Jaké problémy vody se řeší nejčastěji?
Řeší se tvrdost vody, způsobená obsahem rozpuštěných minerálů, a železo a mangan, které způsobují zejména technologické závady. Voda je přirozené místo výskytu mikroorganismů, mezi které patří i bakterie, a dusičnany, které jsou častým a nebezpečným problémem především ve vodě čerpané ze studní.
Tvrdost vody
Úsady na elektrodách
Tvrdá voda je voda s vyšším obsahem rozpuštěných minerálů, které v ní ulpěly při průchodu horninami. Tvrdostí vody se rozumí koncentrace všech vícemocných kationtů kovů alkalických zemin. Jde převážně o vápník a hořčík. Jednotka tvrdosti vody je 1 mmol/l, často však slyšíme i o německých stupních – °N či °dH, přičemž 1 mmol/l = 5,6°.
| velmi měkká voda | 0–0,7 mmol/l |
| měkká voda | 0,7–1,3 mmol/l |
| středně tvrdá voda | 1,3–2,1 mmol/l |
| dosti tvrdá voda | 2,1–3,2 mmol/l |
| tvrdá voda | 3,2–5,3 mmol/l |
| velmi tvrdá voda | 5,3 mmol/l |
Přechodná tvrdost
Existují dva druhy tvrdosti vody, z nichž první, přechodná, je zapříčiněna hydrogenuhličitanem vápenatým nebo hořečnatým. Přechodnou tvrdost vody lze odstranit bodem varu, kdy dojde k usazení nerozpustného uhličitanu na stěnách varné nádoby.
Mg(HCO3)2 → MgCO3 + H2O + CO2
Trvalá tvrdost
Trvalou tvrdost způsobují vápenaté a hořečnaté soli (chloridy a sírany).
Tvrdost vody můžeme odstranit pomocí destilace, přidáním změkčovadel, membránových technologií nebo nejpohodlnější iontovou výměnou.
- Informace o tvrdosti vody
Znázornění procesu iontové výměny uvnitř změkčovače vody
Při destilaci se voda odpařuje a zůstane nám čisté H2O. Změkčovadla typu hydroxid vápenatý nebo uhličitan sodný reagují s rozpuštěnými solemi a převádějí je na nerozpustné. Membránové technologie jako je reverzní osmóza jsou v podstatě mechanickými filtry, které z vody odeberou prakticky veškeré minerály. Použití destilace a reverzní osmózy je vhodné například pro zpracování procesní vody.
Při iontové výměně voda protéká skrz speciální směs (iontoměnič), která má schopnost z vody odebrat kationty Ca2+ a Mg2+ a nahradit je kationem sodným Na+. Ten je zdravotně neškodný a nezpůsobuje tvrdost.
Pouze pro omezení účinků tvrdé vody se někdy používá i magnetická úprava vody (proti vzniku inkrustace), která ale tvrdost jako takovou neodstraní. Účinnost magnetických úpraven je navíc sporná a většinou málo účinná.
V případě změkčování vody pro pitné účely je ze zdravotních důvodů zásadní ponechání optimálního množství minerálů!
Železo a mangan
Železité úsady v potrubí
Sloučeniny železa a manganu jsou ve vodě zpravidla obsaženy pohromadě a lze říci, že nejsou pro zdraví člověka a živočichů přímo škodlivé. Způsobují však hygienické a zejména technologické závady.
Mohou však „škodit“ sekundárně, jelikož se i při poměrně malé koncentraci železa může zvýšit počet kolonií bakterií, které po odumření způsobují nepříjemný zápach.
Nejběžnější železnou rudou je magnetovec, pyrit, krevel, limonit a siderit.
Antropogenním zdrojem železa jsou průmyslové odpadní vody (podniky zpracovávající kovy) a korozní procesy ve vodovodním potrubí.
