Παρασκευή, 9 Ιανουαρίου 2015

Επεξεργασία Νερού με αποσκλήρυνση και αντίστροφη όσμωση


Η ποιότητα των επιφανειακών και υπογείων νερών επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες. Το νερό που κινείται στην επιφάνεια είτε υπογείως μπορεί να υποβληθεί σε φυσικές ή χημικές μεταβολές, οι οποίες μπορούν να προκληθούν από φυσικούς παράγοντες ή ανθρώπινες δραστηριότητες. Οι τελευταίες έχουν προκαλέσει ποικίλα προβλήματα και στον υδροφόρο ορίζοντα με αποτέλεσμα το νερό πολλών περιοχών της  Ελλάδας να είναι επιβαρημένο και ακατάλληλο προς κατανάλωση. Πρόσφατα στην περιοχή μας μετά τις έντονες βροχοπτώσεις παρουσιάστηκε έντονα το φαινόμενο της θολότητας του νερού σε σημείο που ήταν ακατάλληλο για χρήση.  Υπάρχουν βασικά στοιχεία, που μπορούν να σας βοηθήσουν να κάνετε μια πρώτη αξιολόγηση του νερού που φτάνει στο ποτήρι σας. Το χρώμα, η οσμή, η γεύση και η θολερότητα μπορούν να σας δώσουν ενδείξεις για την καταλληλότητα και την καθαρότητα του ή να σας θορυβήσουν και να σας παρακινήσουν για περαιτέρω έλεγχο. 


Θολερότητα
Η θολερότητα οφείλεται σε αδιάλυτες αιωρούμενες οι οποίες προέρχονται από οργανικές και κυρίως ανόργανες ενώσεις. Λόγω της διάλυσης και της αποσάθρωσης των πετρωμάτων το νερό μεταφέρει αιωρούμενα σωματίδια, πολλές φορές μη ορατά με γυμνό μάτι. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες (ρύπανση με απόβλητα) συμβάλλουν στην επιπλέον δημιουργία αιωρούμενων. Όσον αφορά τα αιωρούμενα βιολογικής προέλευσης αυτά είναι κυρίως βακτήρια και άλγη. Η παρουσία των αιωρούμενων στο νερό μειώνει τη διαύγειά του, λόγω μη διάχυσης του φωτός. Λειτουργούν δε ως μέσο προσρόφησης διαφόρων επιβλαβών συστατικών π.χ. βαρέων μετάλλων, οργανικών ουσιών κ.λπ. και για το λόγο αυτόν παίζουν σημαντικό ρόλο στο γεωχημικό και βιολογικό κύκλο. Η μέτρηση των αιωρούμενων γίνεται σε μονάδες θολερότητας Ν.Τ.U. Αύξηση της θολερότητας είναι ένδειξη ρύπανσης του νερού. Η θολερότητα αντιμετωπίζεται κυρίως με την χρήση φίλτρων άμμου για περιπτώσεις μεγάλων παροχών όπως σε ξενοδοχεία, δήμους και μεγάλα εργοστάσια. Σε μικρότερη κλίμακα (κατοικίες, καφετέριες κ.τ.λ) συστήνεται η χρήση φίλτρων φυσιγγίου με φίλτρο πολυπροπυλενίου ή πολυεστέρα. Εναλλακτικά η θολερότητα μπορεί να καταπολεμηθεί και με μεθόδους όπως η θρόμβωση / κροκίδωση στην περίπτωση που υπάρχει δεξαμενή.

Σκληρότητα (Hardness)

