Proekojp - uzdatnianie wody

Uzdatnianie wody (do celów przemysłowych)

Przemysł farmaceutyczny, kosmetyczny czy też spożywczy w procesie wytwarzania swoich produktów potrzebuje całkowicie zdemineralizowanej wody. Przez to pojęcie rozumiemy wodę zupełnie pozbawioną rozpuszczonych kationów i anionów – czyli wody o niskiej przewodności elektrycznej. Woda zdemineralizowana stanowi także jeden z głównych elementów proceduralnych w takich dziedzinach gospodarki, jak przemysł elektroniczny czy energetyczny. Szerokie zastosowanie tak oczyszczonej wody sprawia, że badania nad demineralizacją wody ciągle się rozwijają, a sam proces jest w dalszym ciągu optymalizowany.

 

Proces destylacji wody jest jednym z najstarszych sposobów na uzdatnianie wody. Obecnie jego znaczenie jest marginalizowane ponieważ generuje niepotrzebne wydatki kosztowe, wymaga także dużo większych nakładów pracy i w efekcie końcowym jest nie efektywny jakościowo (wysokie normy dotyczące czystości roztworu). Nie mniej jednak pozwala na wyeliminowanie z wody zanieczyszczeń mikrobiologicznych, mechanicznych oraz pirogenów. Woda destylowana jest szeroko stosowana w farmaceutyce oraz analizie śladowej. Wykorzystuje się ją także w akumulatorach i żelazkach (zapobiega osadzaniu się kamienia).

 

Woda jest bardzo atrakcyjnym środowiskiem dla mikroorganizmów patogenicznych. O skutecznej dezynfekcji wody możemy mówić wtedy, kiedy szkodliwe składniki chemiczne wytworzone przez człowieka i wprowadzone do środowiska wodnego (np. alkilofenole, chlorofenole, bisfenol A) oraz mikrozanieczyszczenia organiczne (np. hormony roślinne) zostaną wyeliminowane. Dezynfekcja wody jest ostatnim etapem oczyszczania, który stosuje się profilaktycznie, by mieć pewność że dostarczona woda w efekcie finalnym spełnia wszystkie standardy i może być spożywana przez człowieka, a zatem nie niesie ze sobą mikroorganizmów chorobotwórczych.

 

Jednym z najmłodszych, a jednocześnie najbardziej wyrafinowanych sposobów na uzdatnianie wody surowej jest stosowanie w metodach membranowych nanotechnologii, która wykorzystując znaczenie każdego pojedynczego atomu jest w stanie uzdatnić nawet bardzo zanieczyszczoną wodę pitną i przemysłową. Obok innych rodzajów filtracji mechanicznej, to właśnie nanofiltracja jest obecnie najszerzej badana oraz rozwijana. Dzięki wykorzystaniu procesu dyfuzji oraz efektu sitowego technologia ta, pozwala na produkcję wody wysokiej jakości, pozbawionej mikrozanieczyszczeń organicznych oraz związków nieorganicznych. Mówi się, że nanofiltracja jest doskonałą alternatywą dla gospodarstw indywidualnych, dla których koszty podłączenia do centralnej sieci wodociągowej okazują się zbyt duże.

 

Głównym celem uzdatniania jest przywrócenie wodzie jej walorów w celu swobodnego spożywania lub użytkowania. Jednym ze sposobów tego działania jest odmanganianie, które polega na ultenianiu związków manganu z surowej wody. Tak jak i większość zanieczyszczeń, mangan w wodzie znajduje się za sprawą skażeń przemysłowych odprowadzanych do wód powierzchniowych. W niewielkim stopniu jony tego pierwiastka chemicznego pojawiają się w wodzie także w wyniku rozpadu martwych roślin. Niektórzy badacze uważają także, że to wietrzenie i ługowanie skał magmowych oraz osadowych jest odpowiedzialne za pojawienia się manganu w zbiornikach wodnych.

