TRDA VODA - PROBLEMI IN REŠITVE

V pitni vodi so raztopljene različne snovi, katerih količina in vrsta je odvisna od področja kjer voda izvira in od kemične sestave podlage preko katere teče. Trdota je posledica prisotnosti predvsem kalcijevih in magnezijevih karbonatov in sulfatov v vodi. Kalcijev karbonat CaCO₃ je v vodi slabo topljiv in se v obliki usedline izloči iz vode, MgCO₃ pa je topljiv in le počasi hidrolizira. V odvisnosti od koncentracije teh soli so vode bolj ali manj trde. Najbolj pogosto trdoto vode izražamo kot vsebnost CaCO₃ v vodi, v uporabi pa je več različnih lestvic oz.načinov:

Preračun trdotnih lestvic

°dH °e °fH ppm mmol/l
Nemške stopinje 1°dH = 1 1,253 1,78 17,8 0,1783
Angleške stopinje 1°e = 0,798 1 1,43 14,3 0,142
Francoske stopinje 1°fH = 0,560 0,702 1 10 0,1
Ameriške stopinje 1 ppm = 0,056 0,07 0,1 1 0,01
mmol/l 1 mmol/l = 5,6 7,02 10,00 100,0 1

Če si poleg teh lestvic predstavljamo, da se zaradi vsebnosti drugih raztopljenih snovi v vodi, različnega pH-ja (kislosti/bazičnosti) in različne temperature tudi pri enakih vsebnostih CaCO3 v vodi »trdota » vode obnaša različno, potem razumemo zakaj do danes stroka še ni jasno določila kaj je to trda oz.mehka voda. Vsi pa dobro razumemo posledice »trde« vode, to je odlaganje tako imenovanega apnenca ali kotlovca v ceveh, pipah, wc školjkah, umivalnikih, grelcih, strojih, posodah, kozarcih...ali pa vsaj kot zmanjšanje penjenja mila, zobne paste in drugih čistil.

V Sloveniji v praksi uporabljamo Nemške stopinje, najpogosteje pa trdoto vode opisujemo:

LESTVICA TRDOTE VODE

*VIr: Lenntech, 2021. 

Preprost znak, da je voda trda je, da se milo in zobna pasta ne penita dovolj, njihova poraba in poraba drugih detergentov je večja. Na kozarcih in pri kuhanju ostane na stenah ali na dnu posode bela obroba, katero odstranimo le s težka ali s pomočjo čistil. Mrežice na vodovodnih pipah so pogosto obložene, curki vode pa so neenakomerni. Obloge apnenca povzročajo največje probleme pri grelnikih vode, saj se stroški za ogrevanje vode povečujejo, pa tudi življenjska doba grelnikov je krajša.

Reševanje problema vodnega kamna je predvsem odvisno od tega za kaj vodo uporabljamo. Če voda prvenstveno ni namenjena pitju in pripravi hrane ampak predvsem za hlajenje, napajanje, delovanje strojev in naprav se poslužujemo kemičnega mehčanja vode, ki je od vseh načinov najbolj učinkovito in dejansko iz vode odstrani CaCO3. To, tako imenovano ionsko izmenjavo predstavlja posoda z ionsko maso, posoda s soljo in programator z ventili. Voda iz vodovodnega orežja teče preko ionske mase (običajo so to zrnca posebne smole), kalcijevi in magnezijevi ioni pa se nanjo vežejo. Programator (glede na prednastavljen čas ali volumen vode) navadno med 2 in 3 uro ponoči sproži spiranje te mase s slano vodo iz druge posode, kalcijevi in magnezijevi ioni pa pri tem preidejo na NaCl. Pri tem procesu regeneracije ionske mase se porablja električna energija, sol in voda. Ionski izmenjevalci morajo biti glede na trdoto in porabo vode primerno dimenzionirani, zelo pa je zaželjeno, da se so opremljeni tudi z napravo za dezinfekcijo vode, sicer so bakterije v ionski masi praktično neizbežen pojav. Boljše naprave so opremljene tudi z by-pass ventili, ki z mešanjem obdelane in surove vode omogočajo nastavljanje trdote vode ki jo uporabljamo, vedno pa je potreben še mehanski filter pred samim ionskim izmenjevalcem. Kemična sestava obdelane vode se pri procesu ionske izmenjave spremeni, saj se v vodo namesto kalcijevih in magnezijevih ionov izločijo H+, Na+ ali OH-, ki so bili prej vezani na ionski izmenjevalnik.

