Przewodność wody a twardość wody

     Jaka jest zależność twardości wody i przewodności? Takie pytanie mogą zadawać sobie np. pasjonaci akwarystyki. Zmiękczacze wody mają za zadanie obniżenie twardości ogólnej. Nie jest już sprawą oczywistą co dzieje się z przewodnością w wyniku zmiękczania. Należy zacząć od krótkiej charakterystyki obu wskaźników.

Przewodność elektrolityczna wody

     W wodzie znajduje się wiele rozpuszczonych składników. Substancje te określają stopień mineralizacji wody i są sumą kationów i anionów. Podstawowe kationy to: Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, a aniony: HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-. Udział poszczególnych jonów może być zróżnicowany, a miarą ich ogólnej zawartości jest właśnie przewodność elektrolityczna wody. Jej pomiar pozwala na przybliżone określenie siły jonowej, zasolenia wody, suchej pozostałości i zawartości substancji rozpuszczonych.

     Pomiar przewodności wykonuje się konduktometrem, w określonej temperaturze. Podczas pomiaru przepuszczany jest prąd pomiędzy elektrodami, a wynik w sposób pośredni wskazuje o stężeniu rozpuszczonych soli, np. NaCl - im większe stężenie, tym wyższa przewodność. Wynik podawany jest w jednostkach μS/cm (S - simens - odwrotność oma).

     Zgodnie z obowiązującym Rozporządzeniu Ministra Zdrowia* dopuszczalna wartość przewodności to maksymalnie 2500 μS/cm. Parametr ten powinien być uwzględniony przy ocenie agresywnych właściwości korozyjnych wody.

Twardość wody

     Twardość wody to miara zawartości głównie jonów wapnia i magnezu. Są różne podziały twardości, ale mierzy się głównie twardość ogólną, która jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej. Twardość węglanową, kiedyś nazywaną przemijającą, powodują głównie wodorowęglany, czasem węglany. Natomiast twardość niewęglanową tworzą chlorki i siarczany.

     W wodach nie zawierających wodorowęglanów sodu i potasu twardość węglanowa jest równa twardości ogólnej (two = tww). Jeśli w wodzie obecne są wodorowęglany sodu lub potasu, wówczas twardość węglanowa jest większa od twardości ogólnej (tww > two), czyli twardość niewęglanowa wynosi 0 (twnw=0).

     Twardość wody mierzy się najdokładniej testami opartymi o metody miareczkowe. W takich pomiarach liczba kropli użyta do zmiany zabarwienia próbki wody jest proporcjonalna do twardości wody wyrażonej w stopniach niemieckich lub francuskich.

Zmiękczanie wody

     Podczas zmiękczania wody następuje wymiana jonowa. Proces te został opisany w artykule zajmującym się odżelazianiem za pomocą żywicy zmiękczającej: Odżelazianie przez wymianę jonową.

     W wyniku zmiękczania wody nie ma już (ich zawartość jest zmniejszona) w wodzie jonów wapnia i magnezu, unikamy problemów z kamieniem kotłowym i innymi skutkami twardej wody. Jednocześnie kontroluje się sumaryczną zawartość związków wapnia i magnezu przez pomiar twardości wody, która musi być na odpowiednim poziomie do celów konsumpcyjnych (Twarda woda - czy trzeba zmiękczać wodę). Za to w wodzie zmiękczonej jest więcej jonów sodu. Zasolenie wody, może być nawet większe niż przed zmiękczaniem, gdyż często powstaje znany z kuchni chlorek sodu (NaCl). Zatem po zmiękczaniu wody przewodność wzrasta, choć nie jest to regułą. Na pewno przy zmiękczaniu wody, która wykazuje wysoką przewodność należy kontrolować zawartość chlorków, tak aby nie otrzymać wody o słonym smaku (Słona woda w kranie).

*Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. z 2007 r. Nr 61, poz. 417) oraz  Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r., zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. z dn. 29 kwietnia 2010 r. Nr 72, poz. 466)

Problemy z wodą?

Tak, od czego zacząć!?

     Wiesz, że Twoja woda ma złą jakość! A może po prostu chcesz sprawdzić, czy bez obaw takiej wody można używać?

     Uważa się, że woda bezpieczna do spożycia to taka, która zawiera różne domieszki, ale w dopuszczalnych stężeniach, ze względów zarówno zdrowotnych jak i estetyczno – smakowych. 

     Zatem dobra i czysta woda to taka, która spełnia wymogi normy i nie przysparza kłopotów użytkownikom. Trzeba wiedzieć jakie niepożądane składniki zawiera woda. Dlatego pierwsza sprawa to badania jakości wody. 

     Więcej na stronie: http://uzdatniamywode.pl/porady/problemy-z-jakoscia-wody/problemy-z-woda-od-czego-zaczac/

Wyniki badania wody, co dalej

     Otrzymałeś wyniki badania jakości wody, porównałeś z obowiązującymi normami jakości wody do picia , czyli rozporządzeniami Ministra Zdrowia. I jeśli chociaż jeden ze wskaźników jest niewłaściwy woda nie nadaje się do spożycia i wykorzystania na cele bytowe.

     Od prawidłowej oceny składu wody zależy dobór odpowiednich urządzeń oraz efektywność usuwania z niej zanieczyszczeń. Obecne w wodzie zanieczyszczenia mogą stać się powodem różnych chorób, powodują powstawanie trudno usuwalnego kamienia w rurociągach oraz urządzeniach mających kontakt z wodą, wywołują nieprzyjemny smak i zapach wody. Natomiast o wielkości urządzeń decyduje zużycie wody związane głównie z liczbą osób w gospodarstwie domowym.