 

Pierwsze próby użycia półprzepuszczalnych membran w celu oczyszczania wody zostały podjęte niemal 270 lat temu. Technologia jednak była mało rentowna i mało efektywna by wprowadzić ją na szerszą skalę. Przełom w badaniach nastąpił w połowie wieku XX, kiedy to udało się przy pomocy odwróconej osmozy przekształcić wodę morską w wodę pitną, pełnowartościową i zdatną do wykorzystania. Ruszyła lawina prac naukowych, która dzięki wykorzystaniu porowatych membran dopracowała system odwróconej osmozy. Chociaż badania dotyczące filtracji wody wciąż trwają i stale się rozwijają, to w obecnej chwili właśnie odwrócona osmoza jest uważana za najdoskonalszy sposób oczyszczania wody. Dzięki wysokiej skuteczności oraz szerokiemu zastosowaniu jest to także najczęściej wykorzystywana metoda do filtracji wody, stosowana przez światowe koncerny produkujące wodę butelkowaną.

 

Zapotrzebowanie na oczyszczoną oraz zmiękczoną wodę w różnych gałęziach przemysłu jest w dalszym ciągu bardzo duże. Fabryki wykorzystują ją nie tylko do zasilania kotłów parowych czy chłodnic, ale także jako niezbędny element roztworów, w których zachodzą reakcje chemiczne. Woda jest także niezbędna do zagwarantowania odpowiednich warunków sanitarnych zatrudnionej załogi. Ze względu na ogromne ilości potrzebnej wody, zakłady przemysłowe korzystają z tej zaczerpniętej bezpośrednio z rzek lub ujęć głębinowych. Pobrana woda nie jest wolna od zanieczyszczeń mechanicznych, organicznych, rozpuszczalnych gazów i innych pierwiastków. Dlatego uzdatnianie wody jest procesem koniecznym i stosowanym. Koszty instalacji aparatury, maszyn czy urządzeń oraz panujące standardy niosą ze sobą także inwestycję w zmiękczanie wody.

 

Surowa woda w chwili wpływu do stacji uzdatniającej niczym nie różni się od wody, którą stosujemy na co dzień. Jest przezroczysta, nie pachnie i wygląda na czystą. Dopiero w chwili zetknięcia z powietrzem, temperaturą, filtrem uzdatniającym zmienia się, wytrącają się z niej osady i cząsteczki, które mają szkodliwy wpływ na nasze zdrowie oraz prawidłowe funkcjonowanie urządzeń. Gdy woda wymaga odżelazienia wytrącają się z niej rdzawe, brunatne osady. To znak, by jedna z poniżej opisanych metod znalazła swoje zastosowanie.

 

Technologią, która w procesie oczyszczania wody używa membran, sit molekularnych oraz innych materiałów porowatych jest ultrafiltracja. Metoda ta ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach gospodarki ponieważ obok usuwania wirusów i bakterii, specjalizuje się także w separacji koloidów oraz cząsteczek unoszących się na powierzchni cieczy. Ultrafiltracja jest także wyspecjalizowaną metodą do usuwania substancji humusowych, które nadają wodzie żółtawe zabarwienie i tym samym pogarszają jakość wody jako surowca przemysłowego. Systemy ultrafiltracyjne są najczęściej montowane w zakładach przemysłu włókienniczego oraz papierniczego.

 

Pomiędzy oczyszczaniem wody, a jej uzdatnianiem istnieją znaczące różnice. Najważniejsza z nich polega na tym, że pierwszy proces skupia się na przywróceniu wodzie (wodom opadowym czy ściekom) takiej jakości, by mogła być z powodzeniem zwrócona środowisku bez pogarszania jego stanu. Natomiast w przypadku procesu uzdatniania wody chodzi także o odbudowanie takich walorów wody, które umożliwiają jej dalsze użytkowanie. Dlatego w tym trudnym procesie należy wykorzystywać specjalistyczne filtry, umożliwiające redukcję jonów miedzi, niklu, cynku oraz chromu podczas transmisji wody do kanalizacji.