Technologie wodne

Czystość wody w polskich rzekach na 2004 r.

Źródłem ich zanieczyszczenia są:
    •    pyły i gazy z atmosfery,
    •    ścieki komunalne,
    •    ścieki rolnicze,
    •    ścieki przemysłowe,
    •    ścieki ze śmietnisk komunalnych i innych.
Jedne z groźniejszych związków zawartych w ściekach komunalnych to detergenty, czyli związki wchodzące w skład proszków do prania, mydeł, płynów oraz proszków do mycia, czyszczenia i zmywania
.
Źródłem tychże związków w wodach powierzchniowych są również ścieki z fabryk produkujących środki czystości i z pralni chemicznych. Detergenty gromadzą się w komórkach tkankowych lub błonach komórkowych, gdzie zakłócają przemianę kwasów tłuszczowych i uszkadzają błony, co może prowadzić do obumierania komórki. Długotrwałe przyjmowanie detergentów wywołuje uszkodzenia wątroby i kory nadnerczy, działa szkodliwie na skórę powodując jej wysuszenie, pękanie, podrażnienie i różnego rodzaju egzemy.

Ścieki rolnicze zawierające nawozy sztuczne i pestycydy są również źródłem skażenia wód powierzchniowych. Ponieważ zanieczyszczają one w pierwszej kolejności wody gruntowe i studzienne, zostaną opisane dokładniej w następnym rozdziale.
Źródłem największej ilości najgroźniejszych chemikalii w rzekach i jeziorach są ścieki przemysłowe. Do wód powierzchniowych dostają się zatem tysiące przeróżnych pierwiastków i związków chemicznych, z których większość jest bardzo toksyczna.

Tylko niektóre z nich zostaną omówione w niniejszym rozdziale.

 ARSEN pochodzi głównie z procesów spalania węgla. Arsen i jego związki wykazują bardzo silne działanie toksyczne oraz zdolność kumulowania się w kościach, włosach i wątrobie. Ostre zatrucie arsenem uszkadza centralny układ nerwowy, pokarmowy, oddechowy i skórę. Picie wody o podwyższonej zawartości arsenu zwiększa ryzyko zachorowania na raka skóry.

AZOTANY i AZOTYNY pochodzą głównie z rolnictwa, ale do wód powierzchniowych dostają się również ze ściekami komunalnymi i przemysłowymi. Ich nadmiar może doprowadzić u niemowląt do uduszenia przez sinicę (brak tlenu we krwi). Chroniczne niedotlenienie organizmu u niemowląt i dzieci powoduje opóźnienie rozwoju psychiki lub niedorozwój umysłowy. Podwyższona zawartość azotanów w wodzie pitnej jest u dorosłych przyczyną nadciśnienia tętniczego i zawału serca.

BAR trafia do wód powierzchniowych wraz ze ściekami przemysłowymi lub może być wypłukiwany z podłoża geologicznego. Wszystkie związki baru są dla człowieka bardzo trujące. Działa on toksycznie na centralny układ nerwowy, na mięśnie gładkie oraz na mięsień sercowy. Długotrwałe spożywanie baru powoduje osłabienie, zadyszkę, ślinotok, przyspieszenie akcji serca, zaburzenia w oddawaniu moczu oraz wypadaniu włosów z głowy i brwi.

BENZEN wykrywany w wodach powierzchniowych jest z przemysłu chemicznego, farmaceutycznego i koksowniczego. Benzen jest silnym związkiem rakotwórczym i działa szkodliwie na centralny układ nerwowy. Przy zatruciach chronicznych występują bóle głowy, podniecenie, senność lub bezsenność oraz anemia.

BERYL należy do pierwiastków o silnych właściwościach toksycznych i kancerogennych. Do wód powierzchniowych trafia wraz z opadami pyłów z przemysłu energetycznego.

BOR i jego związki używane są jako środki dezynfekujące, odkażające, wybielające oraz do konserwacji drewna i łatwo dostają się do wód powierzchniowych wraz ze ściekami. 
Bor działa toksycznie na wszystkie rodzaje komórek w organizmie, przy czym najbardziej uszkadza nerki. Przewlekłe działanie boru objawia się brakiem łaknienia, wymiotami, biegunkami, wysypką skórną, łysieniem, drgawkami i niedokrwistością (anemią).

CHLOROFORM występuje w ściekach pochodzących z przemysłu chemicznego. Powstaje również w procesach uzdatniania wody pitnej. Substancja ta zalicza się do silnie toksycznych. Powoduje zaburzenia wzroku, stany oszołomienia i odurzenia, zawroty głowy, nerwobóle, ogólną utratę sił i bóle żołądka, ponadto uszkodzenia i zwyrodnienia wątroby oraz nerek, a także zakłócenia akcji serca. Chloroform zaliczany jest do związków o działaniu rakotwórczym. Działając na skórę wywołuje jej zapalenia i egzemy.

CHLORONAFTALENY znajdują się w wodach pitnych w wyniku niedokładnego oczyszczenia wód powierzchniowych lub jako efekt chlorowania naftalenu podczas dezynfekcji wody chlorem. Chloronaftaleny należą do silnych trucizn, szczególnie niebezpiecznych dla dzieci do szóstego roku życia. Powodują hemolizę krwi oraz zaczopowanie kanalików nerkowych. Są często przyczyną uszkodzenia wątroby, żółtaczki oraz zmian skóry w postaci wysypki.