     Więcej na stronie: http://uzdatniamywode.pl/porady/problemy-z-jakoscia-wody/wyniki-badania-wody-co-dalej/

Przygody wody wodociągowej

     Zupełnie przypadkowe cztery przykłady dotyczące wody wodociągowej. Wiadomo, że żelazo czasem jest obecne w wodzie wodociągowej, ale nie tylko taki składnik może przeszkadzać, czy powodować, że woda nie nadaje się do picia. O tym trzy pierwsze historie. A czwarta zupełnie inna, z której warto wyciągnąć wniosek, że kupowanie wody butelkowanej to czasem tylko strata pieniędzy (?).

...................................................................................................................................................................

Pierwsza historia zatytułowana jest Skandalicznie brudna woda na osiedlu AK w Opolu
źródło: http://kontakt24.tvn.pl/print/index.php/artykul,skandalicznie-brudna-woda-na-osiedlu-ak-w-opolu,58989.html (z dn. 2010-10-23)
fragment:

Od ok. miesiąca na osiedlu Armii Krajowej (konkretnie przy ul. Fieldorfa) w Opolu bardzo często woda leci, delikatnie mówiąc, brudna. Czasem są informacje o planowanym remoncie sieci wodociągowej, ale i poza tymi terminami z kranów leci rozcieńczone błoto (jak choćby wczoraj i dziś).

Zastanawiająca jest jedna rzecz: kto będzie płacił za zużycie wody, która się kompletnie do niczego nie nadaje? Ani do prania, ani do mycia, ani też do gotowania. Ciekawe, czy Spółdzielnia Mieszkaniowa Lokatorsko-Własnościowa w Opolu przewidziała obniżenie opłaty za wodę? Np. 1/30 za każdy dzień, gdy woda jest niezdatna do użytku ?! (...)

...................................................................................................................................................................

Druga historia: Woda jest już czysta. Ale bakteria długo się broniła

źródło: http://www.gazetalubuska.pl/apps/pbcs.dll/article?AID=/20120914/POWIAT02/120919655 (z dn. 2012-09-14)

fragment:

Problemy z wodą były aż przez trzy tygodnie. - Bakteria długo się broniła, a to oznacza, że był stały dopływ zanieczyszczeń (...)

Równo trzy tygodnie temu sanepid znalazł w ujęciu wody w Gardzku i wodociągu miejskim bakterie coli. To oznaczało, że mieszkańcy Strzelec Kraj., Gardzka, Sławna, Piastowa i Strzelec Klasztornych wody do spożycia mogli używać tylko po przegotowaniu. Podobnie jak do mycia zębów, bo zanieczyszczona woda nie mogła dostać się do jamy ustnej. (...)

Przedsiębiorstwo Gospodarki Komunalnej podejrzewa, że bakteria dostała się do ujęcia z powodu nielegalnych szamb w Gardzku i starej nitki kanalizacji, do której podłączyli się mieszkańcy. Nieczystości trafiły do gleby, a następnie do ujęcia z deszczówką. - Będziemy uświadamiać mieszkańców, ale takie przypadki wciąż mogą się w naszej gminie zdarzać - podkreśla prezes PGK.

...................................................................................................................................................................

Trzecia historia, z bohaterem tego bloga- żelazem: Na Woli z kranów leje się trująca woda

źródło: http://www.se.pl/wydarzenia/warszawa/warszawa-na-woli-z-kranow-leje-sie-trujaca-woda_278425.html (z dn. 2012-09-12) 

fragment:

Problem mętnej wody od dawna spędza sen z powiek wielu mieszkańcom Woli, którzy skarżą się, że płacą olbrzymie rachunki, a administracja nic z tym nie robi. W końcu jednak Spółdzielnia Mieszkaniowa "Koło" zgłosiła się po wyjaśnienia do Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji, od którego feralną wodę biorą. I co usłyszała? - Niestety, MPWiK odmówiło nam przedstawienia wyników badań wody. Zrobiliśmy je więc na własną rękę - mówi prezes SM Janusz Szmigiera. - To, co zobaczyliśmy, po prostu nas zamurowało. Poziom żelaza i manganu 60-krotnie przekraczał dopuszczalną normę! - dodaje oburzony. Może to powodować m.in. ostre zatrucia. (...)

- Jako dostawca wody odpowiadamy za jej jakość tylko do głównego wodociągu. Woda w nim jest przezroczysta i ma prawidłowe parametry. Nie wiemy jednak, co się z nią dzieje dalej - mówi Marzena Wojewódzka, rzecznik wodociągowców. - Być może spółdzielnia ma zanieczyszczone rury i to tam powinna poszukać problemu. Administracja jednak żąda od MPWiK przedstawienia dowodów, że ich woda spełnia wszelkie normy. - Do tego czasu zakładamy depozyt i pieniądze za faktury będziemy wpłacać tam. Sąd rozstrzygnie, czy należą się one spółce - zapowiada Janusz Szmigiera.

...................................................................................................................................................................

Zupełnie inna historia czwarta: W Gdańsku można pić wodę z kranu

źródło: http://twojagazeta.pl/zdrowie-i-uroda/5404-w-gdasku-mona-pi-wod-z-kranu (z dn. 2012-04-28)

fragment:

Dzięki badaniom, przeprowadzanym przez spółkę Saur Neptun Gdańsk, mieszkańcy Gdańska i Sopotu, co dwa lata mają możliwość dokonania oceny jakości wody z kranu. Ostatnie badanie z września ubiegłego roku, pokazało wyraźny wzrost pozytywnych opinii o wodzie z kranu – jej smaku, zapachu i kolorze. Jak się okazuje, gdańszczanie w 78% dobrze i bardzo dobrze oceniają wodę z kranu, a w Sopocie aż 98% mieszkańców ocenia wysoko parametry wody. Niestety, wciąż w wielu z nas pokutuje obawa przed jej piciem bez przegotowania, czyli prosto  z kranu. (...)