Ένα από τα προβλήματα του νερού πολλών περιοχών του νομού της Αργολίδας και όμορων νομών είναι η σκληρότητα. Η σκληρότητα του νερού προέρχεται από την παρουσία δισθενών μεταλλικών κατιόντων στο νερό, εκ των οποίων τα πιο συνηθισμένα είναι το Ca2+ και το Mg2+. Τα ιόντα αυτά σχηματίζουν ίζημα και μαζί με ορισμένα ανιόντα, που βρίσκονται στο νερό δημιουργούν επικαθίσεις.
Ο έλεγχος της σκληρότητας στο νερό  έχει μεγάλη σημασία γιατί αποτελεί κριτήριο καταλληλότητας για πολλές χρήσεις των νερών καθώς δείχνει την τάση για σχηματισμό ανθρακικών επικαθήσεων στους λέβητες, τις ψυκτικές δεξαμενές, στις αντιστάσεις των πλυντηρίων και των θερμοσιφώνων καθώς και σε οποιαδήποτε συσκευή χρησιμοποιεί νερό του δικτύου της πόλης.
Τα άλατα συσσωρεύονται στα εσωτερικά των ζωτικών εξαρτημάτων όπως τους πλαστικούς σωλήνες προκαλώντας πολλαπλά προβλήματα. Η ζημιά που προκαλούν τα άλατα την παρατηρείται καθημερινά στο τηλέφωνο του μπάνιου, στον βραστήρα και στις βρύσες. Το πλυντήριο χαλάει πρόωρα και μειώνει την διάρκεια ζωής του καθώς τα άλατα συσσωρεύονται στην αντίσταση, το απορρυπαντικό δεν αποδίδει στα επίπεδα που πρέπει με αποτέλεσμα να μειώνεται η αποδοτικότητα του και να χρειάζεται περισσότερο απορρυπαντικό στην πλύση. Τα άλατα συσσωρεύονται στις ίνες των ρούχων κάνοντάς τα σκληρά. Ο θερμοσίφωνας χάνει την απόδοση του και στο τέλος η αντίσταση του χρειάζεται αλλαγή.

Τα ανθρακικά και τα όξινα ανθρακικά άλατα αυτών των δύο μετάλλων, Ca2+ και το Mg2 αποτελούν την παροδική σκληρότητα του νερού. Η παροδική σκληρότητα ονομάζεται και ανθρακική σκληρότητα και είναι ίση με την ανθρακική αλκαλικότητα. 
Τα χλωριούχα, νιτρικά, θεϊκά, φωσφορικά, πυριτικά και χουμικά άλατα του ασβεστίου και μαγνησίου αποτελούν την μόνιμη σκληρότητα του νερού. 
Το άθροισμα των δύο επιμέρους μεγεθών μας δίνει την ολική σκληρότητα. Δηλαδή Ολική Σκληρότητα = Παροδική Σκληρότητα + Μόνιμη Σκληρότητα 






Η περιοχή μεταξύ 16-20 γαλλικών βαθμών χαρακτηρίζουν πολύ καλό νερό από άποψη σκληρότητας. Η μηδενική σκληρότητα, η παντελής δηλαδή έλλειψη ασβεστίου και μαγνησίου δεν είναι επιθυμητή. Από την άλλη πλευρά η μεγάλη σκληρότητα προκαλεί ελαφρά διάρροια σε όσους πίνουν για πρώτη φορά, ενώ η συνεχής εξωτερική του χρήση μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό στο δέρμα.

Η αποσκλήρυνση του νερού, δηλαδή η αφαίρεση των ανεπιθύμητων αλάτων από το νερό μπορεί να γίνει με αποσκληρυντή, αντίστροφη όσμωση, χημικές διαδικασίες (ιζηματοποίηση), με ηλεκτροδιάλυση ή με περιορισμένη εξάτμιση.
Η πιο ευρέως διαδεδομένη λύση αποτελεί ο αποσκληρυντής. Ο αποσκληρυντής "μαλακώνει" το σκληρό νερό χρησιμοποιώντας μια μέθοδο η οποία λέγεται "ιοντοανταλλαγή". Η ρητίνη είναι ένα οργανικό πολυμερές συνθετικό υπόστρωμα και είναι φορτισμένη με ιόντα νατρίου. Καθώς το σκληρό νερό περνάει μέσα από τη ρητίνη, τα ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου που έχουν πιο δυνατό φορτίο από αυτό των ιόντων του νατρίου, αντικαθιστούν τα ιόντα νατρίου της ρητίνης τα οποία απελευθερώνονται και προστίθενται στο νερό. Όταν η ανταλλαγή φτάσει σε βαθμό 80-85%, απαιτείται η ανανέωση της ρητίνης. Κατά την διαδικασία αυτή, ένα διάλυμα άλμης περνάει μέσα από τη ρητίνη. Η περιεκτικότητα είναι τόσο μεγάλη που τα ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου απομακρύνονται από τη ρητίνη και πηγαίνουν προς την αποχέτευση, ενώ στη ρητίνη επανατοποθετούνται τα ιόντα νατρίου. Το διάλυμα άλμης προέρχεται από τη διάλυση αλατιού σε ένα δοχείο συνδεδεμένο με τον αποσκληρυντή και η διαδικασία ονομάζεται αναγέννηση.




