanie się rozwinęło, pod kątem liczby budynków mieszkaniowych. Nowe inwestycje mieszkaniowe wymagają zaopatrzenia w wodę, a ZWiK musi zaspokajać to rosnące zapotrzebowanie. Większe ilości wody przepływające przez te same (istniejące dotychczas) fragmenty wodociągu, powodują zrywanie zanieczyszczeń i osadów, nagromadzonych w rurach przez lata powolnego przepływu. Zrywane zanieczyszczenia zatrzymują się na siatkach filtrów wstępnych. Zatem bez stacji doczyszczania wody mieszkańcy narażeni są na bardzo zanieczyszczoną wodę w swoich kranach.

     To czy pić wodę wodociągową prosto z kranu, bez przegotowania, zależy od tego w którym mieście się mieszka i czy ma się stację doczyszczania wody? Mieszkańcy tych budynków mają to szczęście, i po drobnych przeróbkach, wciąż są chronieni przed "niespodziankami", które niesie woda w ich mieście (w tym przypadku w Nowym Dworze Mazowieckim).

Odżelazianie wody na lubelszczyźnie

     W rozpoczętych wędrówkach po miejskich zakładach oczyszczania wody (pierwsza została opisana w Z wizytą w Zakładzie Oczyszczania Wody) warto zobaczyć jak odżelazia wodę MPWiK Sp. z o.o. w Lublinie, produkujący wodę na potrzeby mieszkańców, korzystając z zasobów wód podziemnych. Oczywiście o szczegółach dotyczących działania stacji uzdatniania wody i jakości ujmowanej wody warto przeczytać na stronie internetowej przedsiębiorstwa.

     Na stacji wodociągowej "Sławinek" prowadzony jest proces odżelaziania poprzez utlenianie związków żelaza tlenem z powietrza, a następnie filtracja na 4 filtrach pospiesznych otwartych. Na stacji wodociągowej "Centralna" odżelazianie realizowane jest przez system 4 odżelaziaczy zamkniętych, ciśnieniowych, z utlenianiem związków żelaza wodą chlorową z istniejącej chlorowni. Zastosowane nowoczesne złoża filtracyjne pozwalają na stosowanie dużych prędkości filtracji.

     I tu pojawiają się ciekawe elementy do oczyszczania wody: filtry pospieszne otwarte. W poprzednich rozważaniach pokazano pracę głównie tych zamkniętych, a więc działających pod ciśnieniem (schemat filtra opisany w Odżelazianie wody - klasyka, cz.2). 

     Odżelaziacze otwarte działają tak, iż woda filtruje się przez złoże filtracyjne grawitacyjnie, oczywiście z odpowiednią prędkością. Obydwa rodzaje filtrów - otwarte i zamknięte należą do pospiesznych, czyli pracujących z podobnymi prędkościami. Ale to nie czas i miejsce na szczegóły. Zarówno konstrukcji, jak i prędkością filtracji należy poświęcić więcej uwagi... w przyszłości. Tymczasem można przeczytać o filtrach powolnych: Filtry powolne – nie znaczy zbyt wolne.

     W lubelskich zakładach oczyszczania wody warto zwrócić uwagę na sposób utleniania związków żelaza. W pierwszym wypadku to standardowe napowietrzanie, a w drugim z zastosowaniem chemicznego utleniacza - chloru.

źródło informacji: http://www.mpwik.lublin.pl

Uzdatnianie wody - doczyszczanie wody

     Jeśli woda jest uzdatniana, a potem jeszcze raz się ją oczyszcza, to jest powtórnie uzdatniania? Taki problem językowy można mieć jeśli rozpatruje się poprawę jakości wody wodociągowej. Najpierw woda jest poddawana różnym zabiegom w zakładach oczyszczania wody (ZOW) lub po prostu na stacjach uzdatniania wody (SUW), a potem systemem dystrybucyjnym doprowadzana do odbiorcy. Ponieważ zdarza się, że jej jakość nie jest mimo wszystko zadowalająca, trzeba zastosować odpowiednie urządzenia, np. filtry do wody, które wyprodukują wodę o wysokich właściwościach estetyczno-smakowych, zdrowotnych i takiej, która nie spowoduje strat ciepła, niszczenia urządzeń, itd. W takim wypadku warto mówić o doczyszczaniu wody.