Coraz częściej zdarza się, że woda do butelek trafia z tego samego ujęcia, które dostarcza wodę do sieci wodociągowej. Jest to nic więc innego, jak woda nazywana przez producentów źródlaną lub stołową. Dodatkowo transport wód butelkowanych to ogromne emisje dwutlenku węgla, koszty logistyki, pracy ludzi, powierzchni magazynowych, a ich sprzedaż jest wydatnie wspierana przez duże kampanie reklamowe. To właśnie skłania firmy wodociągowe do promowania wody z kranu jako tańszej i tak samo zdrowej alternatywy wobec wód butelkowanych. Warto też wiedzieć, że woda w butelce jest zdatna do picia w 24 godziny po otwarciu, a woda z kranu płynie zawsze świeża. Warto też zwrócić uwagę, że kosztowne filtry do wody pitnej, i nie chodzi tu o tzw. filtry nadzbankowe (...), ale o duże urządzenia filtrujące, często powodują więcej szkody niż pożytku. Filtr zatrzymuje wszelkie osady, także te nieszkodliwe dla zdrowia i po pewnym czasie sam stanowi źródło wtórnego zanieczyszczenia wody, jeśli nie jest odpowiednio często wymieniany. (...)
 ...................................................................................................................................................................

     Pić wodę z kranu, czy nie? Tu potrzebny jest zdrowy rozsądek. Zarówno stwierdzenie, że z kranu płynie trucizna, jak i zapewnianie, że można pić wodę bez przegotowania, to zupełna przesada. Stwierdzenie, że filtry mogą zatrzymywać nieszkodliwe osady, to też jakby nieporozumienie. Oczywiście źle działająca stacja doczyszczania wody, szczególnie z wkładami do wymiany, których się nie wymienia, może przynieść szkody. Jednak wtórne zanieczyszczenie wody to fakt, nie pomijając skażenia mikrobiologicznego, którego przecież nie widać. 

     Woda wodociągowa do picia - oczywiście (choć to nie zawsze możliwe i przyjemne), bez przegotowania - zupełnie nierozsądne. Stacje doczyszczania wody nie zawsze są potrzebne, ale istnieją takie miejsca na sieci wodociągowej, gdzie wręcz niezbędna jest poprawa jakości wody, czy zabezpieczenie przed nagłym dopływem zanieczyszczeń. 

Odsalanie wody

     Odsalanie wody polega na oddzieleniu wody pozbawionej soli (np.  jonów chlorkowych) z wody zasolonej, np. kopalnianej. Woda odsolona może być użytkowana, natomiast zatężone sole należy utylizować. O słonej wodzie można przeczytać a artykule: Słona woda w kranie.

     Największe znaczenie w otrzymywaniu wody o jakości przeznaczonej do picia i na potrzeby gospodarcze, mają procesy odsalania oparte głównie na metodach separacji membranowej, szczególnie odwróconą osmozę i elektrodializę, w której do separacji jonów stosuje się membrany jonowymienne.

     Odwrócona osmoza to proces, w którym woda przechodzi przez membranę, dzięki zastosowaniu ciśnienia przewyższającego ciśnienie osmotyczne wody zasolonej. Membrana jest przepuszczalna dla wody, natomiast nie przepuszcza rozpuszczonych soli. Typowa instalacja do odsalania wody metodą odwróconej osmozy składa się z wstępnego oczyszczania wody surowej, systemu odsalania membranowego wraz z pompą wysokociśnieniową oraz końcowego uzdatniania. Membrany osmotyczne: są czułe na tzw. „fouling”, czyli zalepianie substancjami rozpuszczonymi, nie są odporne na substancje utleniające, np. chlor, narażone są na tzw. „skaling”, czyli zarastaniem kamieniem membranowym.

     Elektrodializa wykorzystuje membrany jonowymienne (kationowymienne i anionowymienne), umieszczone w polu elektrycznym, co pozwala na transport jonów, zawartych w wodzie zasolonej. Jony migrują do odpowiednich elektrod przez membrany, które je zatrzymują lub przepuszczają i w ten sposób powstaje koncentrat zawierający sól i woda odsolona na przemian w odpowiednich komorach elektrodializera. Można stosować również membrany monopolarne, np. do uzdatniania wód słonawych.

     Takie rozwiązania znajdują zastosowanie w dużych obiektach przemysłowych, czasem na świecie, do produkcji wody do picia w zakładach wodociągowych.

Ozonowanie wody - sposób nie tylko na dezynfekcję

     Każdy słyszał, że woda może być ozonowana i że odpowiadamy za dziurę ozonową. Po burzy, blisko wodospadu,  ten „świeży” zapach to właśnie ozon. W celu wprowadzenia ozonu do wody robi się sztuczną burze, a dokładnie komorę wyładowań i uzyskuje się O₃. Ponieważ ozon jest reaktywnym ale nietrwałym związkiem wytwarza się go w miejscu dawkowania.  Woda do picie nie może zawierać ozonu, z uwagi na jego toksyczność! Na szczęście ozon szybko się rozpada.  Jak ozon wykorzystuje się w uzdatnianiu wody?

