Twarda woda charakteryzuje się wysokim stężeniem rozpuszczonych soli mineralnych, głównie związków wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+). Wysoki stopień twardości wody powoduje szereg problemów w gospodarstwie domowym – skraca żywotność sprzętów AGD, obniża efektywność prania i sprzątania, a nawet bywa przyczyną suchości skóry i włosów.
Spis treści:
- Czym jest twarda woda?
- Jak sprawdzić twardość wody w domu?
- Twardość wody przeznaczonej do spożycia
- Skąd się bierze twarda woda?
- Wpływ stopnia twardości na właściwości wody
- Jak zredukować twardość wody w domu?
- Twarda woda – podsumowanie
Czym jest twarda woda?
Twardość wody to jej cecha fizykochemiczna będąca funkcją stężenia kationów wapnia (Ca2+) i magnezu (Mg2+) oraz opcjonalnie żelaza(II) (Fe2+) i manganu(II) (Mn2+). W wodach naturalnych przewagę stanowią jony magnezowe i wapniowe, dlatego łączne stężenie tych kationów stało się z biegiem czasu miarą stopnia twardości wody.
Suma stężeń jonów Ca2+, Mg2+, Fe2+ i Mn2+ (występujących we wszystkich możliwych połączeniach) to twardość całkowita (TH, z ang. total hardness) lub ogólna.
Na twardość ogólną składa się:
- Twardość węglanowa (nietrwała, przemijająca) – tworzona przez sole kwasu węglowego (kwaśne wodorowęglany)
- Twardość niewęglanowa (trwała) – tworzona przez sole innych kwasów (głównie chlorki, ale też siarczany, azotany i inne)
Twardość przemijająca wynika z obecności nietrwałych termicznie wodorowęglanów, które w wysokiej temperaturze (np. podczas gotowania wody) przekształcają się w nierozpuszczalne węglany, wytrącane w postaci osadów. Jest to proces odwrotny do rozpuszczania w wodzie skał węglanowych w obecności dwutlenku węgla.
- Ca(HCO3)2 → CaCO3 +H2O + CO2
- Mg(HCO3)2 → MgCO3 + H2O +CO2
- MgCO3 + H2O → Mg(OH)2 +CO2
Sole chlorkowe, siarczanowe i azotanowe pozostają w wodzie również po jej przegotowaniu, dlatego twardość spowodowana przez te związki jest trwała.
W wodach, które nie zawierają wodorowęglanów potasu i sodu, twardość węglanowa jest równa ogólnej zasadowości wody.
Jak sprawdzić twardość wody w domu?
Stopień twardości wody, która płynie w kranie, można poznać na wiele sposobów. Najważniejsze fizykochemiczne i mikrobiologiczne parametry wody podają na swoich stronach internetowych lokalne zakłady wodociągowe. Jeśli użytkowana kranówka pochodzi z własnego ujęcia, wówczas najlepszym rozwiązaniem są przeglądowe badania wody w profesjonalnym laboratorium. Jeżeli chcesz zweryfikować jedynie stopień twardości, sprawdź najpierw jaki tester twardości wody wybrać, aby wykonać taki pomiar samodzielnie w domu.
Jednostki twardości wody
Istnieją różne skale twardości wody – niemiecka, francuska, angielska. Obecnie coraz częściej spotykany jest również zapis w formie mg CaCO3/l lub mval/l, a poszczególne jednostki twardości wody można przeliczać stosując prosty kalkulator twardości wody.
Twardość wody przeznaczonej do spożycia
W warunkach naturalnych, odpowiedzialne za wysoki stopień twardości wody, jony wapnia i magnezu spotyka się w bardzo dużym zakresie stężeń, przy czym tego pierwszego jest zazwyczaj znacznie więcej. Najkorzystniejsze stężenie wapnia w wodzie powinno się mieścić w przedziale 30-80 mg/l. Ilość magnezu jest natomiast uzależniona od stężenia towarzyszących mu jonów siarczanowych, a za najbardziej optymalny przyjmuje się zakres 30-125 mg/l.
