Του Παναγιώτη Τσιριγώτη *
Ένα «Σύστημα Παραγωγής Πόσιμου Νερού» πρέπει να συνδυάζει εκείνες τις Τεχνικές Καθαρισμού που αντιστοιχούν στους υπάρχοντες και αναμενόμενους ρύπους του νερού, αλλά και στις ανάγκες κάθε καταναλωτή, ποιοτικές και ποσοτικές. Για παράδειγμα, η παρουσία, στην οικογένεια του καταναλωτή, καρδιοπαθούς ή υπερτασικού ατόμου επιβάλλει νερό με πολύ χαμηλό νάτριο ή η παρουσία βρεφών επιβάλλει προστασία από τα νιτρικά ιόντα, κ.ο.κ.
Ορολογία
Η κατάταξη που ακολουθεί βοηθάει κάθε ενδιαφερόμενο να εξοικειωθεί με τεχνικούς όρους και έννοιες που αναφέρονται στα τεχνικά φυλλάδια. Πρέπει να γίνει αντιληπτό ότι η Τεχνολογία Πόσιμου Νερού είναι ένας τεράστιος εξειδικευμένος επιστημονικός κλάδος, πολύ ογκώδης, που χρειάζεται μεγάλη έκταση για να αναλυθεί.
• Καταβύθιση Precipitation
• Μηχανική διήθηση Sentiment Filtration
• Μικροδιήθηση Microfiltration (MF)
• Υπερδιήθηση Ultrafiltration (UF)
• Νανοδιήθηση Nanofiltration (NF)
• Αντίστροφη όσμωση Reverse osmosis (RO)
• Φίλτρα ενεργού άνθρακα Active Carbon (AC)
• Επιλεκτική οξειδοαναγωγή Redoxidation (KDF)
• Βιο-κατάλυση Biocatalysis (BIO)
• Ιονοεναλλαγή Ion exchange (IE)
• Υπεριώδης ακτινοβολία Ultra Violet (UV)
• Οξείδωση (Αέρα, Οζον) Oxidation (Air,Ozon)
• Χλωρίωση (Υγρή/Ξηρή) Chlorination (D/S)
• Αποχλωρίωση Dechlorination
• Φίλτρα πολλαπλού μέσου Multimedia filters
• Εμπλουτισμός ιόντων Mineralization
• Αποσκλήρυνση Softening
• Μηχανική διήθηση (Φιλτράρισμα) Sediment filter
Κατά τη διαδικασία της Μηχανικής Διήθησης επιτυγχάνεται η απομάκρυνση αιωρούμενων σωματιδίων (Λάσπη, ?μμος, Σκουριές, κλπ) συνήθως έως μεγέθους 1μm. Το νερό υποχρεώνεται να περάσει μέσα από πορώδη υλικά, με κανάλια (τρύπες) διέλευσης που συγκρατούν σωματίδια μέχρι το μέγεθος 1μm.
Ανάλογα με τα χρησιμοποιούμενα μέσα, έχουμε διάφορα μηχανικά φίλτρα διαύγασης του νερού: Φίλτρα άμμου (πυριτικής άμμου, γης διατόμων, κ.α.), Φίλτρα χάρτου (όπως αυτά που βλέπουμε στις καφετιέρες), Φίλτρα Υφάσματος (σακκόφιλτρα, φιλτροπρέσσες, κλπ), Φίλτρα Νήματος (νήμα περιτυλιγμένο σε στρώμα), Φίλτρα Πορώδους Μάζης (κεραμικά, πλαστικά, κλπ).
Τα φίλτρα αυτά συχνά είναι πλενόμενα, δηλαδή μπορούν να καθαριστούν με έκλυση ή αντίστροφη ροή. Στα σπίτια χρησιμοποιούνται φίλτρα πολυπροπυλενίου ΡΡ (σε νήμα ή πορώδη μάζα), μέσα σε διαφανή ή αδιαφανή κάψουλα (Housing). Οι αντικαθιστάμενες, όταν γεμίσουν ρύπους, κασέτες/ φυσίγγια (Cartridges) χαρακτηρίζονται από τρία μεγέθη:
α) Τα μικρά (μ) που επιτυγχάνουν το φιλτράρισμα και έχουμε συνήθως 200μ, 100μ, 50μ, 25μ, 10μ, 5μ, 1μ.