Mangan se ve vodě vyskytuje v rozpuštěné i nerozpuštěné formě (nejčastěji v dvojmocné a trojmocné) a do vody se dostává z půd, ze sedimentů a též průmyslovou činností.
Viditelné projevy můžeme u vody s obsahem železa pozorovat již od 0,3 mg/l. Obecně mohou různé potíže nastávat již od 0,1 mg/l a to i v případě manganu, který způsobuje načernalé mastné skvrny. Souběžně se mění i chuť vody.
Limit manganu pro pitnou vodu je 0,05 mg/l, železa 0,2 mg/l.
Vliv železa na vlastnosti vody
- fleky a načervenalá barva vody
- úsady v potrubích a v ohřívačích vody (vliv na tvorbu bakterií)
- barvení prádla
- nahořklá chuť vody
Odstraňování železa a manganu z vody
Většina metod odstraňování železa a manganu z vody začíná oxidací železa, tedy změnou rozpustných iontů železa a manganu na sloučeniny nerozpustné (např. hydroxid železitý), které se pak odstraňují navazujícími mechanickými procesy. Rychlost oxidace závisí i na hodnotě pH. V zásaditém prostředí totiž dochází k oxidaci rychleji.
Kaskáda
Znázornění principu reverzní osmózy
Filtry pro úpravu vody se solnými nádobami
Pro mechanickou aeraci se používají např. provzdušňovací věže nebo jednoduché kaskády, přes které voda protéká podobně jako v přírodě.
Pro chemickou oxidaci se nejčastěji používá manganistan draselný (KMnO4) nazývaný též hypermangan. Ten má silnější oxidační schopnost než též používaný chlór a zoxiduje železo i mangan. Oproti chlóru se sníží i počet škodlivých trihalogenmethanů.
Ještě vyšší oxidační schopnost má ozon (cca 3000krát; více než kyslík), který je ale mnohem nákladnější na výrobu a vzhledem k tomu, že železo oxiduje svévolně i na vzduchu, není tak silné oxidace často potřeba. S ozónem dojde až k vytvoření trojmocného železa, které je dále okysličeno ve vodě na hydroxid železitý. Ten je velmi nerozpustný a sráží se.
K oxidaci železa může docházet i kvůli bakteriím, které mají svůj metabolizmus založen právě na tomto procesu (Siderocapsa, Ferrobacillus, Galionella). Děje se tak spíše v přírodě, jelikož tento způsob oxidace je poněkud pomalý.
Dále lze použít samozřejmě i různé typy membránových procesů, kdy pod tlakem dochází k filtrování vody skrz velmi jemný filtr. Velikost pórů těchto filtrů se počítá na milióntiny metru (mikrony – 1 µm) a dochází zde k filtraci až na úrovni molekul a iontů. Čím je filtr jemnější, tím vyšší je potřeba použít tlak. Nevýhodou je časté zanášení. Příkladem může být reverzní osmóza.
Metoda iontové výměny
Podobně jako pro odstranění vápníku a hořčíku způsobující tvrdost vody, lze aplikovat metodu iontové výměny i na redukci železa a manganu. Používá se filtr naplněný speciální filtrační směsí. Například směs Ecomix, která mimo železa a manganu odstraní i amoniak, tvrdost vody a organické nečistoty.
Jedna z výhod použití iontové výměny oproti metodám oxidačním je odstranění železa v širokém spektru pH. Dále nevznikají škodlivé chloridy a opomenout by se neměla ani velmi dlouhá životnost filtrační směsi. Ta se automaticky regeneruje solným roztokem, přičemž nasbírané látky se vyplachují do odpadu.
Bakterie ve vodě
Voda je přirozené místo výskytu mikroorganismů, mezi které patří i bakterie. Bakterie můžeme rozdělit podle složení buněčné stěny na grampozitivní a gramnegativní, podle způsobu absorbce živin na autotrofní a heterotrofní, podle způsobu získávání energie na chemotrofní a fototrofní, podle vztahu kyslíku na aerobní, mikroaerofilní fakultativně anaerobní a anaerobní, podle hygienického ukazetele na patogenní, potenciálně patogenní a nepatogenní, podle původu v jejich prostředí na autochtonní a alochtonní a podle dalších kritérií.
