Uzdatnianie wody w domu

Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem, ma też bardzo różnorodny skład i jakość. Ujmowane w Polsce wody można podzielić na trzy zasadnicze grupy:

• wody powierzchniowe z rzek zanieczyszczone przemysłowymi wodami odpadowymi, z wysoką zawartością chlorków i siarczanów, o obojętnym odczynie pH z przeciętną twardością i zasadowością oraz z dużą ilością substancji organicznych;

• wody głębinowe o bardzo zmiennym składzie w zależności od rejonu, jednak w większości o wysokiej twardości, dużej zawartości siarczanów, żelaza i manganu, lecz z małą ilością zanieczyszczeń organicznych;

• wody powierzchniowe ujmowane na terenach podgórskich – kwaśne, o małej zawartości chlorków i siarczanów oraz niskiej twardości.

Zakłady wodociągowe usuwają podczas uzdatniania wody tylko te składniki, których zawartość przekracza poziom dopuszczalny dla pitnej, czyli np. zanieczyszczenia organiczne, zawiesiny, żelazo, mangan. Usuwanie innych związków, np. chlorków lub siarczanów, oraz dbanie o odczyn pH, twardość i przewodność na takim poziomie, by zapewnić niską korozyjność wody, jest kosztowne i zasadniczo nie ma wpływu na jakość spożywanej wody.

Doprowadzenie wody do takiego stanu, by spełniał ona wymagania dla konkretnych instalacji, wymaga dodatkowych działań, gdyż w wielu przypadkach korozyjność uzdatnionej przez zakład wody pozostaje w zasadzie bez zmian, a nawet wzrasta po przejściu przez sieć wodociągową i instalacje w budynkach w drodze do urządzeń grzewczych. Wraz z przepływem w przewodach wzrasta też ilośc zanieczyszczeń mechanicznych.Korozyjność wody i zanieczyszczenia mechaniczne są szkodliwe dla każdego materiału, z którego wykonane są instalacje, także z tworzyw i miedzi. Współczesne instalacje c.o. i c.w.u. mają znacznie mniejsze średnice i wyposażane są w nowoczesne urządzenia oraz armaturę, których prawidłowa praca i trwałość wymagają odpowiedniej czystości i jakości wody.

Instalacje grzewcze wyposażone są w elementy automatyki, np. zawory termostatyczne i pompy, które przy złej jakości wody ulegają awarii już po paru latach eksploatacji. Np. wapń, pożądany jako składnik wody do picia, jest szkodliwy dla instalacji. W wyniku ogrzania wody w instalacji dochodzi do wytrącania się osadów wapiennych (fot. 1). Doświadczenia z eksploatacji kotłów na paliwa stałe wskazują, że osad wapienny grubości 1 mm na ściankach instalacji grzewczej powoduje wzrost kosztów energii nawet o 10%. Po paru latach na wymienniku i przewodach może odłożyć się parę milimetrów osadu, a tym samym koszty ogrzewania wzrastają o kilkadziesiąt procent.

Z kolei zanieczyszczenia mechaniczne wywierają szkodliwy wpływ na instalacje i urządzenia, powodując wzrost chropowatości ścianek rur, a tym samym wzrost kosztów pompowania, intensyfikację procesów korozyjnych, blokadę cieplną i hydrauliczną wymienników ciepła, blokadę i wzrost awaryjności zaworów odcinających i regulacyjnych, a także urządzeń pomiarowych. Efektem tych niekorzystnych zjawisk są zwiększone nawet o kilkadziesiąt procent wydatki na energię, konserwację, naprawy i wymianę sprzętu.

Natomiast w instalacjach wodociągowych zawirowania przy różnicach przekroju i w miejscach załamań instalacji powodują odkładanie się cząsteczek wapnia bez względu na to, z jakiego materiału wykonana jest instalacja. Przekrój rur staje się stopniowo mniejszy, aż do całkowitego zatkania przewodów (fot. 2). W przewodach wodociągowych zdarza się też bardzo szybko postępująca korozja, powodująca perforację rur już po paru latach eksploatacji (fot. 3).