CYJANKI w wodach powierzchniowych pochodzą przede wszystkim z galwanizerni. Są silnymi truciznami. Chroniczne zatrucia cyjankami powodują bóle głowy, mdłości, zaburzenia akcji serca. Działają szkodliwie na skórę, prowadzą do egzemy, wysypek oraz owrzodzeń.

CZTEROCHLOREK WĘGLA dostaje się do wód powierzchniowych ze ścieków przemysłu chemicznego. Należy on do powszechnie stosowanych rozpuszczalników używanych często w produkcji farb i lakierów. Związek ten ma działanie narkotyczne. Atakuje centralny układ nerwowy, powoduje zaburzenia wzroku, nerwobóle i zaliczany jest do substancji rakotwórczych. Działa ujemnie na wątrobę powodując jej zwyrodnienie i powiększenie. Uszkadza również nerki.

FENOLE w wodach powierzchniowych pochodzą z koksowni. Fenol jest silną trucizną, działa porażająco na układ nerwowy i krążenia. Uszkadza drogi oddechowe, powoduje denaturację (ścinanie) białek, działa silnie na skórę powodując jej bielenie, a później łuszczenie.

FLUOR i jego związki dostają się do wód powierzchniowych z zakładów produkujących nawozy fosforowe, z hut aluminium, z fabryk produkujących sprzęt chłodniczy, z przemysłu kosmetycznego. Jest składnikiem preparatów grzybobójczych i impregnacyjnych do drewna. Fluor należy wprawdzie do mikroelementów potrzebnych do prawidłowego funkcjonowania organizmu, jednakże liczne badania dowodzą jego szkodliwości przy większym spożyciu. Skutkiem nadmiaru fluoru w wodzie są nieżyty żołądka i jelit, ostre zapalenie nerek, uszkodzenia wątroby i mięśnia sercowego. Chroniczne narażenie na wysokie stężenie fluoru prowadzi do cętkowania szkliwa zębów oraz do fluorozy szkieletowej, polegającej na dużych zmianach kostnych. Ponadto wystąpić może kruchość kości, sztywność stawów, niedokrwistość i osłabienie.

KADM w wodach powierzchniowych pochodzi najczęściej z galwanizerni, zakładów chemicznych, metalurgicznych oraz zakładów wzbogacania wody. Źródłem kadmu w wodzie pitnej są również rury wodociągowe wykonane z PCV, w których stabilizatorem są sole kadmu. Z części instalacji wodociągowej wykonanych z mosiądzu, metali lutowniczych oraz rur ocynkowanych woda także wypłukuje kadm. 
Kadm jest pierwiastkiem bardzo toksycznym i zaliczanym do metali śmierci. Metal ten gromadzi się głównie w wątrobie, nerkach, trzustce, tarczycy, kościach i we włosach. W większych ilościach kadm uszkadza mięsień sercowy i jest czynnikiem rakotwórczym. Powoduje zmiany w funkcjonowaniu szpiku kostnego, zaburzenia układu nerwowego oraz deformację kości i szkieletu.

OŁÓW należy do najczęściej spotykanych w wodzie metali ciężkich, a ze względu na jego wysoką toksyczność zaliczany jest do metali śmierci. Ołów znajdujący się w pyłach i dymach przemysłowych dostaje się do wód powierzchniowych wraz z opadami atmosferycznymi. Ogromne ilości ołowiu pochodzą z silnie rozwijającej się motoryzacji, z powłok antykorozyjnych, stosowanych do zabezpieczenia zbiorników na wodę, z rur PCV oraz rur ołowianych do przesyłania wody pitnej. 
Ołów ma właściwości kumulowania się w organizmie człowieka, głównie w kościach. Jest silnym czynnikiem rakotwórczym. Niewielkie dawki ołowiu oddziałują negatywnie na rozwój psychiczny człowieka. Ponadto powoduje zmiany degeneracyjne w łożysku kobiet, co ogranicza prawidłowe odżywianie rozwijającego się płodu i wywołuje wysoką umieralność noworodków. Na skutek zaniku aktywności enzymów utleniających następuje niedotlenienie płodu i noworodków, ich niedorozwój wewnętrzny, rzutujący na późniejszą sprawność fizyczną i umysłową.

Oto najważniejsze skutki uboczne zatrucia ołowiem z wody:
    •    przedwczesny poród
    •    problemy z zachowaniem
    •    nadciśnienie
    •    anemia
    •    utrata słuchu
    •    uszkodzenia nerek
    •    zaburzenia żołądkowe
    •    ograniczenie umysłowe
    •    kłopoty z czytaniem
    •    antysocjalne zachowanie
    •    zaburzenia w uczeniu się
    •    ciągłe rozdrażnienie
    •    karłowatość
    •    nadpobudliwość

RTĘĆ w wodach powierzchniowych może pochodzić z przemysłu chemicznego, elektrotechnicznego, producenci przyrządów pomiarowych, środków leczniczych, środków ochrony roślin oraz katalizatorów. Rtęć pochodzi również z procesów spalania węgla, olejów pędnych, produkcji cementu. Zaliczana jest do metali śmierci. Metal ten oraz jego związki są silnymi truciznami komórkowymi, a skutki ich działania na organizm człowieka nieodwracalne. Najbardziej narażone są mózg i układ nerwowy człowieka. Na skutek jej toksycznego działania w wątrobie występują zmiany chorobowe i bóle. Zatrucie rtęcią u kobiet powoduje poronienie i ma wpływ na życie płodowe dziecka. Rtęć już w małych ilościach powoduje zmiany, które uwidaczniają się w późniejszym okresie jako upośledzenie umysłowe, trudności w nauce, zaburzenia wzroku i słuchu, a także upośledzenie rozwoju fizycznego.