     Po pierwsze jest to dezynfekcja. Ta forma tlenu działa skutecznie, zabija bez litości i bardzo szybko. Jest to gaz bezbarwny o ostrym zapachu, silnie trujący. Przy wyższych stężeniach przybiera błękitne zabarwienie. Jednak to bardzo drogi sposób i ma zasadniczą wadę jako dezynfektant – jest mało trwały. To może spowodować wtórny rozwój bakterii w sieci wodociągowej. Dodatkowo, gdy ozon reaguje z substancjami organicznymi, sprawia, że są one łatwiej biodegradowalne, czyli to jeszcze tylko zwiększa szanse na rozwój mikroorganizmów. I jest jeszcze jedna wada ozonu. Jak większość dezynfektantów może tworzyć uboczne produkty dezynfekcji, które są  szkodliwe dla zdrowia. Dzieje się tak podczas reakcji z występującymi w wodzie substancjami, w wyniku których mogą powstać związki bromoorganiczne.

     Po drugie ozonowanie pośrednie. Ponieważ powstawanie ubocznych produktów dezynfekcji dotyczy również chloru i dwutlenku chloru, co dzieje się w wyniku głównie ich reakcji ze związkami organicznymi, należało pomyśleć jak się ich pozbyć, aby potem nie fundować sobie wody gorszej niż przed dezynfekcją. I tak oto ozon dostał nominację na pośrednie uzdatnianie wody. Wykorzystuje się tę cechę ozonu, do tworzenia związków łatwiej biodegradowalnych, które potem mogą być usuwane na filtrach węglowych. Dodatkowo tak stosowany ozon poprawia smak, zapach i barwę wody, zabija i dezaktywuje część bakterii, przetrwalników i wirusów. Przykładem zastosowania ozonowania pośredniego jest wodociąg warszawski, a dokładnie stacja na Wodociągu Centralnym. Na końcu ciągu technologicznego, a więc przed podawaniem wody do sieci rozdzielczej, i tak trzeba dodać związki chloru – w tym przypadku dwutlenku chloru. Jednak poprzez zastosowanie ozonowania pośredniego można dawkować mniej ClO₂, a dodatkowo po pozbyciu się substancji organicznych, ogranicza się powstanie szkodliwych produktów dezynfekcji (w tym wypadku chlorynów i chloranów).

     Warto wspomnieć, iż odżelazianie i odmanganianie też może być intensyfikowane poprzez ozon. Jest szczególnie korzystne wtedy, gdy metale te tworzą połączenia kompleksowe ze związkami organicznymi, ponieważ nastąpi równoczesny rozkład tych związków.

     Ozonowanie wody nie stosuje się w domowych stacjach uzdatniania wody.

Słona woda w kranie

     Do ugotowania zupy, to jeszcze może dobrze służyć, nawet do płukania bolącego gardła, ale kawa ze słonej wody... I to nie chodzi o wodę morską. Zdarza się, że użytkownik studni pije wodę i czuje, że coś mu nie smakuje. Jeśli ta słoność pojawia się po zmiękczaniu wody, to na to można coś zaradzić, gorzej jeśli już w studni woda charakteryzuje się wysokim stopniem zasolenia. Na chwilę można poczuć się jak nad morzem, ale to tylko na chwilę.

     W celu rozwiązania problemu, niezbędna jest analiza źródła powstawania nieakceptowanego, w tym wypadku słonego smaku wody. Przyczyny tego stanu można ogólnie podzielić na trzy grupy.

1. Woda jest wysokozmineralizowana, posiada wysokie stężenie rozpuszczonych soli. Jeśli odczuwalny jest słony smak, oznacza to, że zawartość chlorku sodu jest wyższa niż dopuszcza to norma (norma zwraca uwagę szczególnie na stężenie chlorków, które nie powinno przekraczać 250 mg/l). W przypadku wód podziemnych zasolenie wody zależy od skał podłoża, wieku wody itp. Chlorki występujące w tych wodach są najczęściej pochodzenia geologicznego.

2. Czasem, przy wysokiej twardości ogólnej wody, a więc podwyższonej zawartości soli wapnia i magnezu (węglany, wodorowęglany, chlorki, siarczany), po zmiękczeniu na wymienniku jonowym, po którym do wody, w zamian za wapń i magnez, dostaje się sód (warto przeczytać: Odżelazianie przez wymianę jonową), przy wstępnym wysokim stężeniu chlorków, woda zmiękczona może mieć słony smak, choć surowa nie wykazuje takich właściwości - powstaje dużo chlorku sodu (a to przecież sól kuchenna).

3. Zmiękczacz wody zawiera kationit, który regenerowany jest solanką. Podczas regeneracji wprowadzany jest roztwór soli – NaCl. Przy nieprawidłowej pracy zmiękczacza, kiedy system sterujący niewłaściwie kieruje fazami solankowania i wypłukiwania, do użytkownika mogłaby dopłynąć woda słona.

     Być może jest jeszcze jakaś przyczyna, której tu nie wymieniono. Wiadomo jednak, że problem należy rozwiązać po poznaniu przyczyny jego powstawania.

Komu potrzebny zmiękczacz wody

     O zmiękczaczach, zmiękczaniu wody wody można przeczytać choćby pod kątem mechanizmu zmniejszania twardości wody: Odżelazianie przez wymianę jonową. Warto podkreślić, że często konieczność stosowania takiego sposobu poprawy jakości wody jest sprawą indywidualną. Odczucia, czy woda jest twarda, czy miękka, np. przy myciu zależą od wrażliwości skóry, przyzwyczajenia. Urządzenie, instalacje wodociągowe lepiej zniosą wodę miękką, lecz nie zmiękczoną zupełnie, gdyż taka może działać korozyjnie. 