Z kolei wody ujmowane z ujęć indywidualnych często nie spełniają wymagań dla wody pitnej. Nikt z nas nie spożyje wody mętnej i o nieprzyjemnym zapachu. Jednak fakt, że woda jest krystalicznie czysta i bez zapachu, nie oznacza, że nadaje się do spożycia. Przed wykorzystaniem wody z własnych ujęć należy koniecznie wykonać analizę fizyko-chemiczną i bakteriologiczną. Analizy takie należy zlecić terenowej jednostce sanepidu. Ich wyniki oraz dane określające zapotrzebowanie godzinowe i dobowe na wodę, a także cel, do jakiego woda ma służyć, są podstawą doboru technologii i urządzenia do uzdatniania wody. Stosowane w domowych instalacjach urządzenia do obróbki wody to: filtry wstępne mechaniczne, odżelaziacze i odmanganiacze, filtry węglowe oraz zmiękczacze, a także lampy UV i systemy odwróconej osmozy.

Instalacje zimnej wody

Do uzdatniania zimnej wody w warunkach domowych służ wiele urządzeń do wody z ujęć indywidualnych oraz z sieci wodociągowej. Są to urządzenia montowane na doprowadzeniu zimnej wody do mieszkania lub na urządzeniach stosowanych w domu, np. zmiękczacze na przewodach doprowadzających wodę do pralek czy zmywarek, na bateriach przy zlewozmywakach (na wylewce lub przed wylewką) czy pod zlewozmywakami. Przy ich wyborze należy uwzględniać renomę producenta, a technologię dobrać optymalnie do parametrów uzdatnianej wody i oczekiwanych efektów. Nawet najwyższej klasy urządzenie nie spełni oczekiwań, jeśli zostanie źle dobrane i zamontowane, nie ma bowiem cudownych urządzeń czy złóż filtracyjnych. Dlatego tak ważne jest przeprowadzenie badań wody przed wyborem konkretnej technologii. Fot. 3. Wycinek rury wodociągowej na przyłączu po roku eksploatacji – widoczna korozja wżerowa Filtracja mechaniczna stosowana jest jako pierwszy stopień filtracji i ma za zadanie usunięcie z wody zanieczyszczeń stałych, występujących tak w sieciach wodociągowych, jak i w instalacjach ujmujących wodę ze studni, m.in.: piasku, mułu, włókien z uszczelnień, kawałków rdzy lub osadów. Usunięcie zanieczyszczeń odciąża inne urządzenia do uzdatniania wody i przedłuża ich żywotność oraz zabezpiecza armaturę i instalacje przed zamuleniem oraz uszkodzeniami mechanicznymi. Filtry mechaniczne stosowane są też jako pośredni lub końcowy stopień układów uzdatniania wody. Zatrzymanie zanieczyszczeń odbywa się w materiale: włóknistym, ceramicznym lub sitach metalowych i z tworzyw. Skuteczność filtracji zależy od zastosowanego wkładu, wielkości porów, długości i szybkości przepływu wody. Stosowane są m.in. filtry z możliwością spustu nagromadzonych zanieczyszczeń, z płukaniem przeciwprądowym oraz ochronne z wkładami wymiennymi (automatyczne lub półautomatyczne), z reduktorem ciśnienia, a także filtry mechaniczno-węglowe, w których zanieczyszczenia organiczne usuwa wkład węglowy.

Odżelazianie i odmanganianie

Wody żelaziste mają nieprzyjemny zapach i smak. Wytrąca się z nich w instalacjach szlam, powodują też powstawanie plam na pranych tkaninach i ceramice sanitarnej. W wodzie związkom żelaza towarzyszą związki manganu, które mogą wpływać na rozwój bakterii manganowych zatykających przewody i psujących smak wody. Sole manganu powodują powstawanie na powierzchni wody brunatnego nalotu. Do usuwania żelaza i manganu stosuje się m.in. napowietrzanie, sedymentację i filtrowanie oraz utlenianie chemiczne i filtrację. Dla utlenienia żelaza można dodawać do wody związki chemiczne o zdolnościach utleniających lub doprowadzią tlen z powietrza. Inną metodą jest wymiana jonowa, którą można zastosować w przypadku występowania żelaza w formie dwuwartościowej, przy małym zapotrzebowaniu na wodę. Na potrzeby domów jednorodzinnych stosuje się najczęściej urządzenia o wydajności 1–3 m³/h. Zmiękczanie i wymiana jonowa polegają na zamianie jonów wapniowych i magnezowych, odpowiedzialnych za twardość wody, na jony sodu. Wymiana zachodzi podczas filtracji na żywicy jonowymiennej. Złoż po wyczerpaniu jego zdolności jonowymiennej należy zregenerować roztworem chlorku sodu. W tym samym procesie zachodzi także wymiana jonów żelaza i manganu na jony sodu, a tym samym odżelazienie i odmanganienie wody. Twarda woda powoduje m.in. powstawanie kamienia kotłowego. Zmiękczanie gwarantuje bezawaryjną pracę wielu urządzeń (kotłów, zasobników ciepłej wody, podgrzewaczy przepływowych, pralek, zmywarek, czajników, żelazek itd.) oraz mniejsze zużycie energii w procesach podgrzewania wody (na wymiennikach nie osadza się kamień). Zmiękczenie wody pozwala też na mniejsze zużycie detergentów do prania i środków zmiękczających stosowanych np. w zmywarkach. Przed zmiękczaczem należy zainstalować filtr mechaniczny, który zabezpieczy głowicę sterującą zmiękczacza i żywicę jonowymienną przed zanieczyszczeniami mechanicznymi.

