Czy da się usunąć azotany i zmiękczyć wodę w jednym urządzeniu?

Azotany to nie jest częste zanieczyszczenie wody, jednak się zdarza. Czy jeśli w gospodarstwie domowym jednocześnie wystąpi problem wysokiego stopnia twardości wody, można poradzić sobie z oboma zanieczyszczeniami wody jednocześnie? Czy jedno urządzenie jest wystarczające do redukcji wysokiego stopnia twardości wody i azotanów?

Twarda woda i przekroczenia azotanów są problemami, które mogą wystąpić w wodzie wspólnie, w jednym momencie. Taka możliwość istnieje w przypadku wody z własnego ujęcia. Jest to szczególnie możliwe na terenach obciążonych potrzebą stosowania dużej ilości nawozów sztucznych, a więc najczęściej terenów wiejskich i rolniczych. Czy na redukcji obu zanieczyszczeń można zaoszczędzić i zastosować do nich wyłącznie jedno urządzenie? Teoretycznie w obu przypadkach możliwe jest zastosowanie wymiany jonowej. Czy jednak zmiękczacz wody poradzi sobie z azotanami, a stacja do usuwania azotanów z redukcją wysokiego stopnia twardości wody? Jakie rozwiązanie będzie najlepsze do zastosowania?

Azotany w wodzie – należy z nimi walczyć!

Azotany w wodzie nie występują w przekroczeniach tak często jak żelazo czy mangan, jednak jest to rodzaj zanieczyszczenia, którego należy się obawiać. Wypijane w zbyt dużych stężeniach wody bogatej w azotany może bardzo negatywnie oddziaływać na ludzki organizm. Przede wszystkim azotany pod wpływem reakcji chemicznych przekształcają się w azotyny, czyli znacznie bardziej niebezpieczne związki, przy których zaobserwowano między innymi działanie kancerogenne. Główną obawę budzi jednak wywoływana przez nadmierną obecność azotanów w wodzie methemoglobinemia, czyli sinica. To choroba występująca głównie u niemowląt. Azotany w połączeniu z innymi substancjami mogą prowadzić do powstawania chorób układu krwionośnego. Azotany mogą występować nie tylko w wodzie, ale również w codziennie spożywanych pokarmach. Właśnie z tego powodu warto zwracać uwagę na przyjmowane stężenia.

W Polsce rozporządzenie mówi o tym, że dopuszczalna możliwa ilość azotanów w wodzie nie powinna przekraczać 0,5 mg/l. Zanieczyszczenie można usuwać z wody za pomocą kilku metod. Przede wszystkim jest to metoda rozcieńczeń, metoda biologiczna, procesy membranowe, w tym głównie odwrócona osmoza oraz wymiana jonowa. Szczegółowe informacje na temat azotanów w wodzie znajdziecie w artykule: Uważaj na szkodliwe azotany w wodzie.

Twarda woda – problem w całej Polsce

Równolegle z przekroczeniami azotanów, w wodzie może występować także wysoki stopień twardości wody. To znany w Polsce problem, który pojawia się niezależnie od wykorzystywanego ujęcia wody. Na terenie naszego kraju najczęściej mamy do czynienia z wodą średnio lub bardzo twardą. Choć nie jest to zagrożenie dla zdrowia, to jednak w codziennej eksploatacji dość spory problem. Przede wszystkim warto pamiętać, że im wyższy stopień twardości wody, tym więcej osadu się z niej wytrąca w postaci kamienia kotłowego (Co to jest kamień w wodzie?). To właśnie on odpowiada za liczne awarie sprzętów AGD oraz kotła grzewczego. Ponadto doprowadza do spadków wydajności instalacji i zmniejszania się światła rur. Innym skutkiem staje się wysokie napięcie powierzchniowe wody, które znacznie utrudnia działanie kosmetyków i środków czyszczących. Przez to zużycie przy twardej wodzie może wzrosnąć nawet o 60%. Więcej informacji znajduje się w artykule: Czym jest twarda woda i jak ją zmiękczyć?

Pełna lista strat, które może spowodować użytkowanie twardej wody jest natomiast dostępna w artykule: Twarda woda w domu – poznaj szokujące fakty! O twardej wodzie dowiecie się też więcej z poniższego filmiku stworzonego przez polską markę Ecoperla:

Zmiękczacze wody – jak działają?