Za mehčanje tople oz. sanitarne vode, ki se navadno ne uporablja za prehrano, najpogosteje zaradi cenenosti uporabljamo polifosfatne mehčalnike, ti pa so lahko v obliki kristalov, prahu ali v tekočem stanju. Pri posodah s kristali je izločanje P2O5 ali drugega mehčala precej neenakomerno, kadar je ta v obliki prahu dozirne naprave poskrbijo za enakomernejšo porazdelitev, vodovodni števci ki merijo količino pretečene vode in preko impulzov krmilijo dozirno črpalko, ki v vodo brizga kapljice mehčala pa to nalogo opravijo najbolje. Mehčala v vodi zavirajo rast kristalov in izločanje apnenca, vendar so običajno učinkovite le do temperatur okrog 45 stopinj Celzija, redka več. Sicer naj bi bile količine mehčalnih sredstev v vodi v okviru dovoljenih vrednosti od 1 do 5mg/L vode, vendar je s tem kemična sestava vode že spremenjena. Slabost tega postopka je, da fosfati povzročajo evtrofikacijo in tako posredno zmanjšujejo privlačnost oziroma uporabnost površinskih voda. To je bil tudi razlog, da so fosfate v pralnih praških zamenjali z drugimi spojinami (NTA - nitrilotriocetna kislina). Fosfati v pralnih praških so imeli nalogo nase vezati Ca in Mg ione, da le-ti ne bi zmanjševali učinka detergentov.

Kristalni polifosfati Prašni samodozirni polifosfatni mečalniki Impulzni števci in dozirne črpalke

Za vodo ki se uporablja tudi ali predvsem za pitje in pripravo hrane pa največkrat uporabljamo tako naprave za fizikalne obdelavo vode, saj le te ne spremenijo kemične sestave vode temveč le njihove fizikalne lastnosti. Največkrat so to naprave s parmanentnimi magneti, ki začasno namagnetijo raztopljene delce raznih snovi v vodi, na te delce pa se pripojijo kalcijevi in magnezijevi ioni in skupaj z njimi potujejo z vodo naprej.

Združevanje ionov soli okrog namagnetenih jeder Neobdelana voda Obdelana voda

Tudi v primeru ko voda izhlapi, ostanki vodnega kamna niso v obliki trdih belih lis, ampak finega, enakomernega belega prahu, ki se zlahka obriše brez uporabe čistil. Renomirani proizvajalci so po večletnih raziskavah in v sodelovanju s univerzami in inštituti odkrili zapletene zakonitosti magnetne obdelave vode, ter v skladu s tem izdelali magnete naprave za fizikalno obdelavo vode. Vendar le pravilno usmerjena in močna magnetna polja pri pravilnih hitrostih vode skozi napravo dajejo zadovoljive rezultate, kar se je potrdilo predvsem v industriji, kjer so rezultati merljivi in dokazljivi. Danes magnetno obdelavo vode uporabljajo praktično vsa avtomobilska podjetja, ladjarji, industrija pijač itd. Množica malih posnemovalcev, ki so v teh napravah videli le magnet in ga zaradi lažje montaže postavili kar na cev v industriji praviloma ni imelo uspeha, pri hišni uporabi pa je bila učinkovitost bolj spretnost interpretacije prodajalca, kot pa dejanskih učinkov teh naprav. Na trgu se pojavljajo tudi različne nove, alternative metode, vendar se te elektromagnetne obdelave, indukcijske zanke, prenos informacij, ultrazvočno mehčanje, oscilacijsko mehčanje itd. v praksi niso uveljavile.

Primeri različnih »alternativnih« metod za obdelavo vode

Še najbližje praktični uporabi je nova metoda spreminjanja lastnosti vodnega kamna z zbiranja kalcijevih in magnezijevih ionov okrog posebne mase natančno oblikovanih jeder, ki zaradi površinskih napetosti in negativnega naboja privlačijo pozitivne kalcijeve in magnezijeve ione toliko časa, da ti presežejo določeno kritično maso, takrat pa se v zbrani v obliki gruč odlepijo in z vodo potujejo naprej. S tem se prosto jedro očisti in začne zbirati nov »paket«. Nemško, neodvisno združenje strokovnjakov za vodo DVGW je metodo ocenilo kot zelo uspešno, sama metoda pa ne potrebuje električne energije, soli in vode za izpiranje. Kemična sestava vode ostaja enaka, postopek pa je učinkovit do temperature 60ºC, za višje temperature pa se uporablja termično odpornejšo maso.