Do substancji stanowiących bardzo poważne zagrożenie dla zdrowia należąWIELOPIERŚCIENIOWE WĘGLOWODORY AROMATYCZNE (WWA), które mają silne rakotwórcze działanie. Wśród około 800 znanych substancji rakotwórczych, WWA stanowią największą grupę, tj. ponad 200 tych związków. W wodach powierzchniowych na terenie Polski wykryto już ponad 100 różnych związków należących do WWA. Źródłem WWA w środowisku są przemysł petrochemiczny, koksowniczy i motoryzacyjny, a ponadto elektrociepłownie, urządzenia grzewcze w gospodarstwach domowych oraz spaliny z samochodów i samolotów. WWA łatwo kumulowane są w organizmie człowieka i dlatego narażenie na najmniejsze dawki może być przyczyną zachorowania. Są czynnikiem rakotwórczym całego układu pokarmowego (najczęściej żołądka). 
W rozdziale tym omówiono tylko wybrane trucizny dostające się wraz ze ściekami do wód powierzchniowych, ponieważ nie sposób mówić o wszystkich.

Na liście tych trucizn znajdują się obecnie tysiące związków chemicznych, które powstają w naszych współczesnych laboratoriach chemicznych.

4.1.1. KLASY CZYSTOŚCI WÓD POWIERZCHNIOWYCH
Morza zasilane są wodami rzek, a te z kolei wodami gruntowymi, do których dostały się zanieczyszczenia w postaci kwaśnych opadów deszczowych. Ponadto deszcze wypłukały pestycydy i nawozy sztuczne z gruntów ornych, wymyły zapylone dachy, ulice i drogi, przepłukały wszystkie śmietniska komunalne itp. To jeszcze nie wszystko, należy pamiętać o ściekach komunalnych, czyli o tym, co wylewamy i wyrzucamy w naszych domach do muszli klozetowych i umywalek. I nie zapominajmy o ściekach przemysłowych, czyli wszelkich odpadach i ściekach płynących z tysięcy fabryk w Polsce, omówionych w podrozdziale 4.1.

Nie zdziwi zatem nikogo, że w tych rzekach i jeziorach znajduje się wszystko:
    1.    Zawiesiny*, takie jak: muł, iły, piasek, humusy, żywe i martwe 
organizmy wodne.
    2.    Bakterie i wirusy.
    3.    Związki chemiczne.

*Zawiesiny w wodzie mają w literaturze fachowej również inne określenia:
- sedymenty
- części lub zanieczyszczenia mechaniczne
- części nierozpuszczone
- osady
- mętność.

 
W zależności od zawartości wyżej wymienionych zanieczyszczeń w rzekach dzieli się je na trzy klasy czystości, a mianowicie:

I klasa czystości
- są to rzeki najczystsze, w których żyją ryby wymagające najczystszych wód, takie jak: pstrąg i sielawa. Tylko rzeki I klasy są według ustawy Ministra Ochrony Środowiska dopuszczone do uzdatniania w zakładach wodociągowych, bowiem tylko tak dobry surowiec daje gwarancję uzyskania dobrej i bezpiecznej wody pitnej;

II klasa czystości -
rzeki gorszej jakości, nie nadają się do uzdatnienia na wodę pitną. Wodę tej kategorii można używać do celów rekreacyjnych (baseny i pływalnie) oraz do hodowli zwierząt;

III klasa czystości - najgorsza jakość wód powierzchniowych. Ta kategoria nadaje się jedynie do przemysłu i rolnictwa.

Zatem podział jasny i logiczny. Czytelniku, czy chciałbyś wiedzieć, jaka jest obecnie jakość wód powierzchniowych w Polsce? Otóż odsetek wód powierzchniowych w poszczególnych kategoriach jest następujący:
I klasa czystości - 1%

II klasa czystości - 6%

III klasa czystości - 33% (Rocznik statystyczny 1998).
To daje razem 40%, a gdzie reszta? Pozostałe 60% to wody, które nie mieszczą się w żadnej z wyżej wymienionych klas, tzw. wody pozaklasowe.

Rys. 13. Klasy czystości wód powierzchniowych w Polsce.

Wody tak zanieczyszczone i zatrute, że ustawodawcy, którzy ustalili powyższą normę kilkanaście lat temu, nie przewidywali pojawienia się jeszcze gorszej jakości rzek. O rzekach pozaklasowych mówi się często, że nie ma w nich bakterii i wirusów - nie ma, bo wytępiła je "chemia".
Czy nasze rzeki zawsze były takie brudne? Z pewnością nie.

