Choć na blogu bardzo dużo piszę o czerpaniu wody z ujęć podziemnych, nie jest to jedyne źródło. Zdarza się, że woda do gospodarstw domowych jest dostarczana także poprzez uzdatnianie wód gruntowych, powierzchniowych. Jak uzdatnia się wody powierzchniowe? Po co uzdatnia się wody pochodzące z rzek i jezior?
Wody powierzchniowe
Wody powierzchniowe definiuje się jako wody płynące lub wody stojące na powierzchni ziemi. Do tej grupy należą między innymi rzeki oraz jeziora. Wody tego rodzaju podlegają bardzo częstemu zanieczyszczaniu wskutek działalności człowieka. W ciągu roku ich skład podlega sporym zmianom. Zmienia się nie tylko stężenie soli mineralnych, ale też amoniaku, związków organicznych, Jakość wód jest bardzo często monitorowana przez cały rok, zwłaszcza jeśli woda powierzchniowa ma podlegać uzdatnianiu.
W jaki sposób pobiera się wodę z jezior i rzek?
Woda jest dostarczana do zakładów oraz stacji uzdatniania wody poprzez specjalne konstrukcje dostosowane do danej przestrzeni. Jedno z rozwiązań w tym zakresie wygląda następująco: obiekty inżynieryjne są budowane w postaci progów piętrzących. Piętrzenie konstrukcji ułatwia czerpanie wody nawet w sezonach, gdzie poziom jest dość niski. Spiętrzona woda jest kierowana na system krat zabezpieczających ujęcie przed dużymi zanieczyszczeniami mechanicznymi. Jest kierowana do koryta oraz komory zbiorczej. Następnie przed odstojnik przepływa do komory czerpalnej. To mogą być obiekty zlokalizowane na brzegu rzeki lub jeziora. Są wyposażane w stacje uzdatniania wody, które przygotowują ją do użycia.
Inną, często wykorzystywaną opcją, są systemy drenażowe, które zakłada się promieniście pod dnem rzeki. Przykładem może być studnia o nazwie Gruba Kaśka Wodociągu Warszawskiego. Odbiór wody zachodzi grawitacyjnie w centralnie usytuowanej studni szybowej. Taki rodzaj ujęcia pomaga zabezpieczyć wodę przed nagłym zanieczyszczeniem, jak na przykład substancje ropopochodne. Możliwe jest także usuwanie glonów, większości bakterii, mętności, manganu, żelaza.
W jakim celu uzdatnia się wody powierzchniowe?
To wody o dobrej dostępności, w związku z tym uzdatniają je między innymi niektóre zakłady wodociągowe w celu dostarczania swoim mieszkańcom. Są one oczyszczane, doprowadzane do jakości zgodnej z rozporządzeniem i przesyłane do odbiorców. Stanowią mniejszy procent w eksploatacji niż wody podziemne, jednak wiele gmin korzysta z takiej właśnie drogi.
Z wód powierzchniowych, pochodzących z rzek i jezior, korzystają także zakłady przemysłowe. Uzdatniona woda powierzchniowa jest często stosowana jako woda procesowa, o czym między innymi w artykule: Czym jest woda procesowa i technologiczna?
Właściwości wody powierzchniowej
Zdecydowanym minusem wykorzystywania wody z ujęć powierzchniowych w celach użytkowych czy do zakładów przemysłowych jest fakt, że jest to woda o bardzo niestabilnym składzie chemicznym i właściwościach fizycznych oraz mikrobiologicznych. Z tego powodu bardzo istotne jest regularne przeprowadzanie profesjonalnej analizy wody oraz dobór indywidualnych rozwiązań w uzdatnianiu wody przeznaczonych do konkretnego ujęcia i lokalizacji.
Źródła zanieczyszczenia wód powierzchniowych mogą być naprawdę różne. Wśród najczęstszych wymienia się:
- Pobór wód na cele związane z użytkowaniem bądź procesami technologicznymi w zakładach
- Wprowadzanie ścieków komunalnych oraz przemysłowych, wód kopalnianych, pochłodniczych
- Regulacje rzek, ochrona przeciwpowodziowa – zmiany morfologiczne
- Zanieczyszczenia obszarowe, które spły4wają z wodami opadowymi z terenów rolniczych, a także użytkowych
Zagrożenia związane z wodami powierzchniowymi
Stacja uzdatniania wody przeznaczona do wody powierzchniowej, musi być naprawdę dobrze przygotowana i przemyślana. Obecne w niej urządzenia muszą dobrze radzić sobie z zanieczyszczeniami różnego rodzaju, często stanowiącymi bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia człowieka.
Woda może zawierać w sobie takie substancje, jak: arsen, cynk czy siarka. W wodach gruntowych mogą znajdować się także pestycydy, azotany, szereg innych substancji chemicznych, których obecność wynika ze spływu nawozów sztucznych, chemikaliów i resztek ścieków z pól rolniczych oraz zakładów przemysłowych. Do wody trafiają także substancje pochodzenia naturalnego. To nie tylko resztki roślin i zwierząt, ale również minerały i związki pochodzące z wymywania skał oraz gleb. W wodach z rzek i jezior bardzo często występują także mikroorganizmy, pochodzące od ludzi i zwierząt. Ich obecność stwarza ryzyko występowania różnego rodzaju chorób zakaźnych.
