Podstawy eksploatacji Stacji Uzdatniania Wody Podziemnej. Charakterystyka podstawowych wskaźników: ż

• bakterie Escherichia coli i grupy coli - które nie występują naturalnie w wodach podziemnych, ale świadczą o ich skażeniu, zazwyczaj ściekami lub odciekami z pól, łąk, składowisk odpadów itp,

• naturalne bakterie wodne, które w laboratorium oznacza się w temperaturze 22 stopni Celsjusza, żyjące w warstwach wodonośnych, nawet najgłębszych studni, wspomagające niekiedy uzdatnianie wody (np usuwanie azotu amonowego, usuwanie manganu, czy usuwanie jonów siarczkowych),

• bakterie, które w laboratorium oznacza się w temperaturze 36 stopni (również świadczące o zanieczyszczeniu wody),

• enterokoki - paciorkowce

• Bakterie Pseudomonas aeruginosa

Dopuszczalne zawartości wszystkich wymienionych wskaźników jakości wody (zarówno fizyko - chemicznych jak i bakteriologicznych) określa dokładnie „Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi", które jest dostosowane do przepisów unijnych.

Żelazo

Jest to najczęstszy pierwiastek występujący w wodach podziemnych. Wody powierzchniowe z reguły nie zawierają żelaza, bądź znajduje się ono w małych ilościach.

Obowiązujące przepisy określają, że zawartość żelaza w wodzie przeznaczonej do spożycia nie może być większa niż 0,2 mgFe/L.

Jest to stężenie żelaza na wyjściu ze stacji uzdatniania wody i u odbiorców!. Często bowiem zdarza się, że woda po filtrach (zbiornikach retencyjnych) przekracza wartość określoną w normie, a do konsumentów trafia odżelaziona. Jest to niestety sprzeczne z przepisami i jednocześnie świadczy jak łatwo żelazo odkłada się w rurach - tworząc twarde, lub maziste osady, które odrywają się od ścianek rurociągów w trakcie awarii, zwiększonego przepływu, powodując efekt brudnej wody u odbiorców, zaraz po załączeniu odcinka rurociągu do ponownej pracy.

Żelazo w przekroczonych stężeniach ma bardzo duże znaczenie techniczne i organoleptyczne.

Duża ilość żelaza w wodzie do picia nadaje je specyficzny zapach, posmak. Żelazo strasznie brudzi armaturę (wanny, umywalki itp.), pranie.

Osadzają się w rurach zmniejsza ich światło, powodując duże straty energii pomp, tłoczących wodę przez tak zażelazione rury. Ponadto w odłożonych osadach w sieci rozwijają się najróżniejsze bakterie, które mogą wtórnie zanieczyszczać wodę (woda na wyjściu ze Stacji może spełniać normy bakteriologiczne, a u odbiorców już nie - mimo chlorowania).

Jakie wartości żelaza spotyka się w wodach surowych? Kiedy można powiedzieć, że woda zawiera dużo, średnio lub mało żelaza?

Wody podziemne zawierają żelazo w bardzo szerokim przedziale. Spotyka się studnie, w których zawartość tego pierwiastka jest niższa od 0,2 mgFe/L - wody nie wymagają odżelaziania i jeśli inne parametry są w normie to taką wodę można od razu wtłaczać do sieci. W kraju są wodociągi, które korzystają również ze studni eksploatujących wody o stężeniu żelaza przekraczającym 30,0 mgFe/L - jest to oczywiście wartość ekstremalna, ale pokazuje możliwą rozpiętość tego wskaźnika.

Najwięcej wodociągów (wg danych statystycznych ok 75 %) korzysta z wód o zawartości żelaza do 3,0 mgFe/L (z czego 35 % poniżej 1,0 mgFe/L).

Charakteryzując wody pod względem zawartości żelaza można umownie stwierdzić, że jeśli jego zawartość w wodzie surowej wynosi:

• < 0,2 mgFe/L - woda zawiera bardzo mało żelaza

• 0,2 - 1,0 mgFe/L - woda zawiera mało żelaza,

• 1,0 - 4,0 mgFe/L - woda zawiera średnio żelaza,

• 4,0 - 8,0 mgFe/L - woda zawiera dużo żelaza,

• 8,0 mgFe/L - bardzo dużo żelaza.

