Zanieczyszczenia wód głębinowych i powierzchniowych – źródła, głębokości i wpływ na SUW

Wody wykorzystywane przez SUW dzielą się na:
wody powierzchniowe – rzeki, jeziora, zbiorniki retencyjne
wody podziemne – studnie płytkie, głębinowe i artezyjskie

Zanieczyszczenia wód głębinowych (podziemnych)

Wody podziemne są lepiej chronione przed zanieczyszczeniem biologicznym, ale narażone na rozpuszczone związki chemiczne pochodzenia naturalnego lub antropogenicznego.

Zakres głębokości:

Typ studni	Głębokość (przykładowa)	Warstwa wodonośna
Studnia kopana (płytka)	5–15 m	wody gruntowe (łatwo zanieczyszczalne)
Studnia głębinowa	30–100 m	warstwy wodonośne (izolowane)
Studnia artezyjska	100–400 m	głębokie warstwy pod ciśnieniem

 

Zanieczyszczenia wód podziemnych (głębinowych) – tabela uzupełniona

Rodzaj zanieczyszczenia	Przykłady	Źródło	Problemy dla SUW
Azotany / azotyny	NO₃⁻ (azotan), NO₂⁻ (azotyn)	Nawozy, szamba	Toksyczność, przekroczenia norm WHO
Żelazo i mangan	Fe²⁺ (żelazo), Mn²⁺ (mangan)	Naturalne minerały, warunki beztlenowe	Barwa, osady, biofilm
Amoniak	NH₄⁺ (jon amonowy)	Rozkład materii organicznej	Wzrost bakterii nitryfikacyjnych
Siarkowodór	H₂S (siarkowodór)	Bakterie siarkowe	Nieprzyjemny zapach, korozja
Fluorki	F⁻ (fluor)	Geologiczne	Fluoroza przy nadmiarze
Arsen	As³⁺ / As⁵⁺ (arsen)	Skład skał	Rakotwórczy, toksyczny
Metale ciężkie	Pb (ołów), Cd (kadm), Ni (nikiel), Cr (chrom)	Przemysł, odpady	Toksyczność, bioakumulacja
Zanieczyszczenia mikrobiologiczne	bakterie, wirusy, Clostridium	Uszkodzone studnie, infiltracja	Chorobotwórczość
Zanieczyszczenia ropopochodne	BTEX (benzen, toluen, etylobenzen, ksyleny)	Wycieki paliw, przemysłowe	Trudne do usunięcia, toksyczne

Zanieczyszczenia wód powierzchniowych

Wody powierzchniowe są bardziej narażone na zanieczyszczenia biologiczne i chemiczne z otoczenia, wymagają zaawansowanej technologii uzdatniania.

Zanieczyszczenia wód powierzchniowych – tabela uzupełniona

Rodzaj zanieczyszczenia	Przykłady	Źródło	Problemy dla SUW
Zanieczyszczenia mikrobiologiczne	Bakterie, wirusy, pierwotniaki	Ścieki, zwierzęta	Ryzyko infekcji
Związki organiczne (NOM)	Humusy, kwasy fulwowe	Rozkład roślin	Tworzenie THM przy dezynfekcji
Pestycydy / herbicydy	Glifosat, atrazyna	Rolnictwo	Toksyczność, trudność w usunięciu
Metale ciężkie	Hg (rtęć), Pb (ołów), Cu (miedź)	Przemysł, kanalizacja	Kancerogenność, neurotoksyczność
Fosforany / azotany	PO₄³⁻ (fosforan), NO₃⁻ (azotan)	Nawozy, ścieki	Eutrofizacja, zakwity glonów
Mikroplastiki	Cząstki <5 mm	Odpady z plastiku, tekstylia	Potencjalne zaburzenia hormonalne
Farmaceutyki / hormony	Estrogeny, antybiotyki	Ścieki, farmy	Trudne do usunięcia, wpływ biologiczny
Ciała stałe / zawiesiny	Muł, piasek, glina	Opady, erozja	Zatykanie filtrów, mętność
Fenole, detergenty, PCB	Związki aromatyczne, PCB	Przemysł, środki czystości	Trwałe, toksyczne

Dodatkowo:

Zmienne sezonowo: np. zakwity sinic latem zwiększają potrzebę uzdatniania.

Zanieczyszczenia po opadach deszczu: wzrasta mętność, zawiesiny, spływy biogenów.

Zanieczyszczenia przemysłowe: w zależności od regionu mogą zawierać np. metale ciężkie, PCB, rozpuszczalniki.