Woda poddawana zmiękczaniu powinna być również odżelaziona i odmanganiona. Filtracja węglowa polega na przepływie wody przez filtr wykonany ze specjalnie preparowanego węgla aktywnego. Wkłady z węglem aktywnym mają strukturę porowatą i pochłaniają znajdujące się w wodzie pestycydy, detergenty, fenole, wirusy, metale ciężkie, związki aromatyczne, związki kancerogenne, a także związki chloru pozostające po uzdatnieniu wody. Skuteczność działania filtrów węglowych zależy od jakości węgla aktywnego i wielkości wkładu i wynosi 40–90% ogólnej zawartości substancji organicznych. Dzięki tej filtracji woda zyskuje lepszy smak, zapach i barwę. Złoże węglowe wyczerpuje swoją zdolność adsorpcyjną i należy je wymienić lub zregenerować. W przypadku dłuższego zastoju wody na filtrze węglowym może dojść do rozwoju mikroorganizmów i wówczas trzeba go wymienić lub zdezynfekować.

Dezynfekcja promieniami ultrafioletowymi pozwala na niszczenie organizmów żywych: wirusów, bakterii i pasożytów. Ten proces nie zmienia składu, smaku i zapachu wody. Z tego względu stosowany jest często jako ostatni etap uzdatniania wody pitnej. Dezynfekcja polega na przepuszczeniu wody przez komorę z promiennikiem lub zespołem promienników emitujących promienie UV. Zanim woda będzie poddana procesowi dezynfekcji UV, powinna być przefiltrowana i pozbawiona zawiesin i cząstek koloidalnych.

Odwrócona osmoza pozwala na uzdatnianie wody różnej jakości i ma wysoką skuteczność oczyszczania. Urządzenia składają się z jednej lub kilku membran o coraz mniejszych porach i wstępnego filtru mechanicznego i/lub węglowego. Pory w membranach są tak niewielkie, że przedostają się przez nie praktycznie tylko cząsteczki wody, a inne związki i mikroorganizmy są zatrzymywane. Skuteczność filtracji wynosi 90–95%. Metoda ta pozbawia wodę wszelkich związków, w tym potrzebnych dla zdrowia, jak np. sole wapnia i magnez. Dlatego nie zaleca się spożywania wody uzdatnionej przez takie urządzenia. Brak soli należy uzupełniać poprzez zastosowanie urządzeń wzbogacających wodę w jony wapnia i magnezu. W przypadku odwróconej osmozy są to często urządzenia stanowiące ostatni etap uzdatniania wody.

Instalacje c.o. i c.w.u.

Przykład automatycznego filtru samoczyszczącego usuwającego zanieczyszczenia mechaniczne: szlam, piasek, rdzę, opiłki Domowe instalacje c.o. także wymagają oczyszczania wody, głównie ze stałych zanieczyszczeń powstających w wyniku korozji, oraz ochrony przed gromadzeniem się kamienia kotłowego. Instalacje powinny też być zabezpieczone przed możliwością wprowadzenia do nich zanieczyszczeń powodujących zakłócenia przepływu. Przyjmuje się, że w domowych instalacjach c.o. nie ma w zasadzie potrzeby uzdatniania wody. Dlatego w większości przypadków do oczyszczania wody obiegowej używane są jedynie filtry mechaniczne i ew. magnetyzery, a dla zapobiegania korozji elektrochemicznej stosuje się inhibitory korozji. W niektórych przypadkach uzdatnienie wody przed wprowadzeniem jej do instalacji c.o. może być jednak uzasadnione ekonomicznie, gdy jest ona wyposażona w drogie elementy i urządzenia.