     Zmiękcza się wodę z indywidualnych ujęć, ale i wodociągową. Przykładem wody wodociągowej, która z całą pewnością daje się we znaki użytkownikom, jest ta, która płynie z kranów mieszkańców Starych Babic.

.

     Na stronie Gminnego Przedsiębiorstwa Komunalnego "EKO-BABICE" Sp. z o.o. umieszczono tabelę z wartościami twardości ogólnej wody. Dopuszczalna w obowiązującym Rozporządzeniu Ministra Zdrowia* twardość wody to taka, która mieści się w zakresie 60 do 500 mgCaCO₃/dm³, dla miłośników stopni niemieckich to 3,36 do 28 dH, a użyteczna wartość twardości ogólnej to ta bliska dolnej granicy - 60 mgCaCO₃/dm³. Dokładnie o tym zagadnieniu warto przeczytać na stronie: http://uzdatniamywode.pl/porady/twarda-woda/). 

     

A co dostają mieszkańcy Starych Babic - wodę, której twardość najczęściej mieści się w normatywnym zakresie, ale jest to bardzo wysoko zmineralizowana woda, co może być bardzo uciążliwe.

Ten potwór Escherichia coli

     Można nieraz zastanawiać się nad zasadnością stosowania stacji doczyszczania wody, czyli filtrów do wody wodociągowej. Bo przecież z założenia taka woda spełnia wymagania jakości, jest bezpieczna. Pomijając okresowe przekroczenia np. żelaza w wodzie, pojawiają się sytuacje, kiedy wody nie można używać, gdyż stanowi zagrożenie dla zdrowia. Przypadek z zakażeniem wody ciepłej został opisany tutaj: Dostawca wody zapłaci za zakażenie legionellą.

Na stronie MPWiK w Warszawie pojawił się taki oto komunikat (w dn. 10-10.2013):

.

.

Co tam się stało?  

     Bardziej szczegółowe informacje można było znaleźć na stronie tvnwarszawa.tvn24.pl:

W przewodzie wodociągowym przy ul. Przyczółkowej nastąpiło przekroczenie wskaźników jakościowych bakterii z grupy coli. W związku z tym o godzinie 19.30 odcięto dopływ wody do około 280 domów jedno- i dwukondygnacyjnych - powiedział redakcji Kontaktu 24 Roman Bugaj, rzecznik prasowy Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji.

Jak dodał, prowadzone są intensywne działania. - Na miejscu pracuje około 20 osób, które przeprowadzają płukanie sieci. Na bieżąco prowadzone są też próby laboratoryjne - uzupełnił.

Dlaczego bada się właśnie E.coli?

     Szukano sposobu oceny wody - czy są w wodzie mikroorganizmy, szczególnie chorobotwórcze. 

E. coli to bakterie występujące stale w jelicie grubym człowieka, ptaków i zwierząt domowych oraz wielu dzikich zwierząt. Należą do bakterii kałowych ponieważ znajduje się w dużych ilościach w odchodach ludzkich i zwierzęcych. Nie są uważane za typowo chorobotwórcze, chociaż wiele szczepów dostawszy się do organizmu człowieka powodują różne schorzenia. E.coli występuje licznie w ściekach surowych i oczyszczonych, w wodach naturalnych, glebach zanieczyszczonych odchodami. 

     Okazało się, że Escherichia coli spełnia wymagania do tego, żeby być organizmami wskaźnikowymi. A szukano organizmów, które spełnią następujące wymagania:

1. musi to być stały i bardzo licznie występujący mieszkaniec dolnego odcinka przewodu pokarmowego człowieka;
2. nie może być to bakteria chorobotwórcza;
3. nie może wytwarzać form przetrwalnych;
4. nie może się rozmnażać w środowisku wodnym i w glebie;
5. w środowisku zewnętrznym (woda, gleba) musi przeżywać dłużej niż bakterie chorobotwórcze;
6. musi być szybko i łatwo wykrywalna.

     E. coli taka właśnie jest. Zatem sama jej obecność raczej nie zagraża użytkownikom wody (szkodliwie działa E.coli ETEC), ale pokazuje, że coś się wydarzyło, że bakterie chorobotwórcze mogły trafić do wody. Dlatego takiej wody nie należy pić i dlatego mieszkańcy, korzystający z  opisywanego powyżej wodociągu, zostali pozbawieni wody, a sieć była intensywnie płukana.

     Bada się liczbę mikroorganizmów w próbce o pojemności 100 ml. Powinny być niewykrywalne, aby woda nadawała się do spożycia.

Dlaczego warto stosować lampy UV, działające bakteriobójczo?

     Choćby dlatego, żeby spokojniej pić wodę, nie obawiając się, że jeszcze nie wykryto skażenia, a woda używana jest do picia. I dotyczy to zarówno własnego ujęcia wody, np. przydomowej studni, ale jak widać po opisanym przykładzie, również instalacji wody wodociągowej.

     Opis działania lampy został przedstawiony tutaj: Lampy bakteriobójcze UV – skuteczna dezynfekcja wody. 

Dostawca wody zapłaci za zakażenie legionellą

     Ten krótki tekst autorstwa Roberta Horbaczewskiego (Prawo, Rzeczpospolita), z dn. 11-07-2013, opisuje przypadek, kiedy to  z Zakład Usług Komunalnych nienależycie kontrolował jakość wody i zapłaci 
100 tys. zł zadośćuczynienia za zarażenie odbiorcy 
wody pałeczkami legionelli.