β) Τη διάμετρο και το ύψος του κελύφους, μετρημένο σε ίντσες, π.χ. 10?? Χ 2 3/8 ?? ή 20?? Χ 4?? ή 5?? Χ 2,5?? κλπ.
γ) Την παροχή σε Lit/min ή gpm (γαλόνια ανά λίτρο). Αυτό είναι ένα πολύ σημαντικό μέγεθος στα φίλτρα διήθησης και γενικά στα φίλτρα, και σε συνδυασμό με την πτώση πίεσης ΔΡ, σε atm ή m H2O, που απαιτούν για να πετύχουν αυτή την παροχή, καθορίζουν την ανάγκη σε πίεση για την λειτουργία ενός συστήματος καθαρισμού.
Φίλτρα Μηχανικής Διήθησης
Υπερδιήθηση (Ultrafiltration UF)
Στην υπερδιήθηση το νερό υποχρεώνεται να περάσει μέσα από μεμβράνες ή πορώδη/ κοκκώδη στρώματα, συσσωματωμένα σε μορφή πλάκας, σωλήνα ή μεμβράνης, αρκετά πυκνά, ώστε να κατακρατούν σωματίδια με διάσταση από 0,1 έως 0,01 μm.
Τα φίλτρα υπερδιηθησης UF είναι κατά πολύ μικρότερη από τα κοινά φίλτρα sediment τα οποία φιλτράρουν έως 1μm και λίγο μεγαλύτερη από τις «οπές» της αντίστροφης όσμωσης, που είναι της τάξεως των 0,001μm.
Για να επιτευχθεί αυτό χρειάζεται πίεση στο νερό, που πάντως είναι μικρότερη των 10 ατμοσφαιρών. Συνήθως η πίεση 3-5 ατμόσφαιρες του δικτύου επαρκεί. Με τη μέθοδο αυτή μπορούμε να διαχωρίσουμε κύστες και μικροοργανισμούς, οργανικά μόρια με μεγάλο μοριακό βάρος (τοξίνες, κλπ), ιούς, πρωτεΐνες, κ.α. .
Η Υπερδιήθηση έχει πολύ καλά αποτελέσματα στο χλωριωμένο νερό των Δικτύων μεγάλων πόλεων με σοβαρότατη προστασία από τις διερχόμενες κύστες, ιούς και τα χλωριο-θανατωμένα βακτηρίδια. Σαν μεμβράνες χρησιμοποιούνται διάφορα υλικά (κεραμικά, συνθετικές ύλες και υλικά με βάση τον ενεργό άνθρακα, όπου και λειτουργούν πολλαπλά).
Στην Υπερδιήθηση δεν απομακρύνονται, δεν διαχωρίζονται ανιόντα ή κατιόντα, ούτε τα συνήθη οργανικά μόρια με μοριακό βάρος κάτω από 1000D.
Το νερό διατηρεί το σύνολο των διαλυμένων μεταλλικών αλάτων, καθώς και τα Βαρέα Ιόντα, εάν υπάρχουν (αυτά μπορούν να κατακρατηθούν με άλλο μέσο).
Ένα μεγάλο πλεονέκτημα της υπερδιήθησης είναι η οικονομία στο νερό, καθώς το κλάσμα του νερού που χρησιμοποιείται για έκπλυση είναι ασήμαντο.
Μεμβράνη υπερδιήθησης
(Αντίστροφη όσμωση Reverse Osmosis RO)
Το νερό, που περιέχει διαλυμένα ιόντα, πολικά οργανικά ενυδατωμένα ιόντα και, γενικά, σωματίδια , υποχρεώνεται να περάσει μέσα από μια ειδική ημι-περατή μεμβράνη, με την άσκηση πίεσης και την αντίστοιχη δαπάνη ενέργειας. Όσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα σε διαλυμένες ουσίες (μεγάλη συγκέντρωση), τόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση που χρειάζεται να εφαρμόσουμε για να πετύχουμε την διέλευση από την μεμβράνη και τον διαχωρισμό του καθαρού νερού.
Για παράδειγμα, ενώ σε ένα απλά υφάλμυρο νερό, με περιεκτικότητα 6000 TDS σε άλατα, αρκεί μια πίεση 16 ατμοσφαιρών για να λειτουργήσει μια μεμβράνη, στην περίπτωση θαλασσινού νερού με περιεκτικότητα 38.000 TDS απαιτείται μια πίεση 68 ατμοσφαιρών για ικανοποιητική λειτουργία.