Mapa twardości wody w Polsce pokazuje, że w instalacji najczęściej płynie twarda woda przechodząca w bardzo twardą, a tylko w kilku województwach dominuje woda średnio twarda. Miękka woda w instalacji występuje jedynie na niektórych terenach podgórskich.
Aktualnie obowiązujące normy wody pitnej podają twardość wody użytkowej na poziomie 60-500 mg CaCO3/l, gdzie:
- 0-70 mg CaCO3/l to woda bardzo miękka
- 80-140 mg CaCO3/l to woda miękka
- 150-210 mg CaCO3/l to woda średnio twarda
- 220-320 mg CaCO3/l to woda twarda
- Powyżej 320 mg CaCO3/l to woda bardzo twarda
Stopień twardości wody w domu można dobierać według własnych potrzeb. Jeśli nie wiesz, jak to zrobić, poproś o pomoc specjalistę z branży.
Przypominam, że nie należy zmiękczać do zera wody w instalacji miedzianej ponieważ, w wyniku stałego kontaktu z taką cieczą, rury korodują i do wody pitnej trafia miedź. W takim przypadku zalecam twardość wody w granicy 6-7 stopni francuskich.
Piotr Pisarski
Skąd się bierze twarda woda?
Twarda woda to zjawisko związane z mineralizacją ogólną, czyli ilością rozpuszczonych soli. Parametr ten jest szczególnie ważny przy ocenie jakości wód podziemnych oraz powierzchniowych. Ogólna mineralizacja wody wzrasta wraz z głębokością ujęcia, jednak bezwzględne głębokości występowania wód zmineralizowanych oraz miąższość poszczególnych warstw bywają mocno zróżnicowane.
Podział wód oparty na wartości mineralizacji jest niezwykle istotny w kontekście uzdatniania wody, zwłaszcza tej przeznaczonej do celów spożywczych oraz przemysłowych i prezentuje się następująco:
- Wody słabo zmineralizowane o suchej pozostałości od 1 do 3 g/l – zawierają wodorowęglany wapnia oraz magnezu, a niekiedy wodorowęglany sodu oraz siarczany wapnia i sodu
- Wody średniozmineralizowane mają pozostałość na poziomie od 3 do 10 g/l – zawierają wodorowęglany wapnia i magnezu, chlorek sodu, duże ilości siarczanów wapnia i magnezu
- Wody wysokozmineralizowane charakteryzują się pozostałością na poziomie od 10 do 35 g/l – zawierają głównie chlorki sodu oraz wapnia
Wpływ stopnia twardości na właściwości wody
Wysoki stopień twardości wody wpływa przede wszystkim na jej napięcie powierzchniowe – im jest ono wyższe, tym gorzej zwilżane są powierzchnie i trudniejsze będzie mycie oraz sprzątanie. Twarda woda wymaga stosowania większych ilości detergentów, ale to nie wszystko.
Skutki użytkowania twardej wody w gospodarstwie domowym
Problem pojawia się również wtedy, gdy wysokim stopniem twardości charakteryzuje się woda w instalacji grzewczej. W wyniku podgrzewania wody dochodzi do osadzania się tzw. kamienia kotłowego, który może blokować przekazywanie ciepła w całej instalacji, prowadząc do lokalnych niedrożności lub poważnych awarii. Straty ciepła spowodowane przez kamień kotłowy mogą sięgać nawet 20 proc., a to zaledwie wierzchołek góry lodowej. Uporczywie nawracający kamień w wodzie generuje również wiele innych uciążliwych problemów w gospodarstwach domowych. Twarda woda to przede wszystkim duże obciążenie dla sprzętów AGD. Wysoki stopień twardości wody przekłada się także na gorszą kondycję skóry i włosów oraz nieestetyczny wygląd wielu potraw i napojów. Twarda nie powinna być również woda dla zwierząt domowych, ponieważ może to niekorzystnie wpływać na ich układ moczowy (szczególnie u kotów).
Jak zredukować twardość wody w domu?