Zdarzyło się:

     Mieszkaniec Parczewa 28 lipca 2008 r. dostał wysokiej gorączki, duszności i zaczął majaczyć. Lekarze rozpoznali ciężką postać legionellozy (atypowe zapalenie płuc). Choroba i jej powikłania wyniszczyły jego organizm. Dziś jest całkowicie niezdolny do pracy i samodzielnej egzystencji. Z ustaleń sanepidu wynika, że źródłem zakażenia była ciepła bieżąca woda doprowadzana do jego mieszkania w bloku. Stwierdzono w niej wysokie skażenie pałeczkami legionelli.

Wyrok:

     Sąd uznał, że pozwany Zakład Usług Komunalnych ponosi odpowiedzialność za spowodowanie rozstroju zdrowia i zasądził od przedsiębiorstwa 100 tys. zł zadośćuczynienia na rzecz pokrzywdzonego.

źródło: prawo.rp.pl/artykul/1028285-Dostawca-wody-zaplaci-za-zakazenie-legionella.html

Antracyt to węgiel kopalny

     Antracyt to węgiel kopalny. Po odpowiednim rozdrobnieniu, tak aby powierzchnia ziaren i przestrzenie pomiędzy nimi stanowiły optymalne warunki do filtrowania i płukania złoża, otrzymuje się materiał filtracyjny, który można zastosować również w odżelazianiu. Z tym, że używa się go najczęściej jako jednej z warstw w złożu wielowarstwowym. Jest stosunkowo lekki, zatem w klasycznym układzie antracytowo-piaskowym będzie stanowił górną część złoża.

     Antracyt, znany częściej w nazewnictwie handlowym jako hydroantracyt, służy głównie do tego aby poprawiać efekty filtracyjne i wydłużyć cykl filtracyjny (czas pracy pomiędzy kolejnymi płukaniami filtra).

     Oprócz tego, iż stosowany jest w złożach wielowarstwowych do usuwania żelaza i manganu, radzi sobie z zatrzymywaniem zawiesin, krzemionki, ochrania zmiękczacze i filtry węglowe (z węglem aktywnym), instalacje odwróconej osmozy.

     Dlaczego stosuje się hydroantracyt w odżelaziaczach:

1. Jest to górna warstwa, czyli pozwala ochraniać tą dolną, np. Greensand Plus, w konsekwencji na początku odfiltrowywane są grubsze zawiesiny, a niżej mogą być zatrzymane kolejne, co z kolei zwiększa efektywność odżelaziania i cykl filtracyjny.

2. Złoże dobrze się rozwarstwia po płukaniu - następuje samoistne poukładanie warstw filtracyjnych.

3. Można zwiększyć prędkość filtracji, bez utraty jakości filtratu.

4. Podczas płukania, a w przypadku odżelaziaczy musi być bardzo intensywne, nie ma strat związanych z wypłukiwaniem ziarenek złoża.

Odżelaziacz lub zmiękczacz

     Jeśli potraktujemy słowo "lub" w sposób matematyczny okaże się, że chodzi o stację uzdatniania wody, która składa się z samego odżelaziacza, samego zmiękczacza albo układu dwustopniowego -  odżelaziacza i zmiękczacza równocześnie. Jeśli w wodzie wcale nie ma żelaza lub jego zawartość jest normatywna, wówczas wiadomo, że nie chodzi o standardowe odżelazianie. Sytuacja się komplikuje, gdy chce się usuwać żelazo, mangan, być może siarkowodór i jeszcze zmiękczać wodę.

Rozważania dotyczą przydomowych stacji uzdatniania wody.

1. Tylko odżelaziacz

     Jeśli w wodzie obserwuje się znaczne przekroczenie żelaza (powyżej 1000 μg/l)  i manganu (powyżej 500 μg/l) z samym zmiękczaczem nie osiągniemy zadowalających rezultatów.

     Jeśli mimo niewielkiego przekroczenia stężenia zawartości żelaza i manganu w wodzie obecny jest siarkowodór, czyli woda śmierdzi (zimna również!), warto stosować odżelaziacz ze złożem Greensand Plus. Jeśli przy tym twardość wody nie przeszkadza, można pozostać tylko przy odżelaziaczu.

2. Tylko zmiękczacz

     Gdy w wodzie jest żelazo i mangan, a twardość należy obniżyć, wówczas trzeba zrobić prostą kalkulację. Obliczamy ilokrotnie przekroczona jest norma żelaza i manganu. Wybieramy wyższą wartość. Załóżmy, że stężenie żelaza wynosi 900 μg/l - norma przekroczona 4,5 - krotnie, stężenie manganu to 150 μg/l - norma przekroczona 3,0 - krotnie.  Zatem wybieramy 4,5 krotność. Zakładamy, że musimy również zmiękczyć wodę. Pożądana twardość wody to 40 - 80 mgCaCO3/l. Więc jeśli w tym przypadku twardość wynosi przykładowo 250 mgCaCO₃/l, wówczas po 4,5 krotnym zmiękczeniu uzyska się ok.  50 mgCaCO₃/l - wartość bardzo dobra. Gdyby twardość wynosiła ok 200 mgCaCO₃/l, po zmiękczeniu woda byłaby zbyt miękka. Wtedy konieczny jest odżelaziacz ze złożem odżelaziającym.

3. Odżelaziacz i zmiękczacz

     Kiedy nie można zastosować samego zmiękczacza, wartość żelaza i manganu znacząco przekracza normę, a woda jest bardzo twarda, lub istnieje niebezpieczeństwo, że po odżelaziaczu jeszcze nie uzyskamy normatywnych wartości (szczególnie manganu) należy zbudować dwustopniową stację uzdatniania wody.