O korozyjności wody decyduje zawartość chlorków, siarczanów, azotanów, amoniaku, miedzi, oraz odczyn pH, twardośc i przewodność, a także stężenie jonów wodorowęglanowych i zawartość agresywnego dwutlenku węgla.W przypadku instalacji ciepłej wody wystarczającym zabezpieczeniem jest uzdatnienie wody zimnej poprzez redukcję składników mineralnych powodujących osad i kamień oraz zabezpieczenie podgrzewaczy i zasobników filtrami mechanicznymi. Do ochrony instalacji c.o. i c.w.u. oraz urządzeń i armatury używa się głównie mechanicznych filtrów siatkowych montowanych na przewodach przed urządzeniami grzewczymi lub armaturą regulacyjną.

Magnetyzery tworzą pole magnetyczne na dopływie wody do instalacji w domu lub w mieszkaniu. Niektóre substancje organiczne rozpuszczone w wodzie pod wpływem pola magnetycznego można wydzielić i odseparować, a następnie usunąć z instalacji. Magnetyzery zapobiegają powstawaniu kamienia w instalacjach c.o. oraz podgrzewaczach przepływowych wody, pralkach automatycznych i zmywarkach do naczyń. Efekt magnetycznego uzdatniania w dużym stopniu zależy od składu chemicznego wody – głównie od twardości ogólnej, węglanowej oraz od łącznej zawartości soli.

Najlepsze efekty otrzymuje się, gdy stosunek twardości węglanowej do ogólnej wynosi powyżej 70%. Na zmniejszenie efektu uzdatniania wpływ może mieć: zawartość jonów żelaza powyżej 0,5 mg/dm³, zbyt duża zawartość krzemionki (powyżej 40,0 mg/dm³), niskie pH, napowietrzenie wody, duża zawartość chlorków i siarczanów. W instalacjach c.o. zalecany jest montaż magnetyzera na przewodzie powrotnym do kotła i po stronie tłocznej pompy. W instalacjach wodociągowych należy je montować za wodomierzem, hydroforem i innymi zbiornikami, w których woda przez jakiś czas przebywa. Dla ochrony pojedynczych urządzeń zasilanych wodą użytkową (np. pralek) montuje się je na przyłączu, bezpośrednio przed chronionym urządzeniem.

Inhibitory korozji przeznaczone do instalacji c.o. mają za zdanie zapobiegać korozji elektrochemicznej. Należy stosować markowe inhibitory, gdyż przypadkowo dobrana mieszanina bez dodatków uszlachetniających będzie powodować szybszą korozję instalacji niż w przypadku użycia jedynie zwykłej wody. 

Baseny

Woda w basenach ogrodowych i domowych powinna spełniać takie wymagania, jak dla wody pitnej. Przykrycie basenu plandeką lub przesuwaną pokrywą chroni przed wpadaniem zanieczyszczeń, ale woda musi być też systematycznie uzdatniana mechanicznie i chemicznie. W tym celu stosuje się filtry mechaniczne zatrzymujące wszystkie większe zanieczyszczenia, jak np. piasek, żwir, resztki organiczne itp. Filtry te należy często przepłukiwać lub wymieniać. Do domowych i ogrodowych basenów wykorzystuje się urządzenia wykonujące cztery lub nawet sześć wymian na dobę. Taka liczba wymian powinna zagwarantować odpowiedni stopień czystości wody. Oprócz filtracji mechanicznej wykonuje się dezynfekcję chemiczną, w celu zapobieżenia rozwojowi mikroorganizmów i glonów. Najczęściej stosuje się dezynfekcję chlorem i ozonem lub chlorem i promieniami UV. Stosuje się też dezynfekcję bezchlorową: promieniami UV, ozonem, bromem lub jodem. Dezynfekanty oferowane są w płynie lub granulkach i mogą być dozowane ręcznie lub automatyczne. Ważne jest utrzymanie odpowiedniego ich stężenia i wartości pH na poziomie ok. 7,5.

Materiały firm: BWT, Infracor, Honeywell, Herz, Frese, Boryszew, Secura, Bartosz.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!