Jednym z najbardziej efektywnych sposobów na usuwanie wysokiego stopnia twardości wody jest centralny zmiękczacz wody. Czym dokładnie są i czy działają? Przeczytajcie o tym w artykule: Zmiękczacz wody – naprawdę działa? Opinie, cena, gdzie kupić? Zmiękczacze wody są centralnymi urządzeniami, montowanymi na początku instalacji. Redukcja wysokiego stopnia twardości wody jest możliwa dzięki zastosowaniu procesu wymiany jonowej. Dokładnie opisałem go już w artykule: Jak działa zmiękczacz wody?

W zmiękczaczach wody jony odpowiedzialne za tworzenie twardości, czyli głównie jony wapnia i magnezu są wymieniane na neutralne jony sodu. Jony sodu, obecne na żywicy jonowymiennej, trafiają do wody, zaś z twardej wody na ziarna złoża kierowane są jony wapnia i magnezu. Z czasem złoże filtracyjne wytraca swoje właściwości i niezbędny jest proces regeneracji. Do niego konieczna jest obecność soli w zbiorniku solanki. W ramach przygotowania wytwarzany jest roztwór solanki, z wody oraz soli (NaCl). Następnie trafia na żywicę jonowymienną, gdzie zachodzi proces odwrotny do wymiany jonowej podczas zmiękczania. Neutralne jony sodu trafiają na złoże, natomiast z ziaren są wypłukiwane jony wapnia i magnezu, które wraz ze związkami grupy Cl trafiają do odrzutu.

Urządzenia do usuwania azotanów – jak działają?

W urządzeniach do usuwania azotanów również stosowana jest wymiana jonowa, jednak sam proces wymaga zastosowania nieco innego rodzaju złoża filtracyjnego. Tu również w działaniu wykorzystywana jest sól regeneracyjna. W tym przypadku zamiast silnie kwaśnej żywicy jonowymiennej stosowana jest silnie zasadowa żywica anionowa w znacznej przewadze wyposażona w grupy chlorkowe.

W tym wypadku specjalnie dobrane złoże filtracyjne wiąże aniony NO3- na złożu, natomiast w wodzie ich miejsce zajmują neutralne jony Cl. Po wyczerpaniu pojemności złoża następuje regeneracja przy udziale roztworu solanki, produkowanej na bazie wody oraz soli regeneracyjnej (NaCl). Popłuczyny wraz z jonami Na są odprowadzane do kanalizacji.

Przykładem urządzenia działającego na takiej zasadzie jest Ecoperla Nitratower. Dostępny w trzech rozmiarach do wyboru. Więcej informacji na temat jego działania i komponentów znajduje się w filmiku:

Punkt łączący – wymiana jonowa

Zarówno do usuwania azotanów z wody, jak też procesu zmiękczania wody można zastosować wymianę jonową. Dla przypomnienia, jest to proces fizykochemiczny, w którym jony roztworu elektrolitu ulegają wymianie na jony tego samego znaku, stanowiącą część składową nierozpuszczalnych substancji, zwanych jonitami. Warto pamiętać, że wymiana jonowa jest ilościowym procesem odwracalnym. Biorą w nim udział równoważne ilości jonów dodatnich (wymiana kationów) bądź jonów ujemnych (wymiana anionów).

Wymiana jonowa, stosowana w zmiękczaczach wody, polega na zastosowaniu kationitów. W procesie wykorzystuje się kationity o charakterze kwasów lub sole wymieniające z roztworem katoiny. Możemy mówić o kationicie silnie kwaśnym lub słabo kwaśnym. W przypadku stacji do usuwania azotanów z wody wykorzystywane są anionity o charakterze zasadowym lub sole wymieniające z roztworem anionity. Rozróżniamy anionity silnie i słabo zasadowe.

Tym, co zdecydowanie łączy oba procesy jest przebieg samej wymiany jonowej. Proces zawsze składa się z następujących etapów:

• Przemieszczenie się jonów z głębi roztworu na powierzchnię jonitu
• Przemieszczenie się jonu w ziarnie jonitu do grupy jonowymiennej
• Reakcja chemiczna – podwójna wymiana
• Przemieszczenie się jonu wymienionego w ziarnie ku jego powierzchni
• Oderwanie się wymienionego jonu w ziarnie ku jego powierzchni
• Oderwanie się wymienionego jonu z powierzchni ziarna i przejście do roztworu

Łączącym jest też sam cykl wymiany jonowej. Wśród etapów można wymienić: przygotowanie złoża, proces wymiany jonowej, który trwa nie dłużej niż do osiągnięcia punktu przebicia, regeneracja i płukanie złoża.