- Více informací o bakteriích ve vodě.
Legionella pneumophila
Legionella je nebezpečná bakterie žijící ve stojatých vodách vodovodního potrubí pod různými úsadami v rozsahu teplot 30–50 °C. Nákaza (Legionářská nemoc) touto bakterií probíhá vdechnutím a podobá se zápalu plic. V případě jedinců se sníženou imunitou hrozí i smrt.
Limity Legionell v rozvodech se řídí vyhláškou ministerstva zdravotnictví č. 252/2004 Sb., která stanovuje požadavky na pitnou a teplou vodu.
- zdravotnická pracoviště s pacienty se sníženou imunitou – 0 KTJ (Legionell) / 50 ml
- nemocnice a ubytovací zařízení – 100 KTJ (Legionell) / 100 ml
Legionella pneumophila
Limit jako mezní hodnota platí pro zdravotnická a ubytovací zařízení, sprchy u veřejných bazénů a koupališť. Pro ostatní objekty platí jako doporučená hodnota, o kterou je nutné pomocí technických opatření usilovat.
Eliminace Legionell z rozvodů
Pro odstranění a prevenci bakterie se používá termická dezinfekce, chemická dezinfekce a průběžně sanitace a údržba rozvodného systému. Termická dezinfekce v praxi znamená přehřívání vody v potrubí alespoň jednou týdně na více než 70 °C. Metoda bohužel není 100% a musí se neustále opakovat.
Nejefektivnější řešení pro eliminaci Legionell v rozvodech je periodická chemická dezinfekce či ionizace těžkými kovy Ag + Cu. Můžeme se setkat s chlórem, oxidem chloričitým (ClO2), chloraminem, ozonem či UV zářením. Nejčastěji je to ale chlór či stále oblíbenější, šetrnější a účinnější chlordioxid.
- Informace o chlordioxidu: www.clo2.cz
- Informace o Legionelle: www.legionella.cz
Koliformní bakterie
Koliformní bakterie
Koliformní bakterie můžeme najít v trávicích ústrojích různých živočichů včetně člověka. Jsou hlavním signálem fekálního znečistění vody. Často se podle jejich výskytu pozná, že předřazená úpravna vody nefunguje správně. Koliformní bakterie se dělí podle toho, v jakém jsou hostiteli, podle biochemických vlastnosti a podle odlišnosti antigenní struktury na skupiny, rody, druhy a sérovary.
Jsou to například příslušníci rodu Escherichia, Citrobacter, Klebsiella a Enterobacter, Serratia, Hafnia nebo Rahnella. Dále rody a druhy Salmonella, Shigella, Yersinia a enterocolitica.
Požití koliformních bakterií ve vodě může zapříčinit průjem, zvracení a celkovou nevolnost. Bakterie typu Salmonella dokonce mohou způsobit břišní tyfus, paratyfus a salmonelózu.
Limit ve vodě: 0 KTJ/100 ml – Nejvyšší mezní hodnota (vyhláška 252/2004 Sb.)
Enterokoky
Enterokoky jsou fakultativně anaerobní, resistentní vůči vysokému pH. Způsobují infekce močových cest, infekce žlučových cest, infekce ran a gynekologické záněty (Enterococcus faecalis, E. durans a další).
Limit ve vodě: 0 KTJ/100 ml – Nejvyšší mezná hodnota (vyhláška 252/2004 Sb.)
Pseudomonas
Velké množství pseudomonád umí vytvářet biofilmy, díky kterým dokáží přežít i v různých nádobách nebo dokonce v umělohmotných láhvích s balenou vodou.