Średnie oraz wysokie stężenia żelaza w wodzie mogą powodować już większe lub mniejsze problemy z uzdatnianiem wody - wiążące się z częstszym płukaniem filtrów, ich mocnym zapychaniem (kolmatacją), pojawieniem się trudności z usunięciem manganu z wody, zwłaszcza w jednostopniowym uzdatnianiu wody.

Żelazo w wodzie surowej występuje w postaci rozpuszczonej. W takiej formie jest ono:

• niewidoczne gołym okiem - woda sprawa wrażenie czystej (klarownej)

• praktycznie nie do usunięcia na filtrach klasycznych, bez wcześniejszej obróbki wody (np dodatku tlenu lub jakiejś substancji chemicznej np. Nadmanganianu potasu, ozonu, czy chloru).

Bardzo łatwo się jednak wytrąca z wody - tworząc osad, który można odcedzić na piasku filtracyjnym. Mechanizm wytrącania i warunki jakie trzeba spełnić, zostanie opisany w kolejnym artykule.

Mangan

Mangan zazwyczaj współwystępuje w wodzie z żelazem. Rzadkie są przypadki (ale są), że w wodzie występuje mangan, ale nie ma żelaza i odwrotnie - w wodzie nie ma manganu, ale jest żelazo.

Zawartość manganu w wodzie uzdatnionej nie może przekraczać 0,05 mgMn/L

Podobnie jak w przypadku żelaza, negatywne skutki przekroczonej wartości manganu to głównie nieprzyjemny smak oraz zapach wody.

Mangan tworzy charakterystyczne czarne osady (wg niektórych określeń - smoliste) osadzające się w rurach, armaturze, itp. Osady te są jeszcze bardziej uciążliwe niż w przypadku żelaza (jeszcze trudniej je usunąć), zwłaszcza jeśli zostanie zabrudzona armatura lub pranie (przyczyna licznych skarg konsumentów). W osadach manganowych bardzo intensywnie rozwijają się różnie bakterie.

Generalnie utrzymanie stężenia manganu w wodzie na wyjściu ze Stacji na poziomie określonym normą (tj. Poniżej 0,05 mgMn/L) gwarantuje utrzymanie sieci w czystości oraz zabezpiecza przed wystąpieniem opisanych powyżej zjawisk.

W przypadku studni eksploatowanych w kraju obserwuje się dużą rozpiętość zawartości manganu. Niektóre wodociągi korzystają ze studni o stężeniu manganu poniżej normy, są też takie ujęcia, w których stężenia manganu przekraczają nawet 2,0 mgMn/L (40 x przekroczona norma).

Podział wód z punktu widzenia zawartości manganu został przedstawiony poniżej:

• < 0,05 mgMn/L - wody o bardzo małej zawartości manganu,

• 0,05 - 0,20 mgMn/L - wody o małej zawartości manganu,

• 0,20 - 0,50 mgMn/L - wody o średniej zawartości manganu,

• 0,50 - 1,00 mgMn/L - wody o dużej zawartości manganu,

• 1,0 mgMn/L - wody o bardzo dużej zawartości manganu.

Mangan występuje w wodzie surowej w postaci rozpuszczonej. Niestety jego usunięcie jest znacznie trudniejsze niż w przypadku żelaza. Mangan tak łatwo się nie wytrąca i trzeba stosować specjalne metody uzdatniania wód zamanganionych, tj. dozować silne utleniacze (jak chlor, ozon, czy nadmanganian potasu), lub złoża katalityczne (naturalnie wpracowane, czy uaktywnione).

Paradoksalnie znacznie łatwiej uzdatnić wody o średniej i dużej zawartości manganu niż gdy zawartość tego pierwiastka jest niska. W przypadku wód o wysokiej zawartości manganu, złoże szybko się uaktywnia i tworzy porządne, czarne magnanowe (dwutlenek manganu) powłoki katalityczne jak na zdjęciu poniżej (wpracowany dwutlenkiem manganu piasek kwarcowy czy świeżo wpracowujący się chalcedonit).