Zanim rozwinął się współczesny przemysł, zanim zbudowaliśmy tysiące fabryk i zanim zaczęliśmy stosować chemizację rolnictwa, wszystkie rzeki były czyste. Jeszcze w latach 50. mieliśmy ich niemało, bo 55%.

W jakim tempie ubywało czystych wód w Polsce, pokazuje najlepiej rysunek 14.

Rys. 14. Ilość czystych wód powierzchniowych w Polsce powojennej.

A jak czyste są polskie rzeki obecnie, pokazuje mapka na rysunku 15.

Rys. 15. Czystość głównych rzek w Polsce w 1998 r.

4.1.2. OCZYSZCZANIE WÓD POWIERZCHNIOWYCH W ZAKŁADACH WODOCIĄGOWYCH
Wiemy już, jak daleko jest posunięte zatrucie wód powierzchniowych związkami chemicznymi. Wiemy także, że w Polsce praktycznie nie ma już wód powierzchniowych I klasy czystości, które jako jedyne dopuszczone są do przerobienia w zakładach wodociągowych na wodę pitną i zbyt mało jest wód II klasy.

Z powodu braku czystych wód zmuszeni jesteśmy korzystać ze źródeł III klasy oraz z wód pozaklasowych, których jest obecnie najwięcej (60%!!!). Tak zanieczyszczone wody kierowane są do zakładów wodociągowych w celu oczyszczenia i uzdatnienia na wodę pitną.
Rysunek 16 pokazuje typowy schemat technologiczny zakładu wodociągowego, który następnie zostanie dokładniej opisany.

Etapy przerabiania wody powierzchniowej na wodę pitną
    1.    Sedymentacja.

Woda, najczęściej rzeczna, kierowana jest do dużych stawów sedymentacyjnych, przez które bardzo wolno przepływa. Dzięki temu większość nierozpuszczonych części (sedymentów) jak muł, iły, piasek, humusy itp., które wcześniej pływały w wzburzonej rzece, teraz dzięki grawitacji w naturalny sposób osiądą na dnie tych stawów. W procesie sedymentacji wytrąca się z wody do 70% sedymentów, woda staje się dużo bardziej klarowna niż wcześniej, gdy była jeszcze wodą rzeczną. Pozostałą część sedymentów usunie się w następnych procesach.
    2.    Koagulacja

(inaczej żelowanie). Małe i lekkie części nierozpuszczalne, które nie opadły na dno stawów sedymentacyjnych zostaną wytrącone z wody w inny sposób. Otóż odkryto, że siarczan żelazowo-aluminiowy dodany do mętnej wody zlepia ze sobą pływające w niej zawiesiny tworząc charakterystyczne kłaczki, galaretki. Te kłaczki łatwiej opadną na dno stawów koagulacyjnych albo zostaną skutecznie zatrzymane w procesie następnym - na filtrach mechanicznych. Woda surowa po koagulacji ma już zdecydowanie lepszy wygląd, ale nie jest jeszcze całkowicie klarowna. 
W wielu krajach odstępuje się od stosowania siarczanu żelazowo-aluminiowego jako koagulanta. Przyczyną takiego postępowania jest coraz częstsza we wszystkich krajach choroba Alzheimera, która polega na niszczeniu komórek nerwowych, szczególnie mózgu. Naukowcy z dziedziny medycyny już dawno stwierdzili, że mózg osób chorych na Alzheimera zawiera więcej aluminium niż ludzi zdrowych. Obecne spory polegają tylko na ustaleniu źródła pochodzenia tego groźnego metalu w mózgu. Wyniki naukowców z Wielkiej Brytanii potwierdziły, że nadmiar aluminium znajduje się w pożywieniu, a jego większość dostała się tam wraz z wodą pochodzącą z koagulacji z zastosowaniem siarczanu żelazowo-aluminiowego. W Polsce wszystkie zakłady wodociągowe stosują ten związek w procesie koagulacji.
    3.    Filtry mechaniczne.

W ogromnych filtrach wypełnionych naturalnym materiałem filtracyjnym jakim są piaski i żwiry następuje dokładniejsze i ostateczne oddzielenie od wody sedymentów oraz kłaczków po koagulacyjnych. Woda po przejściu przez te filtry ma klarowny wygląd, ale czy ten ładny wygląd wody po filtrach mechanicznych dowodzi, że jest ona już zdrowa i bezpieczna? A co stało się z setkami związków chemicznych rozpuszczonych w tej wodzie? Gdzie podziała się cała "chemia" pochodząca ze ścieków komunalnych, przemysłowych, rolniczych, ze śmietnisk, motoryzacji itd.? Otóż wszystkie związki rozpuszczone w wodzie dostarczonej do zakładów wodociągowych przeszły przez wszystkie wymienione wcześniej etapy jej oczyszczania. Ba, dodaliśmy do tej "chemicznej zupy" następny związek - siarczan żelazowo-aluminiowy.
Wszystkie poprzednie procesy, czyli sedymentacja, koagulacja oraz filtry mechaniczne służyły tylko i wyłącznie do usunięcia z wody części nierozpuszczonych, które czyniły ją mętną. Paradoksem tych procesów jest to, że usuwają z wody części, które są mało szkodliwe dla naszego zdrowia (piasek, iły itp. jeszcze nikomu nie zaszkodziły). Wygląd wody wprawdzie zdecydowanie poprawił się, ale to, co dzisiaj w niej najgroźniejsze - związki chemiczne - nadal pozostaje. Oprócz związków chemicznych są w niej bakterie i wirusy, które dopiero w końcowym etapie zostaną unieszkodliwione.