Dopuszczalne normy dla wybranych zanieczyszczeń w wodzie pitnej (wg Rozporządzenia Ministra Zdrowia 2023)

Żelazo (Fe): ≤ 0,2 mg/l

Mangan (Mn): ≤ 0,05 mg/l

Amoniak (NH₄⁺): ≤ 0,50 mg/l

Azotany (NO₃⁻): ≤ 50 mg/l

Azotyny (NO₂⁻): ≤ 0,50 mg/l

Siarkowodór: 0 (ze względu na zapach)

Arsen: ≤ 0,010 mg/l

Fluorki: ≤ 1,5 mg/l

Tradycyjna technologia z wykorzystaniem piasku kwarcowego.

 

Technologia, która bazuje na tradycyjnym modelu filtracyjnym z wykorzystaniem właściwości separacyjnych piasku kwarcowego z udziałem powietrza w procesie płukania jest bardzo powszechna i w wielu aspektach spełnia swoją rolę. Jednakże posiada też swoje wady wynikające z charakterystyki materiału filtracyjnego. Piasek tworzy tzw. sito filtracyjne o właściwościach zależnych od wielkości poszczególnych ziaren i jako taki dla drobnej zawiesiny nie stanowi bariery. Dopiero po wpracowaniu uzyskuje znacznie lepsze parametry filtracyjne, ale niestety jest to okupione ogólnym spadkiem wydajności filtracji i znacznym wzrostem kosztów eksploatacyjnych z tytułu częstotliwości i czasów płukań. Wpracowanie złoża, to nic innego jak gromadzenie się zanieczyszczeń na poszczególnych ziarnach piasku, przez co wzrasta opór hydrauliczny w cyklu pracy, ale co ważniejsze zmienia się charakterystyka pracy złoża w cyklu płukania. Aby filtr pomiędzy cyklami pracy uzyskał ponownie pełną zdolność filtracyjną musi zostać wywołane zjawisko fluidyzacji złoża, które jest realizowane w trakcie płukania przeciwprądowego i objawia się tym, że każde ziarno znajdujące się w filtrze jest od siebie oddzielone wodą i uzyskuje jako całość charakterystykę cieczy. Dzięki temu z filtra usuwane są zanieczyszczenia z całej jego objętości. Piasek niestety jest materiałem stosunkowo ciężkim (1 litr = ok. 1,6 kg) i aby nastąpiła fluidyzacja potrzebna jest duża ilość energii w postaci przepływającej wody, dodatkowo niezbędne do prawidłowej pracy filtra „wpracowanie”, czyli zanieczyszczenie ziaren znacznie zwiększa opory hydrauliczne i adhezyjne. Pojedyncze ziarna, są w pierwszej kolejności oblepiane zanieczyszczeniami, których siły przylegania są tak duże, że sam przepływ wody nie może ich oderwać, a następną fazą degradacji jest wzajemne zlepianie złoża. Z czasem obszar dysfunkcyjny wewnątrz filtra powiększa się znacznie ograniczając zdolności filtracyjne. 

Nie oznacza to, że filtr przestaje całkowicie działać, ponieważ występuje wówczas zjawisko separacji - wewnątrz filtra tworzy się strefa „intensywnej pracy” i „strefy martwe”. Woda zamiast być filtrowana całą objętością filtra przechodzi tylko przez jego część, a zewnętrznym efektem tego zjawiska jest pogorszenie parametrów wody, skrócenie czasów pomiędzy płukaniami lub wydłużenie czasów płukań oraz wzrost oporu hydraulicznego w trakcie filtracji. Panaceum na to zjawisko miało być zastosowanie dmuchaw i dołożenie powietrza w trakcie płukanie. Jeżeli chodzi o dmuchawy to spełniają one swoją rolę, ale tylko kiedy złoże nie jest skolmatowane. Ilość generowanego powietrze przy niskim ciśnieniu nie jest w stanie rozbić zbitego piasku, ma natomiast silne działanie spulchniające dla luźnych osadów zgromadzonych w filtrze, dzięki czemu są one łatwiej usuwalne. Reasumując dmuchawa działa bardzo dobrze na złoże w dobrej kondycji, ale nie oczyści zniszczonego, skolmatowanego złoża. Dodawanie powietrza do procesu płukania może pomóc, ale często jedynym efektem są straty złoża w płukaniach i wytworzenie wewnątrz filtra tzw. kominów, którymi woda wypracowuje sobie najłatwiejszą drogę. 