Piasek kwarcowy (wpracowany) Piasek chalcedonitowy (wpracowujący się)

Charakterystyki różnych materiałów filtracyjnych stosowanych w technologii uzdatniania wody prezentujemy na stronie.

Jon amonowy

W wodach podziemnych bardzo często spotyka się również przekroczone stężenia amoniaku. Jego niska zawartość w wodzie do spożycia jest ważna przede wszystkim ze względu na aspekty zdrowotne. Poza tym, jeśli na wyjściu ze Stacji Uzdatniania stwierdza się zwiększoną ilość amoniaku, wówczas bardzo mocno zużywa on tlen w sieci, mogąc prowadzić do rozwoju szkodliwych bakterii beztlenowych i wtórnego zanieczyszczenia wody.

Występowanie amoniaku zależy od odczynu wody. Jeśli odczyn jest wysoki, wówczas amoniak występuje jako gaz, który bardzo łatwo ulatnia się podczas napowietrzania (rozdeszczania wody). Jeśli natomiast odczyn jest niski amoniak występuje w postaci rozpuszczonej (jako jon amonowy), którego nie można usunąć poprzez odgazowanie, a jedynie utlenić (usunąć) w procesach biologicznych (bakteryjnie).

Praktycznie dla odczynu charakterystycznego dla wód naturalnych - tj. Ok 7,0 - 99,8 % amoniaku występuje w formie rozpuszczonej, a zaledwie 0,2 % w formie gazowej (który możnaby usunąć poprzez odgazowanie). Ale już przy pH ok 9,0 - 15 % przybiera postać gazu.

Dlatego w usuwaniu amoniaku, odgazowanie (np na kaskadach czy rusztach napowietrzających) ma minimalne znaczenie.

Obowiązujące przepisy mówią, że zawartość amoniaku w wodzie podawanej do sieci nie powinna być większa niż *0,5 mgNH****4**+**/L. Stare normy dopuszczały stężenie azotu amonowego w wodach, do których nie dawkuje się chloru na poziomie 1,5 mgNH**4**+**/L.*** Nowe przepisy takiego rozgraniczenia nie wprowadzają.

Amoniak w wodzie podziemnej występuje zazwyczaj w ilościach 0,5 - 1,0 mg/L. Dużo wodociągów ujmuje wody o niskiej zawartości amoniaku - < 0,5 mgNH4+/L, ale spotyka się również takie, które pracują na amoniaku o stężeniu powyżej 5,0 mgNH4/L.

Amoniak w wodzie może być pochodzenia naturalnego oraz antropogenicznego (ścieki). Często jeśli w wodzie, w której się go wcześniej nie stwierdzało, zostaje wykryty, oznacza to bezpośrednio, że wody podziemne w jakiś sposób zostały zanieczyszczone ściekami. Dotyczy to zwłaszcza rejonów upraw rolnych, składowisk odpadów, intensywnej hodowli zwierzęcej (pastwiskowej). Odnotowuje się również przypadki, że ktoś, wprowadzał ścieki bezpośrednio do warstwy wodonośnej, przez źle zabezpieczone stare studnie, lub otwarte piezometry. Sytuacje takie są bardzo niebezpieczne, gdyż zazwyczaj w parze z podwyższony stężeniem amoniaku, zwiększeniu ulegają inne wskaźniki (w tym również bakterie).

Jak wspomniano wcześniej usuwanie amoniaku rozpuszczonego z wody odbywa się w procesie biologicznym. Najpierw trzeba na złożu filtracyjnym zasiedlić bakterie, które „żywią" się amoniakiem. Warunkiem poprawnego funkcjonowania bakterii jest uzyskanie odpowiedniego stężenia tlenu. Usuwanie amoniaku jest procesem bardzo „tlenochłonnym" stąd by przebiegało prawidłowo, trzeba zawsze kontrolować natlenienie wody i niedopuszczać do sytuacji, w której zawartość jest niska (poniżej 2,0 mg w wodzie uzdatnionej).