Uzdatnianie wody przy użyciu złóż dolomitowych i węglanowych

Uzdatnianie wody miękkiej i kwaśnej polega na zmniejszeniu lub całkowitym zneutralizowaniu jej korozyjności i poprawie pH. Transport takiej „nieuzdatnionej” wody wodociągami rodzi problem korozji. Zjawisko to powoduje negatywne skutki dla instalacji wodociągowej oraz wpływa na pogorszenie jakości wody. Wynikają z tego zagrożenia dla zdrowia spowodowane wypłukiwaniem włókien azbestowych z rur azbestocementowych, cynku, kadmu, ołowiu z rur ocynkowanych, stalowych lub starych rur ołowianych w instalacjach domowych.
Innym zadaniem uzdatniania wody jest eliminowanie związków żelaza i manganu. Podczas dystrybucji wody rurociągami związki żelaza i manganu mogą powodować zablokowanie ich przepływu poprzez zmniejszanie przekroju rurociągu. Konieczne w tym wypadku jest odżelazianie wody.
Rozwiązaniem tych problemów są materiały filtracyjne np. kalcyt lub produkty dolomitowe i antracytowe. Dzięki zastosowaniu tych środków otrzymamy wodę stabilną, niekorozyjną, pozbawioną szkodliwych związków żelaza i manganu.

Odkwaszanie, mineralizacja i ochrona antykorozyjna

Zadaniem tego typu uzdatniania wody jest jej stabilizacja i korekta pH. Dla każdego rodzaju materiału z którego produkowane są rurociągi istnieje optymalna wartość pH. Ciekawym obiektem najczęściej wykorzystywanym jest azbestocement. Optymalną wartością pH jest tutaj wartość roztworu nasyconego węglanem wapnia (pHc). Wartość pHc jest obliczana na podstawie analizy wody. Norma Unii Europejskiej 80/778 dotycząca produktów używanych do uzdatniania wody pitnej wskazuje zakres pH 6,5-8,5 (maksymalnie 9,5). Stan nasycenia wody węglanem wapnia zapobiega korozji również w przypadku innych materiałów. Dla azbestocemetu wartości graniczne pH to 6,5-9,5. Dla metalowych i betonowych budulcy ta granica to 6,5-8,0.

Odkwaszanie i mineralizacja poprzez filtrację

1. Zakres zastosowań filtracji

W zależności od twardości i stężenia wolnego dwutlenku węgla zawartego w wodzie można stosować różne metody odkwaszania. Poniższy wykres w uproszczeniu pokazuje główne zakresy zastosowania tych metod.

Wybór odpowiedniej metody wstępnego odkwaszania fizycznego zależy od składu chemicznego wody i kosztów całego procesu. Prostą metodą korekty pH i osiągnięcia równowagi węglanowo-wapiennej dla wody miękkiej jest filtracja przez złoża węglanowe i dolomitowe.

2. Odkwaszanie przy użyciu dolomitowych złóż filtracyjnych

Złoże to jest dostarczane w postaci nieregularnych ziaren (MAGNO-DOL), lub w postaci granulowanej (AKDOLIT-GRAN). Zarówno jedno jak i drugie jest wysoko reaktywne. Oba te produkty spełniają wymogi Unii Europejskiej EN 1017.

Reakcja chemiczna z dolomitowymi złożami filtracyjnymi (CaCO3*MgO) przedstawia się następująco:

CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2
MgO+2CO2+H2O→Mg(HCO3)2

Zużycie złoża: 1,3 g na 1 g związanego Co2
Przyrost twardości 1,0°n na 10mg/1 Co2

Ilość złoża potrzebnego do zbilansowania poziomu węglanowo-wapniowego jest obliczana przy pomocy wykresu sporządzanego na podstawie badań empirycznych dla temperatury 10°C. W przypadku innych temperatur ilość należy pomnożyć przez odpowiedni współczynnik. Czas kontaktu wody z tym złożem filtracyjnym jest najkrótszy ponieważ złoże to jest najbardziej reakcyjnym materiałem odkwaszającym.

Zalety:
· najkrótszy czas kontaktu złoża z wodą
· niewielkie rozmiary filtrów
· szeroki zakres zastosowania
· usuwa równolegle żelazo i mangan
· wzbogaca wodę w węglan wapnia i magnezu

Wady:
· ograniczenie zastosowania do filtrów zasilanych wodą o stałym składzie fizyczno-chemicznym i pracujących ze stałą prędkością filtracji
· może dojść do przealkalizowania wody

3. Odkwaszanie przy użyciu węglanowych złóż filtracyjnych

Pomysłodawcą tej metody była sama natura. Woda bowiem przepływa przez podziemne złoża węglanowe naturalnie się odkwaszając.

W zależności od pochodzenia i reaktywności wyróżniamy dwa rodzaje węglanowych złóż filtracyjnych:
· łupkowy (krystaliczny) węglan pochodzenia jurajskiego i dewońskiego
· porowaty węglan wapnia z pozostałości muszli i koralowców

Są to materiały pochodzenia naturalnego, pokruszone i przesiane. Sposób wyliczania ilości złoża potrzebnego do uzyskania równowagi węglanowo-wapniowej jest taki sam jak w przypadku dolomitowych złóż filtracyjnych. Z tym, że współczynnik korekcyjny może spowodować zwiększenie ilości złoża o 50%, szczególnie w przypadku wód powierzchniowych. Do obliczeń ilości złoża należy przyjąć najniższą temperaturę.

Oto reakcja chemiczna z filtracyjnymi złożami węglanowymi (CaCO3):

CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2

Zużycie złoża: 2,5 g na 1 g CO2
Przyrost twardości: 1,28°n na 10mg/1 Co2

Produkty te spełniają standard Unii Europejskiej EN1018.

Zalety:
· odkwaszanie przy nieprzekraczaniu wartości pH równowagi
· porównywalne efekty przy zmiennej jakości wody zasilającej i prędkości filtracji
· jednoczesne usuwanie żelaza i manganu

Wady:
· wąski zakres zastosowania
· długi czas kontaktu wody ze złożem filtracyjnym
· wymagane rozmiary filtrów