Actiw Filter Złoże Odżelaziające Odmanganiające Redukcja Amoniaku, Metali Ciężkich, Ulotka ogólna(5,4 MB)

Alternetywą dla złóż piaskowych 

jest  ACTIW FILTER- aktywne złoże o cechach bardzo korzystnych z punktu widzenia uzdatniania wody. Złoże  ACTIW FILTER jest materiałem porowatym zbudowanym głównie z krzemu z niewielką domieszką glinu, dzięki czemu przy zachowaniu wysokiej odporności mechanicznej oferuje właściwości sorpcyjne i bardzo dużą porowatość, która wynosi 32%, a powierzchnia aktywna to aż 60m²/g. - dla piasków powierzchni aktywnej się nie podaje, ponieważ jest ona znikoma. Złoże Actiw Filter podlega wyprażaniu w temperaturze powyżej 420 ⁰C w celu całkowitego oczyszczenia z mikrozanieczyszczeń organicznych i uzyskania wysokiej twardości. Opisywane złoże ma świetny stosunek masy do objętości 1 litr = 0,9 kg z czego wynikają znacznie mniejsze opory w trakcie płukań, a złoże nie ulega miejscowej kolmatacji. Struktura porowata i kształt pojedynczych ziaren wspomaga dynamikę płukania wstecznego dynamizując i poprawiając warunki dla skutecznego usunięcia zanieczyszczeń.

- Złoże nie wymaga stosowania powietrza w trakcie płukania.

- Zdolność filtracyjna wynosi od 2 - 5 micron, co pozwala produkować wodę o bardzo dużej klarowności. Piaski to zależnie od charakterystyki 20-40 micron.

- Jako materiał porowaty skuteczniej usuwa mikro zawiesiny koloidalne, ale również wspomaga usuwanie manganu i żelaza z wody.

- Skutecznie usuwa arsen po wstępnej aktywacji np. chlorkiem żelaza.

- Actiw Filter posiada właściwości wymiany jonowej, dzięki czemu usuwa z wody metale ciężkie i pierwiastki radioaktywne.

- Jest doskonałym materiałem filtracyjnym do usuwania niskich przekroczeń dla amoniaku bez dodatkowych inwestycji.

Zastosowanie złóż  ACTIW FILTERpozwala uniknąć problemów charakterystycznych dla piasków przy jednoczesnym uzyskaniu lepszych parametrów wody i zwiększeniu prędkości filtracyjnej.

Dzięki właściwościom fizycznym  ACTIW FILTER możemy zarówno wydłużyć okresy pomiędzy płukaniami, jak i skrócić czasy płukań. Złoże nie generuje wysokich oporów hydraulicznych w trakcie pracy.  ACTIW FILTER jest złożem trwałym i może pracować do 10 lat. Złoże dostarczamy w workach 20 kg lub big-bag. Posiadamy wszystkie niezbędne granulacje stosowane w uzdatnianiu wody od 0,5 mm - 32 mm.  ACTIW FILTER unikatowe złoże, jego charakterystyka pozwala uzyskać wymienione wyżej konkretne efekty technologiczne i np. obniżone opory filtracji o 30% - powodując mniejsze obciążenie energetyczne pomp głębinowych i zmniejszając czasy regeneracji płukań wstecznych do 50%. Jednocześnie jest molekularnym sitem biologicznym: zdolność zatrzymywania mikroorganizmów jak bakterie E.coli i pasożyty.