Zanieczyszczenia do wód i jezior mogą podążać wraz z wodą opadową, spływającą deszczówką z miast i wsi. Niekiedy poważne zagrożenie skażeniem wód powodują nieszczelne szamba w okolicy, hodowla zwierząt. Potencjalnym zagrożeniem są także wysypiska śmieci położone w pobliżu rzek i jezior.
Regulacje związane z jakością czerpanych wód powierzchniowych
Jakość wody pochodzącej z rzek i jezior na zaopatrzenie ludności jest regulowana poprzez Rozporządzenie Ministra Gospodarki Wodnej i Żeglugi Śródlądowej. Jest to dokument wydany w sierpniu 2019 roku w sprawie wymagań, jakim powinny odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia przez ludzi.
Dokument ustala trzy kategorie jakości takich wód. Pierwsza z nich, kategoria A1, to wody wymagające prostego uzdatniania fizycznego, najbardziej filtracji oraz dezynfekcji. Wody kategorii A2 wymagają typowego uzdatniania fizycznego oraz chemicznego, utleniania wstępnego, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, dezynfekcji, chlorowania końcowego. Zaś wody kategorii A3 to wody wymagające zaawansowanej filtracji fizycznej oraz chemicznej, a niekiedy także metod biologicznych. Rozporządzenie wymienia szczególnie procesy takie jak: utlenianie, koagulacja, flokulacja, dekantacja, adsorpcja na węglu aktywnym, dezynfekcja przez ozonowanie, chlorowanie końcowe. Wszystkie dokładne parametry oraz częstotliwość poboru próbek zostały określone w załącznikach i przypisane konkretnym kategoriom jakości wody.
Uzdatnianie wody powierzchniowej
Wyróżnić można trzy metody oczyszczania wody powierzchniowej:
- Fizyczna
- Chemiczna
- Biologiczna
Wszystkie z metod stosuje się osobno bądź kolejno, aby osiągnąć jak najlepszy efekt oczyszczania. Dobór kolejnych etapów jest bardzo indywidualny i powinien być w pełni dostosowany do warunków panujących w danym miejscu. Wśród stosowanych do oczyszczania wód powierzchniowych procesów wymienić można: napowietrzanie, koagulację, filtrację, sedymentację, usuwanie zawiesin, wymianę jonową, chemiczne strącanie, sorpcję na węglu aktywnym, procesy membranowe, dezynfekcję wody, infiltrację.
Problemy wymagające szczególnej uwagi
Jednym z największych problemów, na które zwraca się uwagę przy uzdatnianiu wody pochodzącej z rzek i jezior, jest jej mętność. Wcześniej miało to znaczenie jedynie estetyczne. Obecnie należy przywiązywać do tych właściwości szczególną uwagę, ponieważ cząsteczki zawiesin obecnych w wodzie mogą maskować zanieczyszczenia mechaniczne, które się w niej znajdują.
Pole do dyskusji pozostawiają także składniki, które obecnie występują w wodzie, jednak ich bezpieczne stężenie nie zostało uregulowane. Mowa tu o składnikach takich jak: chemikalia, produkty higieny osobistej, farmaceutyki, pestycydy.
Rodzaje metod uzdatniania wody
Poniżej dokładniejsze opisy przytoczonych już metod uzdatniania wody przeznaczonych do oczyszczania wód powierzchniowych:
- Napowietrzanie – w tym procesie z wody usuwane są gazy rozpuszczone, dwutlenek węgla, zwiększana jest ilość tlenu w wodzie: Na czym polega i co daje napowietrzanie wody?
- Koagulacja – usuwanie cząstek o rozdrobnieniu koloidalnym oraz innych zanieczyszczeń. W procesie wykorzystywane są sole glinu oraz żelaza
- Sedymentacja oraz flotacja – metoda opadania oraz metoda wznoszenia – niezbędne w procesie pozbywania się zawiesin o ciężarze właściwym mniejszym bądź większym od wody
- Mikrosita – pozwalają na suwanie zawiesin oraz glonów z wody
- Filtracja pospieszna oraz powolna – ma na celu usuwanie zawiesin połączonych z innymi rodzajami zanieczyszczeń
- Wymiana jonowa – ma na celu redukcję wysokiego stopnia twardości wody, demineralizację, odsalanie. Więcej tu: Demineralizacja wody w przemyśle – gdzie ma zastosowanie?
- Chemiczne strącanie – wykorzystywane przede wszystkim w celach przemysłowych. Dzięki temu możliwa jest eliminacja niektórych jonów
- Sorpcja na węglu aktywnym – służy do usuwania rozpuszczonych związków organicznych, które odpowiadają za zmianę barwy, zapachu oraz smaku wody
- Utlenianie chemiczne – dzięki niemu można usunąć z wody: żelazo, mangan, związki organiczne, barwę wody. W technologii wykorzystywany jest: chlor, ozon, nadmanganian potasu
- Procesy membranowe – do tej grupy można zaliczyć: elektrolizę, nanofiltrację, odwróconą osmozę, ultrafiltrację. Procesy stosowane w celu osiągnięcia wody ultraczystej. Więcej tutaj: Przemysłowa odwrócona osmoza o dużych wydajnościach
- Dezynfekcja – usuwanie oraz ochrona przed mikroorganizmami
- Infiltracja – metoda, z pomocą której z wody usuwane są zanieczyszczenia takie jak: zawiesiny, bakterie, koloidy, glony, pestycydy. W metodzie naturalnej woda oczyszczana jest w gruncie. W metodzie sztucznej w pierwszej kolejności oczyszcza się ją w stawach infiltracyjnych, dopiero następnie w gruncie