Filtry wody ze złożem neutralizującym - wymiana dolomitowego złoża filtracyjnego

     Dolomit prażony lub podobne złoża stosuje się jako materiały filtracyjne neutralizujące, czyli podnoszące odczyn pH. Takie złoże radzi sobie również z manganem i niewielkimi stężeniami żelaza. Ponieważ jest to skała zbudowana z węglanów wapniowo-magnezowych, rozpuszcza się, jednocześnie „zużywając” dwutlenek węgla, będący przyczyną kwaśnego odczynu wody (to zaleta, bo często woda potrzebuje podniesienia odczynu pH).

     Na rynku znaleźć można wiele takich złóż, które podobnie działają, jednak uwagę należy zwrócić na warunki eksploatacyjne. Przykładowo IMERYS - wymaga stosunkowo długiego czasu kontaktu wody ze złożem, zależnym od zawartości w wodzie dwutlenku węgla. Złoże to może być stosowane w filtrach pracujących okresowo.  Inne warunki eksploatacyjne zakłada się dla złoża COROSEX. Gdyby woda zbyt długo kontaktowała się z tym materiałem filtracyjnym, odczyn pH zwiększyłby się, uzyskując wartości nawet 11 -12. Dlatego to wypełnienie można stosować jedynie dla filtrów pracujących w systemie ciągłym.

     Wróćmy do informacji podanych w Dolomit w odżelaziaczach. Ponieważ złoże dolomitowe to chemicznie węglan wapniowo-magnezowy CaMg(CO₃)₂  i na związanie 1 g agresywnego dwutlenku węgla zużywa się teoretycznie 1,06 g masy dolomitowej, a praktycznie, uwzględniając straty podczas płukania, jest to 1,3 g, to po pewnym czasie takie złoże najlepiej wymienić, ewentualnie uzupełnić. 

     O konieczności wymiany, np. w domowym filtrze wody decyduje głównie to, czy złoże jeszcze radzi sobie z uzdatnianiem wody. Zastosowane niewłaściwe może przysporzyć wielu problemów, choćby ekipie wymieniającej złoże, zbijając się w trudne do rozbicia grudy.

Filtry węglowe do wody - wymiana węgla aktywnego

     Przyszedł czas na poruszenie tematu filtracji węglowej, choć ta nie znajduje zastosowania w odżelazianiu i odmanganianiu wody. Jedynym złożem węglowym, które pomaga w usuwaniu żelaza jest hydroantracyt, ale to zupełnie inna forma i zarazem funkcja w uzdatnianiu wody. Filtry węglowe wypełnione są węglem aktywnym (inaczej aktywowanym).

     Węgiel aktywny to złoże filtracyjne, które ma bardzo rozwiniętą powierzchnię właściwą, dzięki temu może adsorbować duże ilości zanieczyszczeń, nawet tych niebezpiecznych, uciążliwych, pogarszających smak i zapach wody. Filtrację węglową można stosować również do dechloracji wody (usuwania chloru, co skutkuje wyraźną poprawą zapachu, a raczej jego braku).

     Proces adsorpcji na węglu aktywnym polega na usuwaniu zanieczyszczeń na powierzchni adsorbentu. Równocześnie zachodzi adsorpcja fizyczna – cząsteczki adsorbatu są zatrzymywane na powierzchni złoża oraz adsorpcja chemiczna – cząsteczki zanieczyszczeń łączą się w sposób chemiczny z powierzchnią węgla aktywnego.

     Adsorpcja fizyczna wymaga tylko okresowego, wodnego płukania węgla aktywnego – węgiel aktywny nie wymaga spulchniania sprężonym powietrzem (w warunkach domowych i tak nie stosuje się powietrza do płukania filtrów).

     Chemisorpcja jest trwała, stąd wynika okresowa potrzeba wymiany złoża węglowego, dlatego po badaniach, określających jego żywotność (np. skuteczność usuwania barwy - w zależności od zadań) powinno być wymienione.

     Oczywiście jeśli filtr węglowy spełnia rolę tylko osłony, czy ostatecznego doczyszczania wody, jest regularnie płukany, a dobra jakość wody utrzymuje się, taką wymianę można odwlekać.

     Jako ciekawostkę można podać, iż po wpracowaniu węgla aktywnego wodą chlorową, skutkiem czego na powierzchni tworzy się tlenek węgla, filtracja wody może powodować usuwanie azotu amonowego. O tym więcej w Wykorzystanie i oczyszczanie wód zanieczyszczonych, T. Kowalski, Wrocław 2007 (rozdział 6.1.6.).

Wymiana złoża - zmiękczacze wody i filtry wielofunkcyjne

     Zmiękczacze wody, filtry wielofunkcyjne ze złożem Crystal Right oprócz głównego celu, czyli zmiękczania wody, stosowane są również do odżelaziania wody. Takie złoża filtracyjne stosunkowo rzadko wymagają wymiany, chyba, że filtry są nieprawidłowo eksploatowane lub filtrowania woda ma niską jakość, szczególnie bardzo wysokie stężenie żelaza.

Zmiękczacze wody

     Złoża do zmiękczania wody, wypełniające kolumny zmiękczaczy, to żywice jonowymienne, a konkretnie kationity. Struktura chemiczna ziarenek kationitu, pozwala na wymianę jonów wapnia i magnezu, które stanowią twardość wody, na jony sodu. Główne zadanie zmiękczacza to zmniejszanie twardości wody. Przy odpowiedniej eksploatacji, głównie regularnej regeneracji solanką, złoże będzie pracowało wiele lat, bez konieczności wymiany. Jeśli kationit zmiękczający narażony jest na dopływ wody bardzo zażelazionej, może ulec destrukcji i w konsekwencji trzeba będzie taką żywicę wymienić. Zmiękczacze potrzebują głównie okresowego sprawdzenia, czyszczenia lub wymiany inżektorów. Można również stosować środki chemiczne do czyszczenia żywic zmiękczających.