4. Dezynfekcja.
Bakterie i wirusy nie zostały zatrzymane w procesie sedymentacji, nie podziałał na nie siarczan żelazowo-aluminiowy, nie powstrzymały ich również filtry mechaniczne. Stąd też ostatnim etapem uzdatniania wody jest jej dezynfekcja, która polega na zahamowaniu dalszego rozwoju bakterii i wirusów. Dezynfekcji nie należy mylić z wyjaławianiem, które powoduje całkowite zabijanie tych drobnoustrojów. 
W procesie dezynfekcji stosowany jest od około 100 lat chlor. Należy tu podkreślić, że wprowadzenie przed wielu laty chloru do dezynfekcji wody zatrzymało szerzenie się epidemii powodowanych wirusami i bakteriami. Jednak warto przy tym wiedzieć, że chlorowanie wody, jak każde lekarstwo, ma również swoje uboczne skutki, takie jak:
a) podrażnienie, suchość i pękanie skóry,
b) obniżenie odporności skóry na zakażenie grzybicami i drożdżycami,
c) marskość wątroby,
d) rak wątroby i nerek,
e) rak pęcherza moczowego i prostnicy,
f) rak piersi, dwunastnicy i żołądka,
g) białaczka,
h) guzy chłonniakowe,
i) nowe związki rakotwórcze pochodzące z reakcji aktywnego chloru z innymi związkami chemicznymi.
Rys. 17. Chlorowanie wody pitnej.

Badania przeprowadzone ostatnio w USA dowodzą, że ludzie, którzy przez wiele lat piją chlorowaną wodę, są bardziej narażani na raka pęcherza moczowego oraz odbytu. Podkreślić należy, że spośród wymienionych wcześniej ujemnych skutków chlorowania wody, najbardziej niebezpieczne są związki rakotwórcze, które powstają w momencie wprowadzenia chloru do wody. Groźne również z tego powodu, że aż sześć tych związków, których istnienie w wodzie pitnej w Polsce jest nam znane, nie występuje w normie dotyczącej wody pitnej. Ponieważ nikt w Polsce nie bada wody pitnej na zawartość tych groźnych związków rakotwórczych (do takich badań zobowiązane są laboratoria w zakładach wodociągowych oraz sanepidy), więc pijemy je w dowolnych ilościach.

W wielu krajach częściej stosowana jest inna metoda dezynfekcji wody polegająca na jej ozonowaniu. Metoda bardziej bezpieczna, jednakże również obarczona skutkami ujemnymi. W Polsce metoda ta ma małe szanse na zastosowanie z dwóch powodów:
    •    ponieważ jest dużo droższa,
    •    ponieważ ozon wytwarzany bezpośrednio w zakładach wodociągowych bardzo szybko wytraca swoją aktywność, stając się nieskuteczny, ze względu na długie i bardzo zaniedbane magistrale wodociągowe.
Przedstawiona wyżej technologia oczyszczania wody w zakładach wodociągowych nie zmieniła się od wieku. Przy coraz większym zużyciu wody pitnej i gospodarczej i stale rosnącym jej zanieczyszczeniu, zakłady wodociągowe są po prostu nieprzystosowane do takiego jej uzdatniania, jakiego oczekiwaliby konsumenci.

Gdy powstawały 100 lat temu, przerabiały zupełnie inny surowiec - wtedy wszystkie rzeki były chemicznie czyste.
 Istnieje jeszcze jeden ważny argument, który tłumaczy, dlaczego w wielu krajach rezygnuje się z produkcji wody pitnej w zakładach wodociągowych.
W tym miejscu należy wyjaśnić, że niemałe ilości wody, które te zakłady produkują dzielone są, w zależności od ich przeznaczenia, na dwie kategorie:
    1.    Woda pitna - czyli woda przeznaczona do picia;
    2.    Woda gospodarcza - czyli woda, którą wykorzysta się w różnych zakładach przemysłowych do procesów produkcyjnych (nie każda fabryka posiada własne ujęcie wody), w mieście do zmywania ulic w lecie, mycia samochodów itp., a w domach do zmywania naczyń, higieny osobistej, WC, mycia okien, podlewania ogródków itp.
Przykładów wody gospodarczej możemy wymieniać jeszcze wiele, co nie jest konieczne, bowiem definicja jest jasna - jest to woda używana do wszystkich innych celów poza piciem. Jednak należy wiedzieć, że jest to ciągle ta sama woda; pochodzi z tego samego źródła i tłoczona jest do odbiorców tymi samymi rurociągami. I tylko jej ostateczne spożytkowanie zdecyduje, czy nazwiemy ją pitną, czy też gospodarczą. Problem polega na tym, że wszędzie na świecie zużycie wody gospodarczej rośnie zdecydowanie szybciej niż zużycie wody pitnej. W Polsce liczby świadczące o zużyciu obu rodzajów tych wód są wyjątkowo krytyczne, bowiem z produkowanej wody pitnej i gospodarczej, pitna stanowi tylko 0,3% (!!!). Innymi słowy na 300 litrów produkowanej w krajowych zakładach wodociągowych wody tylko jeden litr zostanie wypity, a pozostała część, tj. 299 litrów posłuży do wszystkich innych celów jako woda gospodarcza. I ponieważ jest to dokładnie ta sama woda, zatem zakłady wodociągowe zmuszone są również wodę gospodarczą czyścić do poziomu wody pitnej.