     Często istniej potrzeba zastosowania stacji doczyszczania wody wodociągowej w budynku wielorodzinnym. W takich obiekcie proponuje się instalację zmiękczacza wody, który dodatkowo zatrzyma występujące w wodzie żelazo i mangan (to oczywiście wtórne zanieczyszczenia, przeczytaj: żelazo w wodzie wodociągowej). W celu utrzymania wody bez zapachu chloru należy zainstalować filtry węglowe, które ogólnie poprawią właściwości organoleptyczne wody – smak, zapach, mętność, barwę. Na końcu układu warto zainstalować lampę bakteriobójczą UV, służącą do dezynfekcji wody, bez środków chemicznych. Stacja może być uzupełniona o wstępny filtr mechaniczny oraz filtr ochronny.

     Zestawienie przykładowych  elementów stacji doczyszczania wody - wybór zależy od potrzeb, możliwości montażowych, finansów, a konkrety model urządzeń głównie od zużycia wody (zmiękczacz wody może być również w wersji jednokolumnowej, lecz system duplex pozwala na ciągłą dostawę wody zmiękczonej):

Filtr wstępny, mechaniczny   Honeywell automatyczny	FUNKCJA: Wstępne oczyszczanie mechaniczne wody z cząstek, które zatrzymają się na siatce filtracyjnej – piasek, fragmenty rdzy, itd. Przy niskiej jakości wody pod kątem mechanicznym siatka filtracyjna może być zbyt często blokowana.
Zmiękczacz wody   ECONET Duplex FZm	FUNKCJA: Zmiękczenie wody do odpowiedniego poziomu. Ograniczenie kamienia kotłowego, wysychania skóry po myciu, ochrona urządzeń, baterii kranowych, zmniejszenie zużycia detergentów, usunięcie żelaza i manganu.
Filtr węglowy   ECONET FW	FUNKCJA: Pozbawienie wody zapachu chloru. Zdecydowana poprawa i utrzymanie wysokiej jakości wody pod kątem: smaku, zapachu,  uzyskanie wody przezroczystej i bezbarwnej.
Filtr ochronny   Honeywell manualny	FUNKCJA: Ostateczne klarowanie wody.
Lampa bakteriobójcza UV   ECONET V	FUNKCJA: Dezynfekcja wody bez użycia środków chemicznych. Ochrona zdrowia i instalacji wodociągowej przed rozwojem mikroorganizmów, głównie chorobotwórczych.

Co się dzieje podczas napowietrzania wody

     Jeśli na stacji uzdatniania wody zastosowano napowietrzanie wody, wówczas dochodzi do usuwania dwutlenku węgla, czyli do neutralizacji, usuwania siarkowodoru, czy nawet metanu, jednocześnie tlen wykorzystywany jest do utlenienia żelaza, manganu, jonu amonowego oraz innych związków, które mogą się utleniać. Jak przebiega utlenianie poszczególnych składników?

     W warunkach domowych stosuje się tylko napowietrzanie za pomocą aspiratorów przed hydroforami (bez przepony!). Taki element nie zawsze jest potrzebny, a przy zmiękczaczach nawet niepożądany.

     W zakładach uzdatniania wody napowietrzanie realizuje się w napowietrzaczach zamkniętych (mieszacze wodno-powietrzne) lub otwartych (różnego typu dysze napowietrzające).

     Jeśli w wodzie obecne jest żelazo i mangan, to w warunkach beztlenowych żelazo występuje w formie wolnego kationu Fe²⁺, rozpuszczalnych hydrokompleksów oraz innych związków Fe(II). Podobnie mangan, przy czym związki manganu są bardziej trwałe i nie ulegają łatwo hydrolizie. Utlenienie Mn(II) do Mn(IV) wymaga dobrego natlenienia i wysokiego odczynu pH. W pierwszej kolejności utleniane jest Fe(II) do Fe(III) (warto przeczytać:  Odżelazianie przez napowietrzanie i filtrowanie), a dopiero potem Mn(II) do Mn(IV). Utlenianie manganu jest jeszcze trudniejsze jeśli w wodzie występują jony amonowe i inne substancje zredukowane.

     W przypadku usuwania jonu amonowego z wody, zakładając, że będzie przebiegała nitryfikacja, do pierwszego jej etapu, czyli utleniania azotu amonowego do azotynowego oraz w drugim etapie, gdy zachodzi utlenianie azotynów do azotanów, zużywany jest tlen. Nitryfikacja przebiega przy udziale bakterii Nitrosomonas i Nitrobacter. Jednocześnie utlenianie jonu amonowego wymaga wg stechiometrii najwięcej tlenu, bo ok. 4,5 mgO₂ na 1 mg jonu amonowego.

     Kolejność i skuteczność utleniania związków żelaza i manganu zależy od ich stężenia, w jakich formach występują (np. trudne do usunięcia są połączenia ze związkami organicznymi), jaki jest odczyn pH wody. Jednocześnie skuteczne napowietrzanie poprawia warunki utleniania, gdyż podnosi pH, poprzez usuwanie CO₂ (wskutek wymiany gazowej), wpływa na usunięcie przeszkadzających metanu i siarkowodoru.