Złoża wielofunkcyjne

     Najczęściej spotykane złoże wielofunkcyjne to Crystal Right 100 lub Crystal Right 200. Obydwa zmiękczają wodę, potrafią usunąć żelazo i mangan, a to pierwsze dodatkowo zmniejsza zawartość jonu amonowego. Podobnie jak w przypadku standardowego kationitu zmiękczającego, przy prawidłowej eksploatacji filtra, czyli regularnej regeneracji solanką, tego złoża nie należy wymieniać. Okresowo konieczny jest dodatkowy sposób regeneracji za pomocą sody. Niestety przy znacznym obciążeniu zanieczyszczeniami, prawdopodobnie wskazana jest wymiana tego zeolitu.

Wymiana złoża filtracyjnego w odżelaziaczu

     Jedną z czynności serwisowych stacji uzdatniania wody jest wymiana złoża filtracyjnego. W odżelaziaczach wody stosuje się różne wypełnienia filtrów. Stanowią je różnego rodzaju materiały filtracyjne, naturalne lub syntetyczne. Każde złoże filtracyjne ma swoje optymalne warunki pracy – obciążenie hydrauliczne, wysokość zasypania, odczyn wody, konieczność chemicznej regeneracji. Złoża wymienia się z częstotliwością zależną od ich wytrzymałości i właściwości, prowadzonego procesu filtracji oraz jakości wody. Niektóre materiały filtracyjne są ścierane lub rozpuszczane podczas eksploatacji, w związku z czym potrzebują uzupełniania, inne w sposób trwały tracą swoje zdolności.

Odżelaziacze ze złożem Greensand Plus

      Chcąc usunąć żelazo i mangan, w systemach domowych stosuje się najczęściej odżelaziacze ze złożem katalitycznym, czyli takim, którego ziarna pokryte są tlenkami manganu, co przyspiesza i umożliwia zatrzymanie związków żelaza i manganu. Obecnie to właśnie Greensand Plus można uznać za jedno z najskuteczniejszych rozwiązań. Wymiana takiego złoża konieczna jest wówczas, jeśli uzdatniana woda nie spełnia już odpowiednich norm, mimo prawidłowej eksploatacji filtra. Dłużej, bez wymiany działają złoża, które regeneruje się nadmanganianem potasu - a takim właśnie jest Greensand Plus (zgodnie z informacją producenta wymiana może być konieczna po 10 - 15 latach pracy). 

     W odżelaziaczach wody, bardziej od wymiany złoża, potrzebna jest okresowa konserwacja filtra, czyszczenie lub wymiana inżektorów, sprawdzenie poszczególnych elementów systemu uzdatniania wody.

Odżelazianie przez wymianę jonową

     Wymiana jonowa w uzdatnianiu wody najczęściej stosowana jest to pozbywania się tych składników wody, które powodują, że woda jest twarda. To oczywiście znaczne uproszczenie, gdyż wymienników jonowych, a dokładnie żywic jonowymiennych jest sporo i zajmują się zarówno kationami, jak i anionami. Jednak prawdą jest, iż jonity zmiękczające wykorzystywane są dość często, a w warunkach domowych praktycznie tylko te kationity będą przynosiły pożytek. A żelazo i mangan to też kationy, czy zatem mogą być usuwane w taki sposób? Czy w tym celu można zastosować zmiękczacz wody?

     Pierwsza ilustracja przedstawia jonit w formie gotowej do pracy. To kationit, a zatem wymienia kationy. Wymienianymi  ruchomymi jonami są jony sodowe.

     W tym miejscu warto napisać o energii wymiennej kilku kationów, które występują w wodzie. Skrócony szereg układa się następująco: Na⁺ < NH₄⁺ < Mg²⁺ < Ca²⁺ < Fe³⁺ < H⁺

     Podczas filtracji wody następuje wymiana jonowa - ilustracja druga. Zgodnie z podanym szeregiem kationów, jon sodu jest łatwo wymieniany z jonami wapnia i magnezu a także żelaza. To, że usuwany jest wapń i magnez powoduje zmiękczenie wody. Na temat zmiękczania wody można przeczytać tutaj: Twarda woda (http://artelis.pl/artykuly/42759/twarda-woda).

     Przy odżelazianiu za pomocą zmiękczacza należy zwrócić uwagę na klika spraw:

1. przy wodzie do picia i na potrzeby bytowo-gospodarcze woda nie może być całkowicie zmiękczona - niepraktyczne i niepożądane; jeśli zawartość żelaza jest wysoka trudno pogodzić częściowe zmiękczanie i zupełne odżelazianie;

2. proces zmiękczania, a zatem i odżelaziania może zostać zakłócony, jeśli w wodzie jest zbyt dużo rozpuszczonego tlenu; związane jest to ze znacznym udziałem wytrąconych form żelaza i manganu, co może skrócić życie jonitu;

3. wysoka zawartość utlenionych form żelaza i manganu może zablokować wymianę jonową oraz regenerację kationitu; wtedy zmiękczanie jest mniej wydajne.

     Regenerację jonitu (ilustracja trzecia) przeprowadza  się w przypadku zmiękczacza za pomocą solanki. Sól tabletkowana to chemicznie chlorek sodu (NaCl). Odnawianie właściwości kationitu polega na przywracaniu pierwotnego stanu - solanka zawiera duże stężenie jonów Na⁺ i energia wymienna jest wtedy zmieniana.