Czy można usuwać azotany i jednocześnie zmiękczać wodę?

Generalnie rzecz ujmując na niektórych urządzeniach do zastosowań domowych istnieje możliwość jednoczesnego zmiękczania wody oraz usuwania z niej azotanów. Wynika to z faktu, że w obu przypadkach do regeneracji niezbędna jest solanka. Warto jednak tu zaznaczyć, że proces jest bardzo ryzykowny, a jego przeprowadzenie wymaga dodatkowych analiz składu wody surowej u danego użytkownika, który takie rozwiązanie chciałby zastosować. W tym celu warto zlecić profesjonalną analizę wody.

W procesie wymiany jonowej na kationitowej żywicy jonowymiennej, kationy są wymieniane na neutralne jony sodu Na+. W przypadku urządzeń do usuwania azotanów na złożu anionitowym aniony są wymieniane na jony chlorkowe Cl-. W połączeniu daje to związek NaCl, czyli dobrze znaną wszystkim sól. Skład jest taki sam jak soli kuchennej. Jeśli więc:

• W surowej wodzie jest niewiele jonów podlegających wymianie
• Stężenie jonów Na+ oraz Cl- w wodzie surowej jest niewielkie

…istnieje szansa, że stężenie soli w wodzie zostanie zachowane na bezpiecznym poziomie. Jeżeli jednak podane warunki nie zostaną zachowane, czyli w wodzie będzie znajdowało się więcej jonów podlegających wymianie, a w wodzie uzdatnianej będzie dużo jonów Na+ i Cl-, może wytworzyć się na tyle duże stężenie soli, że będzie odczuwalna dla użytkowników.

Złoża do usuwania azotanów z wody są wysoce selektywne. Są w stanie usunąć z wody azotany, większość azotynów, a także siarczany. Nie redukują natomiast węglanów i wodorowęglanów. Nie wszystkie aniony są wymieniane na chlorki. Jeśli w wodzie ogółem jest mało siarczanów i chlorków, to również niewiele ich będzie po procesie uzdatniania wody. W takim wypadku nawet przy zastosowaniu dalszego zmiękczania wody, nie dojdzie do połączenia takich ilości sodu i chlorków, by można było odczuć słony smak po połączeniu procesów usuwania azotanów oraz zmiękczania wody. Jeśli natomiast woda będzie mocno twarda, bogata w chlorki i siarczany, słony smak może być dość mocno wyczuwalny. Należy jeszcze raz podkreślić, ze tu największą rolę odgrywają parametry wody.

Urządzenia takie jak Ecoperla Nitratower nie są w stanie jednocześnie redukować z wody wysokiego stopnia twardości. Złoże wykorzystane wewnątrz jest anionitem, przystosowanym do usuwania azotanów oraz azotynów.

Najlepsze rozwiązanie

Choć teoretycznie istnieje możliwość usuwania twardości wody i azotanów w jednym urządzeniu, lepiej postawić na pewne i skuteczne rozwiązania. W wypadku występowania takich zanieczyszczeń w wodzie dobrym rozwiązaniem może być stacja uzdatniania wody składająca się z urządzenia do usuwania azotanów (Ecoperla Nitratower) oraz dwuczęściowego zmiękczacza wody (Ecoperla Softower). Dzięki takiemu zestawowi woda pozostanie wolna od azotanów w całej instalacji. Jeśli nam zależy na dokładnym uzdatnianiu wody w taki sposób, a obawiamy się o słony smak wody pitnej, dodatkowo można założyć system odwróconej osmozy.

Inną opcją jest założenie centralnego zmiękczacza wody na całą instalację, natomiast azotany z wody pitnej można redukować tylko z zastosowaniem filtra kuchennego w postaci odwróconej osmozy.

Wybór właściwej stacji uzdatniania wody zależy przede wszystkim od wyników analizy wody i jej jakości oraz preferencji osoby zainteresowanej redukcją azotanów i twardości wody w swoim domu.