     Ogólnie można przyjąć, że kolejność utleniania jest następująca: żelazo, potem niemal równocześnie jon amonowy i mangan. Bez odpowiedniej dawki tlenu na filtrach mogą się wytworzyć nawet warunki beztlenowe.

Odżelazianie przez napowietrzanie i filtrowanie

     Klasycznie, w układzie napowietrzanie - filtrowanie, można odżelazić wodę do pewnego poziomu, niestety z niewielkim sukcesem usunięcia manganu, szczególnie jeśli złożem filtracyjnym jest piasek.  Warto w tym miejscu sięgnąć do artykułu Odżelazianie wody – klasyka, cz. 1. 

     Metody tej z reguły nie poleca się w domowych systemach uzdatniania wody, choć zdarzają się wyjątki. Szczególnie jeśli w filtrze odżelaziacz ma warstwę katalityczną. Natomiast zupełnie niewskazane jest przed zmiękczaczami wody. 

     Ogólnie napowietrzanie warto stosować szczególnie wtedy, gdy woda ma niski odczyn pH, czyli podwyższoną zawartość dwutlenku węgla oraz śmierdzi siarkowodorem.

     Utlenianie, w tym wypadku tlenem, to proces, który żelazo rozpuszczone, najczęściej jako wodorowęglan żelaza(II), przeprowadza w trudnorozpuszczony wodorotlenek żelaza(III).

     

     Zachodzące reakcje zapisuje się następująco:

1. najpierw usuwanie wolnego dwutlenku węgla
Fe(HCO₃)₂ + 2H₂O ↔ Fe(OH)₂ + 2CO₂ ↑+2H₂O
2. i dalej powstaje osad
4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ↔ 4Fe(OH)₃ ↓

     Ten właśnie osad usuwany jest podczas filtrowania wody. Może to być nawet w układzie szeregowym filtrów.

Sterowanie pracą filtra do wody

     Oczywiście można ręcznie, tylko jaki to ma sens i co można osiągnąć, jakie efekty. W przypadku odżelaziaczy domowych czasem można znaleźć na rynku ogromne zbiorniki z zaworami do okresowego, manualnego płukania. Niektórzy "kompetentni" sprzedawcy wmawiają szukającym czegoś do odżelaziania, że elektroniczne zawory produkowane poza granicami naszego kraju nie mogą pracować w warunkach wysokiego stężenia żelaza - tak jakby polskie wody podziemne miały wyłączność na dużą zawartość żelaza. Zatem, które sterowniki filtrów, w tym i zmiękczaczy, czy też filtrów węglowych są najlepsze i dlaczego to właśnie zawory CLACK. 

     Oczywiście to nie jedyne dobrze pracujące sterowniki, bo oprócz nich są np. zawory Fleck lub Erie. Znajdą się solidni instalatorzy, którzy poradzą sobie i dobrze zaprogramują działanie filtrów właśnie w oparciu o takie systemy. 

     Clacki mają jednak pewne cechy, za które można je docenić:

1. budowa pozwalająca zrozumieć ich działanie, co prowadzi do łatwości programowania,
2. serwis prosty, szybki i stosunkowo tani,
3. duża niezawodność,
4. warianty objętościowe (najczęściej dla zmiękczaczy i filtrów ze złożem np. Crystal Right), czasowe-regeneracyjne (dla odżelaziaczy ze złożem Greensand Plus), czasowe (dla filtrów wymagających tylko płukania wodą, np. węglowych),
5. możliwość programowania różnych cyklów pracy - dostosowanie czasów trwania, objętości wody np. do płukania,
6. czytelne wyświetlacze,
7. ewentualnych instrukcji zmian w sterowaniu można udzielać telefonicznie - użytkownik może nie wzywać serwisu,
8. elementy podtrzymujące napięcie - brak zakłóceń w pracy po przerwie w dostawie prądu
9. możliwość zastosowania elementu zwanego by-passem (przełączanie przepływu wody przez filtr - tryb praca i bez działania filtra - tryb awaria),
10. w wersji objętościowej dla zmiękczaczy fabryczny zawór mieszający, pozwalający dostosować poziom zmiękczenia wody.

     Czy z zaworami CLACK mogą pojawiać się problemy? W zastosowaniach w domowych stacjach uzdatniania wody to tylko konieczność czyszczenia inżektorów, szczególnie w odżelaziaczach - czynność prosta i tania nawet w wykonaniu serwisu.