Redukcja jonów odpowiedzialnych za wysoki stopień twardości wody zachodzi w procesie zmiękczania, natomiast wybór optymalnej metody uzdatniania zależy od rodzaju wiązania tych jonów. W warunkach domowych problem twardej wody w instalacji można rozwiązać montując centralne urządzenia działające w oparciu o wymianę jonową lub filtry kuchenne z membraną osmotyczną, które uzdatniają wodę przeznaczoną głównie do spożycia.
Zmiękczanie wody w całej instalacji
Montaż centralnej stacji uzdatniania wody to najbardziej optymalny sposób redukcji wysokiego stopnia twardości. Jeśli pozwalają na to warunki w gospodarstwie domowym, wówczas w całej instalacji i z każdego punktu poboru popłynie zmiękczona woda. Wśród urządzeń montowanych na wejściu wody do budynku największą skutecznością charakteryzują się zmiękczacze wody oraz stacje wielofunkcyjne.
Do zmiękczania wody za pomocą wymiany jonowej stosuje się specjalistyczne żywice – silnie kwaśne kationity pracujące w cyklu sodowym, na powierzchni których kationy wapnia oraz magnezu zostają wymienione na kationy sodu.
Stacje wielofunkcyjne usuwają aż pięć zanieczyszczeń jednocześnie, redukując nie tylko wysoki stopień twardości wody, ale również wysokie stężenie żelaza, manganu, związków organicznych i jonu amonowego. Urządzenia tego typu mają jednak pewne ograniczenia związane z jakością surowej wody. Maksymalne przekroczenia zanieczyszczeń, przy których stacja wielofunkcyjna działa prawidłowo, podaje producent.
Najpopularniejsze i najczęściej rekomendowane urządzenia do redukcji stopnia twardości wody (nie tylko w gospodarstwach domowych, ale też w aplikacjach przemysłowych) to zmiękczacze wody.
Wiedząc jak działa zmiękczacz wody, nie trzeba się obawiać wysokich kosztów eksploatacji, za to można się spodziewać naprawdę świetnych efektów uzdatniania nawet bardzo twardej wody. Rekomenduję tę metodę szczególnie w przypadku instalacji z kotłami grzewczymi lub bojlerami.
Piotr Pisarski
Decydując się na instalację takiego urządzenia warto rozważyć połączenie zmiękczacz wody i filtr kuchenny, najlepiej z membraną osmotyczną.
Punktowe zmiękczanie wody
Odwrócona osmoza, montowana zazwyczaj w kuchni pod zlewozmywakiem, to urządzenie oczyszczające wodę z dokładnością do pojedynczych jonów. Podstawowe filtry kuchenne, oprócz membrany osmotycznej, obejmują także wkłady mechaniczne i wkłady z węglem aktywnym, a każdy kolejny etap uzdatniania to nowe możliwości związane z doczyszczaniem lub wzbogacaniem kranówki w dodatkowe składniki, takie jak magnez czy wolny wodór.
Wybierając system odwróconej osmozy można łatwo wyeliminować wszystkie zanieczyszczenia, w tym jony wapnia i magnezu, pestycydy, metale ciężkie, mikroplastik, a nawet wirusy i bakterie. Woda po odwróconej osmozie jest miękka, a zatem idealna do napełniania ekspresu do kawy, żelazka lub czajnika elektrycznego oraz smaczna, czyli doskonała jako baza do zimnych i gorących dań oraz napojów.
Twarda woda – podsumowanie
Twarda woda w domowej instalacji generuje mnóstwo problemów. Stosowanie takiej kranówki wiąże się z powstawaniem uciążliwego i trudnego do usunięcia kamiennego osadu, który pojawia się między innymi na armaturze i sprzętach AGD. Twarda woda wpływa negatywnie również na urządzenia grzewcze, a także na kondycję skóry i włosów. Na szczęście istnieje kilka metod radzenia sobie z tym zjawiskiem, od prostych dzbanków filtracyjnych, przez nowoczesne filtry kuchenne, aż po zmiękczacze wody i stacje wielofunkcyjne działające na zasadzie wymiany jonowej. Na drodze do sukcesu kluczowe jest świadome podejście do problemu i wybór rozwiązania najlepiej dopasowanego do indywidualnych potrzeb oraz warunków panujących w danym gospodarstwie domowym.