Rys. 18. Tylko 0,3% produkowanej w Polsce wody pitnej jest wypijane.
Zatem wodą pitną myjemy nasze samochody, podlewamy ogródki domowe lub trawniki w mieście, zmywamy okna i podłogi, używamy w ubikacjach. Czy rzeczywiście stać nas na taki luksus?

4.1.3 WTÓRNE ZANIECZYSZCZENIE WODY PITNEJ W PRZEWODACH WODOCIĄGOWYCH
Przeznaczona dla ludności woda pitna z zakładów wodociągowych jest rozprowadzana różnego rodzaju rurociągami, które nie powinny wpływać ujemnie na jej jakość. Jednakże z materiałów, z których zbudowany jest system rozdzielczy, przenikają do wody różne substancje zmieniające jej właściwości i wpływające szkodliwie na zdrowie jej konsumenta.

Główną przyczyną zmian jakości przesyłanej wody jest korozja instalacji wodociągowych, która powoduje:

    •    zmianę koloru wody i przebarwienia urządzeń sanitarnych oraz bielizny,
    •    owstawanie zawiesin produktów korozji i zatykanie się instalacji,
    •    owstawanie metalicznego posmaku wody,
    •    zrost toksyczności wody poprzez zawartość nadmiernych ilości ołowiu, kadmu, miedzi, chlorku winylu lub innych substancji.
Do transportu dużych ilości wody pitnej i gospodarczej do poszczególnych dzielnic i osiedli stosuje się rury żeliwne, cementowo-azbestowe lub z tworzyw sztucznych. Natomiast do przesyłania mniejszych ilości wody w budynkach używane są rury z ołowiu, żeliwa, stali ocynkowanej, miedzi lub tworzyw sztucznych.
Do produkcji wszelkiego rodzaju armatury, połączeń rur, zaworów itd. stosuje się najczęściej mosiądz. Aluminium używane jest do pokrywania wewnętrznych ścianek rur i zbiorników, natomiast do montażu instalacji wodnych stosuje się różne metale lutownicze i asfalty, a do zabezpieczeń farby i lakiery. Wszystkie te substancje również wpływają na pogorszenie jakości przesyłanej wody. Omówimy zatem kolejno różne rodzaje rur wodnych oraz ujemne skutki ich użytkowania.
Żeliwo jest jednym z najstarszych materiałów stosowanych w ostatnim stuleciu do transportu wody.

Agresywne wody mające styczność z tym metalem powodują jego szybką korozję, dlatego magistrale, których planowana trwałość wynosiła 30 lat, są często po paru latach do wymiany. W niektórych regionach Polski agresywna woda "zjada" w ciągu jednego roku 2 mm ścian tych rur. Do wody przenika żelazo, które w nadmiernych ilościach jest przyczyną wszelkich chorób przewodu pokarmowego. Miękkie i kwaśne wody są w rurach żeliwnych łatwo zabarwiane, co odbija się na jakości wody do picia, kąpieli, prania itd. Wżery w rurach żeliwnych będące wynikiem korozji przyczyniają się łatwo do tworzenia się w nich kamienia. Bardzo szybko rury tracą swoją gładkość, a w miejscach korozji coraz łatwiej powstaje kamień, na którym zatrzymują się zanieczyszczenia znajdujące się w wodzie i wskutek tego rury zatykają się. 
W ostatnich latach coraz częściej montuje się w Polsce magistrale do transportu wody pitnej zbudowane z polichlorku winylu (PVC). Głównymi zaletami tych rur są ich lekkość, odporność na korozję oraz gładkość powierzchni, która przeciwdziała zarastaniu przewodów osadami. Niestety, z rur PVC przenikają do wody zawarte w nich monomery, stabilizatory, substancje pomocnicze i rozpuszczalniki, które mają właściwości toksyczne (związki ołowiu), a nawet rakotwórcze (chlorek winylu). Wyniki badań przeprowadzonych w USA, Wielkiej Brytanii i w Niemczech dowiodły wysokiej groźby chorób rakotwórczych, spowodowanych nadmiarem chlorku winylu w wodzie pitnej. W skład rur PVC wchodzi przede wszystkim węgiel, wodór i chlor, z czego ten ostatni stanowi aż 60% wagi tego tworzywa. Produkcja rur z PVC jest nadzwyczaj tania, co jest powodem ich wyjątkowej popularności pomimo dowiedzionych przez naukowców zagrożeń. Niebezpieczeństwa wynikające ze stosowania polichlorku winylu w bezpośrednim kontakcie z żywnością i ciałem człowieka wynikają głównie z obecności rakotwórczego monomeru i użycia stabilizatorów zawierających ołów, kadm i bar. Używanie tych stabilizatorów jest zabronione do produkcji wyrobów stykających się bezpośrednio z żywnością, ale wolno je używać do produkcji rur wodnych z PVC. 
Uwaga: u osób narażonych na działanie chlorku winylu rak może ujawnić się dopiero po 25 latach.

