Czy zmiękczacze regenerowane solą mają wpływ na oczyszczalnie ścieków?

Ścieki z regeneracji jonitów przy zmiękczaniu i demineralizacji wody mają bardzo duży wpływ na środowisko wodne. Najpowszechniej występującymi ściekami zasolonymi w przemyśle są ścieki z regeneracji jonitów przy zmiękczaniu i demineralizacji wody. Głównym źródłem tych ścieków są kotłownie, elektrownie, elektrociepłownie oraz zakłady produkcyjne. Do całości ścieków należy dodać wszystkie domy korzystające ze stacji zmiękczania. 

Ponadto znaczny ładunek soli wprowadzany jest przez wody (ścieki) potrawienne, głównie z hut. Na podstawie orientacyjnych szacunków, uwzględniających z jednej strony ilość ścieków przemysłowych (bez wód pochłodniczych) oraz ich zasolenie, a z drugiej strony zużycie przez przemysł NaCl, HCl i H2SO4, można przyjąć, że zakłady przemysłowe wprowadzają do wód ładunek soli wahający się w granicach 400 000 – 800 000 ton rocznie. Coraz częściej wskazuje się, że wzrost zasolenia ścieków może być wynikiem problemów związanych właśnie z zagospodarowaniem koncentratów powstających podczas demineralizacji i odsalania wody. 

Wody zasolone nie mogą być wykorzystywane ani w rolnictwie ani w przemyśle, a ich oczyszczanie jest bardzo trudne i wymaga znacznego nakładu kosztów. Poza tym, nadmierne stężenie soli w rzekach, po zrzucie ścieków zasolonych, niszczy ich faunę i florę, powoduje korozję instalacji przemysłowych, zakładów korzystających z takiej wody, a także korozję sieci wodociągowych i kanalizacyjnych. 

Podwyższone zasolenie wody może wpływać na populację mikroorganizmów realizujących proces biologicznego oczyszczania ścieków. Niewiele zwierząt lub roślin na kuli ziemskiej toleruje jednocześnie warunki środowiska zasolonego lub niezasolonego. Oddziaływanie chlorków zasadniczo wiąże się ze zmianami ciśnienia osmotycznego. Zakłóca ono czynności fizjologiczne mikroorganizmów, w tym mechanizmy transportu przez błony komórkowe, przy czym chlorki w zasadzie nie podlegają reakcją biochemicznym. Poza tym, znaczne zasolenie wody skutkuje pogorszeniem efektywności usuwania związków organicznych ze ścieków. Doniesienia literaturowe dotyczące procesów nitryfikacji i denitryfikacji w ściekach silnie zasolonych nie są całkowicie jednoznaczne. Większość badań wskazuje na dużą zdolność aklimatyzacji tych procesów przy zasoleniu chlorkami rzędu 10 kg Cl-/m3. Taki zakres tolerancji wynika z większej wrażliwości bakterii nitryfikacyjnych, podczas gdy organizmy denitryfikujące wykazują wyższą odporność na podwyższone zasolenie ścieków.

Zupełnie inaczej wygląda problem zasolenia ścieków przy coraz częściej i powszechnie wdrażanej technice wzmożonego biologicznego usuwania fosforu. Wykazano możliwość bardzo silnej inhibicji procesu wzmożonego biologicznego usuwania fosforu już przy stosunkowo niewielkim zasoleniu ścieków. Odnotowano wzmożone usuwanie fosforanów jedynie przy względnie niskiej zawartości chlorku sodu, tj. 0,03% – 0,1%. Przy wzroście stężenia NaCl od 0% - 6% obserwuje się znaczne pogorszenie efektywności procesu (z 84% do 22%). 

Oprócz tego, udowodniono, że stężenie jonów sodu powyżej 3500 g/m3 znacznie ogranicza procesy anaerobowe, a stężenie jonów chlorkowych powyżej 180 g/m3 hamuje proces nitryfikacji. Typowe stężenie jonów sodu i jonów chlorkowych w solance poregeneracyjnej wynosi odpowiednio 6 000 g/m3 i 10 000 g/m3. 

Procesy wstępnego oczyszczania ścieków zachodzące w szambie mogą być zakłócone przez obecność dużej ilości soli (2 kg/tydzień). 

Wyliczymy dla zmiękczacza domowego ilość soli do regeneracji na uzyskanie 1 m3 wody zmiękczonej przy twardości 20 °N. Uwaga! nie ma znaczenia jaki zakupisz zmiękczacz w środku jest zawsze żywica kationitowa, która potrzebuje takiej samej dawki soli do regeneracji. 

System zmiękczania w którym zastosowano 28,3 litra złoża silnie kwaśnego kationitu posiada pojemność jonowymienną minimalną 20,000 grains. Minimalna pojemność jonowymienna jest tak wyliczona, aby zużywać minimalną ilość soli do regeneracji. Aby zregenerować 28 litrów złoża potrzebujemy dokładnie 2,7 kg soli. 

Z objętości 28 litrów złoża (nasz model WGTT30) przy twardości 20 °N uzyskamy 3,7 m3 wody miękkiej i zużyjemy 2,7 kg soli. Każdy 1 metr sześcienny miękkiej wody to przedostanie się do środowiska wodnego  0,72 kg soli. Jeżeli średnio rodzina w wolno stojącym domu zużywa 12 m3 wody miesięcznie to zużywa 8,64 kg soli.
  