Porównanie filtracji przy użyciu piasku kwarcowego i złoża ACTIW FILTER

Kategoria	Piasek kwarcowy	ACTIW FILTER
Efektywność filtracji	Wysoka dla większych cząstek, jednak mała skuteczność dla drobnych zawiesin (<20 μm). Skuteczność poprawia się po „wpracowaniu”, ale kosztem wydajności i wzrostu kosztów eksploatacyjnych.	Bardzo wysoka zdolność filtracyjna (2–5 μm), zapewniająca doskonałą klarowność wody. Skuteczne usuwanie mikro zawiesin koloidalnych, manganu, żelaza, a nawet arsenu i metali ciężkich.
Opory hydrauliczne	Rosną znacznie w miarę użytkowania złoża, wymagając większej energii do utrzymania przepływu.	Niskie opory hydrauliczne dzięki niższej masie złoża (1 litr = 0,9 kg) i dużej porowatości (32%). Redukcja oporów o 30%, co zmniejsza obciążenie pomp i zużycie energii.
Płukanie i regeneracja złoża	Wymaga dużych ilości wody i energii z powodu ciężaru złoża (1 litr = ok. 1,6 kg). Konieczność stosowania powietrza do płukania i ryzyko tworzenia stref martwych lub kominów w filtrze.	Niskie zapotrzebowanie na wodę i energię podczas płukań dzięki niższej masie, fluidyzacji i rezonansowi hydraulicznemu. Płukanie wsteczne jest bardziej efektywne i wymaga krótszego czasu, redukując koszty regeneracji nawet o 50%. Złoże nie wymaga stosowania powietrza podczas płukania.
Żywotność złoża	Wysoka, ale pogarszająca się w miarę kolmatacji i zlepiania ziaren zanieczyszczeniami. Wymaga częstej wymiany w przypadku intensywnego użytkowania. Zdarzają się przy "ścieżkowaniu" oberwania dennicy filtra.	Bardzo wysoka – złoże trwałe, może pracować do 10 lat. Nie ulega kolmatacji miejscowej, dzięki czemu zachowuje stałą wydajność i parametry filtracyjne przez długi okres użytkowania.
Zdolności sorpcyjne i aktywne	Minimalne – nie wspiera dodatkowych procesów oczyszczania wody (np. usuwania metali ciężkich, amoniaku, czy pierwiastków radioaktywnych).	Wysokie właściwości sorpcyjne i wymiany jonowej. Usuwa z wody metale ciężkie, pierwiastki radioaktywne, amoniak oraz mikroorganizmy, takie jak bakterie E. coli i pasożyty.
Praca w cyklu filtracyjnym	Występowanie stref martwych i „intensywnej pracy” w przypadku kolmatacji. Woda filtruje się tylko przez część złoża, co obniża jakość uzdatniania i zwiększa częstotliwość płukań.	Struktura porowata i jednolity rozkład przepływu zapewniają efektywną filtrację w całej objętości filtra, bez stref martwych. Możliwość wydłużenia okresów pomiędzy płukaniami.
Właściwości fizyczne	Ciężki materiał (1 litr = 1,6 kg), wymagający dużej energii do płukań i obsługi. Niska aktywna powierzchnia filtracyjna.	Lekki materiał (1 litr = 0,9 kg) o bardzo dużej powierzchni aktywnej (60 m²/g), co wspiera dynamikę płukania i skuteczność filtracji.
Zastosowanie dodatkowe	Ograniczone do filtracji mechanicznej większych cząstek.	Wspiera usuwanie trudnych zanieczyszczeń (arsen, amoniak), pierwiastków radioaktywnych, a także działa jako molekularne sito biologiczne zatrzymujące mikroorganizmy.
Koszty eksploatacyjne	Wysokie – duże zużycie wody i energii podczas płukań, częste wymiany złoża w przypadku intensywnej eksploatacji.	Niższe – redukcja zużycia energii o 30% i skrócenie czasów płukania do 50% co przekłada się na obniżenie ilości wody a co za tym idzie zmniejsza o tyle koszty. Dłuższa żywotność złoża zmniejsza potrzebę częstej wymiany

Podsumowanie:
Technologia ACTIW FILTER to efektywna alternatywa dla tradycyjnych złóż piaskowych, oferująca lepsze parametry filtracyjne, większą trwałość, niższe koszty eksploatacyjne i szerokie możliwości zastosowań. Wybór ACTIW FILTER pozwala na optymalizację procesów uzdatniania wody, szczególnie w systemach wymagających wysokiej klarowności i zaawansowanego oczyszczania.

Oferta Wymiany: 

Nasza oferta obejmuje kompleksowe usługi wymiany złoża, od demontażu istniejącego złoża kwarcowo-piaskowego, po zasypanie i uruchomienie systemu z nowym złożem  ACTIW FILTER. Wszystkie prace są wykonane przez wykwalifikowanych specjalistów, gwarantując najwyższą jakość i minimalne zakłócenia w dostępie do wody. 

Dodatkowo po inspekcji technicznej należy przewidzieć ewentualną wymianę uszczelniaczy włazów oraz systemu dystrybucji dennicowej, blokujący przedostawanie się złoża na stronę czystej wody użytkowej. Przed otworzeniem filtrów nie można stwierdzić stanu technicznego dysz filtrujących. Po opróżnieniu filtrów zostanie zrobiony przegląd stanu technicznego filtrów przed zasypem. Notatka ze specyfikacją i zdjęciem zostanie dostarczona do kierownika technicznego lub osoby nadzorującej wymianę złóż.

Rozmiary złoża  ACTIW FILTER: 

0,5-1,0 mm -  0,6-1,8 mm  - 1,0-2,5 mm  - 2,5-5 mm  - 4,0-8 mm  - 8,0-16,0 mm  - 16-32 mm

W razie pytań: grzegorz@actiw.pl tel. +48 883 106 900, +48 71 321 86 91