Paradoksem jest również fakt, że przy stosowaniu nowoczesnych (?!) rur z polichlorku winylu mamy również do czynienia z ołowiem. Ten metal ciężki zaliczany do metali śmierci wydziela się z rur PVC i przenika bezpośrednio do wody.
 Wiele organizacji ekologicznych i konsumenckich występuje przeciwko produkcji i stosowaniu rur wodnych z PVC, ponieważ:
    •  wytwarzane są z chloru, który stanowi bombę ekologiczną,
    •  zawierają rakotwórczy monomer - chlorek winylu,
    •  przenikają z nich do wody, oprócz monomerów, toksyczne metale, szczególnie ołów.
Rys. 19. Nowoczesne rury wodne z PVC mają tylko ładny wygląd

Rur cementowo-azbestowych nie wolno stosować do transportu wody pitnej dopiero od niedawna, kiedy stwierdzono rakotwórcze działanie azbestu. Zanim dokonano tego odkrycia, położono w latach sześćdziesiątych w Polsce około 25 tysięcy kilometrów takich rur, których do dzisiaj nie wymieniono.
Azbest jest minerałem występującym w postaci włóknistych skupień. Jego obecność w wodzie przyczynia się do powstawania chorób nowotworowych. Azbest przedostaje się do wody w przypadkach korozji cementu tworzącego spoinę rur cementowo-azbestowych oraz podczas awarii tych rur. Ponadto azbest z wody może być wdychany po wyschnięciu wypranej bielizny lub zmywanej powierzchni mebli, podłóg, okien itd. Wdychanie azbestu prowadzi do przewlekłej i nieuleczalnej choroby zwanej pylicą azbestową. 
Ołów jest od ponad 30 lat zakazanym materiałem do produkcji instalacji wodociągowych. Metal ten, zaliczony do metali śmierci, jest przyczyną nieodwracalnych uszkodzeń mózgu, zwłaszcza u dzieci i młodzieży. Powoduje wypaczanie charakteru oraz zahamowania rozwojowe, sprzyja przestępczości nieletnich i dorosłych. "Im więcej ołowiu, tym mniej rozumu" - to zdanie jest często powtarzane w krajach zachodnich, a odnosi się do ołowiu zawartego w wodzie.

Rys. 20. Im więcej ołowiu, tym mniej rozumu.
Już dawno odkryto, że ołów używany w czasach rzymskich jako podstawowy materiał do rur wodociągowych oraz naczyń kuchennych był bezpośrednio przyczyną upadku imperium rzymskiego. 
Obecny zakaz produkcji i sprzedaży rur ołowianych wcale nie oznacza, że ich nie stosuje się.

Rys. 21. Skorodowane rury ołowiane.

 Rury ołowiane powszechnie używane przed II wojną światową, a także po wojnie do lat 60. stanowią nadal niemałą część naszych domowych instalacji wodociągowych. Ołów stosowany jest powszechnie do uszczelnienia rur żeliwnych tworzących magistrale wodne. Znaczne ilości ołowiu wydzielają się z zaworów oraz armatur wykonanych z niektórych stopów mosiądzu. O ołowiu zawartym w wodach powierzchniowych piszemy w podrozdziale 4.1.
Stal ocynkowana jest szeroko stosowana do produkcji rur zarówno do transportu zimnej, jak i gorącej wody. Jednak cynkowe powłoki nie chronią całkowicie przed korozją, gdyż mogą rozpuścić się w ciągu kilku lat, a wówczas pewne ilości cynku oraz żelaza przedostają się do wody. Nadmiar cynku w wodzie wywołuje powstanie przykrego metalicznego smaku, który dyskwalifikuje ją jako wodę pitną.
Wraz z cynkiem rozpuszczają się w wodzie również inne składniki znajdujące się w powłoce cynkowej, w tym ołów i kadm.

Na podstawie wieloletnich badań i obserwacji stwierdzono, że główną przyczyną przedwczesnej korozji stalowych rur ocynkowanych jest obecność w rurociągu elementów wykonanych z miedzi lub jej stopów, dlatego też przy montażu sieci wodociągowej nie powinno się łączyć wyrobów wykonanych z tych dwóch metali.
 