 

Obserwuje się wówczas wyraźną tendencję do rozwarstwiania się ścieków i rozrastania na powierzchni słonego kożucha, co jest bardzo niekorzystne z punktu widzenia eksploatacji tych urządzeń. Niektórzy producenci systemów oczyszczania ścieków wręcz zawierają w gwarancji klauzulę zakazującą oczyszczania ścieków zawierających solanki po regeneracyjne. 

Obecność słonych ścieków powoduje spadek wydajności oczyszczalni ścieków. Aktualnie szacuje się, że obecność solanki w ściekach może nawet potroić koszty inwestycyjne i eksploatacyjne systemu oczyszczania ścieków – pogorszeniu ulega wydajność procesów oczyszczania jak i szybciej zużywają się instalacje. 

Nadmierne zasolenie wód przedostających się do środowiska naturalnego powoduje pogorszenie jakości wód podziemnych, co z kolei wpływa negatywnie m. in. na plony. 

Celem stosowania zmiękczaczy regenerowanych solą jest wyprodukowanie wody miękkiej, czyli takiej, która charakteryzuje się niskim stężeniem minerałów i lekko kwaśnym odczynem. Niestety zbyt miękka woda ma negatywny wpływ na organizm ludzki – w przeciwieństwie do wody twardej, która na ogół ma obojętny lub pozytywny wpływ. Dlatego też nie jest wskazane zmiękczanie twardej wody spożywczej. Badania wskazują, że śmiertelność z powodu chorób naczyniowych jest większa u osób pijących wodę miękką. Również występuje zależność pomiędzy ciśnieniem tętniczym a twardością wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Picie wody zmiękczonej na jonicie regenerowanym solą przez ludzi na diecie niskosodowej może być bardzo szkodliwe ze względu na obecność jonów sodu, które podczas zmiękczania zastąpiły jony wapnia i magnezu. Poza tym, wody miękkie sprzyjają rozwojowi procesu korozji w przewodach wodociągowych oraz łatwiej wypłukują metale ciężkie (miedź, ołów) z instalacji sanitarnych, zwłaszcza po podgrzaniu wody. Uznaje się, że wyprodukowanie 1000 litrów wody miękkiej omawianą metodą powoduje powstanie ok. 100 litrów zasolonych ścieków. 

Ze względu na powstawanie zasolonych ścieków, wysokich kosztów ich oczyszczania, ich oddziaływania na zasoby wody słodkiej i ilość plonów, jak również na zdrowie konsumentów, w Stanach Zjednoczonych coraz częściej zabrania się stosowania zmiękczaczy regenerowanych solą.
Na razie zakazy te są wprowadzane lokalnie i leżą w gestii lokalnych władz i samorządów. Zakazy takie wprowadzono w stanach Kalifornia, Michigan, Connecticut, Texas, Massachusetts i dotyczą zarówno używania jak i instalowania nowych zmiękczaczy regenerowanych solą. Kalifornia jest pionierem w stosowaniu tego zakazu, a wynika to z dużej gęstości zaludnienia na obszarach dotkniętych niedoborem wody słodkiej. W Santa Clara już w 1961 roku wprowadzono całkowity zakaz stosowania automatycznych zmiękczaczy regenerowanych solą w przemyśle, a od 2003 roku również zakaz ich instalowania w nowych domach. Od 2005 roku lokalne społeczności tego stanu mają prawo na swoim terenie zabronić używania tego typu zmiękczaczy. Do sierpnia 2014 roku 25 społeczności tego stanu wdrożyło ten zakaz. Czasami wynika to z wysokości kar nakładanych za przekroczenie norm jakości oczyszczonych ścieków, a czasami wynika z protestów farmerów, których uprawy są niszczone przez zasolenie wód gruntowych. 

Obecnie w Europie nie wprowadzono zakazu stosowania soli do regeneracji zmiękczaczy, ale widząc z jaką szybkością wprowadza się go w USA, można przypuszczać, że mając na uwadze szeroko pojętą ochronę środowiska, kwestią czasu będzie rezygnacja z tej metody zmiękczania na rzecz metod alternatywnych. 

Obecnie istnieją na rynku od 2 lat systemy alternatywne w zamian stacji zmiękczania jonitowych. Systemy firmy IMPULS TECH Sp. z o.o. nie potrzebują soli do regeneracji a efekt końcowy jest podobny. Dlaczego ludzie kupują stacje zmiękczania wody? Twarda woda potrafi nie jednego wyprowadzić z równowagi a tym bardziej te osoby, które sprzątają. Przy stosowaniu systemu IMPULS pozbywasz się osadów z kamienia który jest w przepływie cały czas usuwany do kanalizacji. 

Zobacz dział systemy impulsowe przeciwdziałające osadzaniu się kamienia z twardej wody. 

 

 

ARTYKUŁY 

Tagi

Masz pytanie?
Szukasz porady,
lub konsultacji?

Szybki kontakt

Zapraszamy do
naszego salonu
wystawienniczego:

Wrocław

ul. Nowowiejska 71

Słownik pojęć
o tematyce
technologii wodnej