Νιτρικά /Νιτρώδη

Τα νιτρικά και νιτρώδη άλατα  είναι το χημικές ενώσεις του αζώτου με το οξυγόνο ( NΟ3- ή NΟ2-). Προέρχονται κυρίως από την αλόγιστη χρήση λιπασμάτων στις αγροτικές καλλιέργειες, από απόπλυση σηπτικών δεξαμενών λυμάτων και τέλος από την διάβρωση φυσικών πετρωμάτων. Τα νιτρικά εκτός όμως από την μεγάλη οικολογική καταστροφή στις λίμνες και τα ποτάμια, περνούν στο πόσιμο νερό με μεγάλους κινδύνους για την υγεία του ανθρώπου. Όταν μπουν στον ανθρώπινο στομάχι, τα νιτρικά μετατρέπονται σε νιτρώδη και στη συνέχεια κάτω από ειδικές συνθήκες σε νιτροζαμίνες. Οι χημικές αυτές ενώσεις έχουν αναγνωριστεί ως ηπατοτοξικές και έχουν χαρακτηριστεί σαν μια καρκινογενής ομάδα ενώσεων σε πολλά ζωικά είδη. Από τότε υπήρξαν και υπάρχουν αρκετά στοιχεία που συνδέουν τις νιτροζαμίνες και την καρκινογένεση στον άνθρωπο. Στην Ελλάδα και την ΕΕ από το νόμο τα όρια για τα νιτρικά άλατα (NΟ3-) στο πόσιμο νερό είναι 50 mg/L και για τα Νιτρώδη άλατα (NΟ2-) 0,5 mg/L σε συμμόρφωση προς την οδηγία 98/83/ΕΚ. Αντίθετα οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν σαν όριο στα νιτρικά τα 10 mg/L. Στην Αργολίδα από χημικές αναλύσεις που έχουν γίνει κατά καιρούς σε διάφορες περιοχές της, έχει παρατηρηθεί η παρουσία νιτρικών σε αρκετές περιπτώσεις. Η απομάκρυνσή των νιτρικών από το νερό μπορεί να γίνει αποτελεσματικά με μεθόδους όπως η αντίστροφη όσμωση και η απονιτροποίηση.

Αντίστροφη όσμωση

Η αντίστροφη όσμωση (RO) αναπτύχθηκε στα τέλη του 1950 με την συνδρομή της Αμερικανικής Κυβέρνησης, σαν μέθοδος αφαλάτωσης θαλασσινού νερού και μετατροπή του σε πόσιμο στα πολεμικά της πλοία. Η αντίστροφη όσμωση, RO δίκην συντομίας, είναι η αναστροφή της φυσικής διαδικασίας με την οποία η φυσική υγρασία λαμβάνεται από τα ζωντανά κύτταρα. Τα κύτταρα των ριζών των φυτών παραδείγματος χάριν, διαθέτουν ειδικώς διαμορφωμένα κυτταρικά τοιχώματα που επιτρέπουν στο νερό να διέλθει μέσω αυτών. Στην αντίστροφη όσμωση, το νερό με κανονική πίεση αστικού δικτύου διυλίζεται μέσω συνθετικής μεμβράνης. 
Μόνο τα μόρια του ύδατος διαπερνούν το ειδικό υλικό αυτής της μεμβράνης, και συλλέγονται ως απολύτως καθαρό, φιλτραρισμένο, νερό από την άλλη πλευρά. Οι ακαθαρσίες και τα λοιπά επιβλαβή στοιχεία παραμένουν στην αντίθετη πλευρά και απορρίπτονται.
Το σύστημα νερού αντίστροφης όσμωσης μπορεί και κρατά επιβλαβείς παράγοντες του νερού που επηρεάζουν την υγεία όπως βαρέα μέταλλα, άλατα, χλώριο, χημικά, λιπάσματα, παθογόνους μικροοργανισμούς, ιούς, βακτηρίδια ακόμα και ραδιενεργά απόβλητα.



Το σύστημα αντίστροφης όσμωσης είναι η πιο αποτελεσματική λύση για καθαρό και φιλτραρισμένο νερό. Μπορεί να φιλτράρει νερό χρησιμοποιώντας ειδικές μεμβράνες τεχνολογίας 0,0001 – 0,001 μίκρο.  Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται και για την εμφιάλωση νερού (χρησιμοποιώντας μόνο το καθαρό νερό και όχι όλο), επίσης αυτή η τεχνολογία είναι ικανή για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού και την μετατροπή του σε πόσιμο.



Μια εικόνα του μεγέθους των πόρων της μεμβράνης και των βακτηριδίων (bacteria) και ιών (virus) δίνεται στην παρακάτω εικόνα όπου το κόκκινο μικρό σημείο είναι το μέγεθος του πόρου (pore - της οπής - τρύπας) της μεμβράνης.