Miedziane rury stosowane do instalacji wodnych w domach są ostatnio w modzie. Mają one oczywiście swoje zalety w porównaniu z innymi materiałami. Jednakże nie brakuje im wad szczególnie w polskich warunkach, gdzie transportują wyjątkowo agresywne wody. Zatrucie miedzią jest częstą przyczyną, nie dającej się wyjaśnić, bezpłodności, gdyż prowadzi do zaburzeń w mózgu, narusza bilans miedziowo-cynkowy. Ponadto hamuje jajeczkowanie, powoduje powstawanie guzów i cyst w obrębie macicy, jajowodów i jajników, co rówmież utrudnia zapłodnienie. W wyższych stężeniach miedź może wywoływać raka, a w organizmie matki ma szkodliwy wpływ na rozwój mózgu dziecka, u którego mogą pojawić się wady rozwojowe, a w wieku szkolnym dziecko ma trudności z nauką.
Nadmiar miedzi niszczy witaminę C w skórze, co prowadzi do jej napięcia i utraty elastyczności. U kobiet wypadają włosy, u mężczyzn występuje przedwczesne łysienie. Paznokcie stają się cienkie i łamliwe. Ostatnie badania naukowców potwierdzają związek miedzi w wodzie pitnej z hemolizą (rozpad czerwonych krwinek), schizofrenią, nudnościami, biegunką i żółtaczką. Udowodniono związek nadmiaru miedzi w wodzie z niedoborem cynku w organizmie człowieka, gdyż w takich sytuacjach utrudnione jest wyraźnie wchłanianie cynku z pożywienia. W następstwie pojawiają się zaburzenia metaboliczne, które poważnie przeszkadzają w rozmaitych procesach komórkowych. Konsekwencją niedoboru cynku jest karłowatość, zaburzenia rozwojowe w obrębie układu krążenia i utrata zmysłu smaku. Nadmiar miedzi w wodzie można łatwo stwierdzić po następujących sygnałach:
    •    niebieski kolor wody płynącej z kranu,
    •    niebiesko-zielony kolor osadów płynących wraz z wodą,
    •    zabarwiona na niebiesko bielizna po praniu,
    •    zdychanie rybek w akwariach,
    •    pojawianie się brązowych plam na twarzy,
    •    utrata elastyczności skóry,
    •    pojawienie się na skórze białych plamek po opalaniu.

Rys. 22. Nowoczesne rury miedziane nie są pozbawione wad.
Obecnie stwierdza się trzy główne przyczyny wypłukiwania miedzi z rur, doprowadzających wodę do gospodarstw domowych:
    1.    Rozpuszczanie miedzi przez agresywną wodę.
    2.    Uziemienie przewodu elektrycznego przez podłączenie do rury miedzianej, które powoduje elektrolizę i jej rozpuszczanie.
    3.    Rozmnażanie się i tworzenie na wewnętrznych ściankach rury biofilmu z bakterii żywiących się brudem z wody, w efekcie czego powstają polimery zdolne do tworzenia ładunku elektrycznego, który powoduje korozję rur.
Mosiądze stosowane do wyrobu zaworów, złączek oraz elementów urządzeń pomiarowych i armatury są stopami miedzi i cynku z dodatkiem ołowiu. Mosiądz ulega korozji przez rozpuszczenie i wymywanie z niego cynku. 
Do łączenia instalacji wodociągowych wykonanych z różnych metali używa się różnych metali lutowniczych. Zabrania się jedynie stosować lutów ołowiowo-cynkowych, z których przedostają się do wody ołów i kadm.
Aluminium wykorzystywane jest jako wewnętrzne zabezpieczenie rur i zbiorników. Trwałość rur pokrytych aluminium jest porównywalna z trwałością rur ocynkowanych, jednakże metal ten nie jest dostatecznie odporny na korozje w wodach agresywnych i chlorowanych. Nadmiar aluminium w wodzie zmienia jej barwę, podnosi mętność i wyraźnie pogarsza smak.

Do powłok antykorozyjnych używa się również innych materiałów, jak: asfalty, farby, lakiery lub tworzywa sztuczne. Ostatnio zabroniono używać do tych celów zabezpieczenia smołami ze względu na zawarte w nich związki rakotwórcze oraz intensywny zapach. Rury zabezpieczane tymi materiałami mogą źle wpływać na jakość wody.

Rys. 23. Asfalt używany do uszczelniania rur.
Osobnym źródłem zanieczyszczenia i skażenia rur wodociągowych są bakterie i wirusy, których ogromne ilości różnych gatunków znajduje się we wszystkich wodach powierzchniowych, gdzie mają doskonałe warunki do życia i rozmnażania się. Wody powierzchniowe uzdatniane w zakładach na wodę pitną są wprawdzie poddawane dezynfekcji (najczęściej chlorem), to jednak taka obróbka wody nie eliminuje całkowicie mikroorganizmów z wody. Ponadto zbyt małe dawki chloru u wyjścia wody z zakładów jej uzdatniania oraz jej przepływ na zbyt duże odległości (zupełny spadek aktywności chloru) powodują, że bakterie w wodzie zaczynają ponownie rozmnażać się w gwałtowny sposób. 
W efekcie tworzą one na wewnętrznych ściankach instalacji biofilm, który jest przyczyną pogorszenia smaku wody oraz powstawania "kożucha" na jej powierzchni. Fragmenty biofilmu są łatwo odrywane od powierzchni wewnętrznej rur, szczególnie w przypadkach awarii lub napraw, wymiany odcinków rur, ich płukania, wstrzymania i wznowienia przepływu wody, zmian jej prędkości. Jeżeli bakterie mnożące się w rurociągach wodnych nie zostaną zniszczone odpowiednią dawką chloru, mogą stać się niebezpieczne dla zdrowia ludzi.

Następny rozdział 4.2. WODY GRUNTOWE

Jak poradzić sobie z twardą wodą proponujemy 2 rozwiązania link poniżej:
Technologia uzdatniania wody nowoczesnym urządzeniem Vulcan lub Stacja Zmiękczania Wody na Jonitach