Pseudomonas najdeme ve vodě nebo uvnitř těl rostlin. Nejnebezpečnější pro člověka je Pseudomonas aeruginosa.
Pseudomonas způsobují záněty ran, infekce uší, očí, bakteriémie nebo i záněty průdušek.
Limit ve vodě: 0 KTJ/250 ml – Nejvyšší mezná hodnota (vyhláška 252/2004 Sb.)
Escherichia coli
Je součástí mikroflóry tlustého střeva u většiny teplokrevných živočichů. Obvykle se do těla dostává okamžitě po narození. Dlouhodobě neumí existovat mimo hostitele.
Escheria coli je indikátor čerstvého fekálního znečištění. U zdravého jedince nevyvolává onemocnění.
Limit ve vodě: 0 KTJ/100 ml – Nejvyšší mezná hodnota (vyhláška 252/2004 Sb.)
Závěr k bakteriím
Pitnou vodou se rozumí zdravotně nezávadná voda, která ani při trvalé konzumaci nevyvolá onemocnění nebo změnu zdravotního stavu přítomností mikroorganismů včetně bakterií.
(Dle definice pitné vody, která je obdobně zakotvena i v zákoně 258/2000 Sb. a vyhlášce MZe ČR 252/2004 Sb.)
Ne všechny bakterie jsou pro člověka škodlivé. Mnohé jsou naopak prospěšnou součástí těl lidí i jiných živočichů. Limity jednotlivých bakterií stanovuje právě vyhláška.
V případě nadlimitních hodnot lze naprostou většinu bakterií odstranit nějakou formou dezinfekce. Pro domácí účely (studna apod.) může postačit i Savo, pro provozy a průmysl dávkování chlornanu a chlordioxidu.
Dusičnany
Dusičnany jsou častým a nebezpečným problémem především ve vodě čerpané ze studní. Velmi často se totiž používají jako hnojiva na polích. Vyskytují se i ve volné přírodě, ne však v takovém množství, které by pokrylo naši spotřebu, proto se produkují ve velkém měřítku uměle.
Používají se např. i v pyrotechnice. Problém nastává ve chvíli, kdy dusičnany prosáknou do povrchových nebo do spodních vod. Klasickým zdrojem kontaminace jsou uměle hnojená pole, skládky, průmyslové odpadní vody, septiky, pastviny a žumpy.
Zdravotní rizika
Problém nejsou přímo samotné dusičnany (NO3−), ale dusitany (NO2−), na které se dusičnany redukují v trávicím traktu člověka. Dusitany už jsou totiž toxické a mohou způsobit tzv. methemoglobinémii (nemoc kojenců). Dusitany reagují s hemoglobinem na výsledný methemoglobin, který není schopen přenášet kyslík. Zejména kojencům pak hrozí zadušení.
| mezní hodnota | |
|---|---|
| kojenci | 15 mg/l |
| dospělí | 50 mg/l |
Odstranění dusičnanů z vody (denitrifikace)
Používají se denitrifikační filtry fungující opět na principu iontové výměny. Speciální filtrační směs (Anexová směs) na sebe při průtoku vody naváže NO3− a místo nich uvolňuje anionty Cl−. Tento proces probíhá do dosažení maximální kapacity Anexu, kdy se směs zregeneruje a je opět připravena k použití. Jako médium se nejčastěji používá PUROLITE.
Jelikož je obsah chloridů ve vodě také kontrolován (MH – 100 mg/l), je tento druh iontové výměny vhodný přibližně do obsahu dusičnanů 120 mg/l.
Při vyšším obsahu dusičnanů ve vodě je nutné jiné řešení nebo kombinace. Například membránové procesy, jako je reverzní osmóza.
It solves the hardness of the water, caused by the content of dissolved minerals and iron and manganese, which is mainly due to technological glitches. Water is the natural habitats of microorganisms, which include bacteria. Nitrates, which are a common and dangerous problem especially in water pumped from wells.