Για την προσεγγιστική ενημέρωση, λέμε ότι το σύνηθες νερό των δικτύων με τους γνωστούς ρύπους (Αρσενικό, Βαρέα Μέταλλα, ?λατα, κλπ.) μπορεί να υποστεί καθαρισμό με Αντίστροφη Όσμωση, η πίεση που απαιτείται σε μια τέτοια περίπτωση είναι της τάξεως των 5-8 ατμοσφαιρών (γι? αυτό χρειάζεται συνήθως αντλία booster).
Με την μέθοδο της Αντίστροφης Όσμωσης μπορούμε επίσης να καθαρίσουμε και τα συνήθη υφάλμυρα νερά, σε αυτήν την περίπτωση η πίεση που χρειάζεται το σύστημα φτάνει τις 15-20 ατμόσφαιρες, Τέλος η ίδια μέθοδος χρησιμοποιείται και για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού, μόνο που η απαιτούμενη πίεση φτάνει τις 60-65 ατμόσφαιρες.
Η Αντίστροφη Όσμωση είναι η πλέον αποτελεσματική μέθοδος για την απομάκρυνση πάρα πολλών ρύπων και όλων των Βαρέων Μετάλλων.
Πρέπει να έχουμε υπόψη μας ότι η αντίστροφη όσμωση δεν αντιμετωπίζει το υπολειμματικό χλώριο της χλωρίωσης των Δικτύων ούτε τα καρκινογόνα υποπροϊόντα της χλωρίωσης, πολύ δε περισσότερο, επειδή οι μεμβράνες καταστρέφονται από το χλώριο, πρέπει να προηγείται πλήρης αποχλωρίωση.
Μεμβράνη αντίστροφης όσμωσης
( Προσρόφηση ενεργού άνθρακα)
Active Carbon Filters
PAC: Powder Active Carbon (Σκόνη Ενεργού ?νθρακα)
GAC: Granular Active Carbon (Κοκκώδης Ενεργός ?νθρακας)
EAC: Extruded Active Carbon (Εξηλασμένος Ενεργός ?νθρακας)
Ο ενεργός άνθρακας (ειδική μορφή άνθρακα), με πάρα πολύ ανεπτυγμένη και πτυχωμένη επιφάνεια (για παράδειγμα, μπορεί να έχει ανάπτυγμα 100 τετραγωνικά μέτρα μια ποσότητα βάρους 10 γραμμαρίων), έχει την ικανότητα να απορροφά επιλεκτικά από το νερό ορισμένες ενώσεις, κατά προτίμηση ομοιοπολικές και οργανικές ενώσεις, όπως το ελεύθερο χλώριο Cl2, τα καρκινογόνα υποπροϊόντα της χλωρίωσης του νερού, τετραχλωράνθρακα, χλωροφόρμιο, φυτοφάρμακα και άλλες οργανικές ενώσεις.
Ο ενεργός άνθρακας είναι το μόνο αποτελεσματικό μέσο που διαθέτουμε για ομοιοπολικά και μη ενυδατούμενα μη πολικά μόρια, για αυτό είναι πάντα ένα από τα στάδια κατεργασίας σε όλα τα φίλτρα καθαρισμού.
Ο ενεργός άνθρακας δεν προσροφά και δεν απομακρύνει μεταλλικά ιόντα ή ανιόντα, τοξικά βαρέα μέταλλα, κλπ. αυτό το κάνουν άλλες διαδικασίες, άλλες μέθοδοι διαχωρισμού. Έτσι, τα φίλτρα που βασίζονται στον ενεργό άνθρακα καλύπτουν ένα είδος ρύπων μόνο.
Βασικό χαρακτηριστικό του ενεργού άνθρακα είναι ο «κορεσμός» του με ρύπους, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να αντικαθίσταται στον σωστό χρόνο ή να εκπλενεται στα εκπλενόμενα φίλτρα. Επειδή στις κατακρατούμενες οργανικές ύλες στον ενεργό άνθρακα αναπτύσσονται μικροοργανισμοί, πολύ επιτυχής είναι η προσθήκη KDF 55 ή Αργύρου. Η προσθήκη αυτή παρεμποδίζει βιο-καταλυτικά την ανάπτυξη μικροοργανισμών στα φίλτρα.
Η τεχνολογία καθαρισμού του πόσιμου νερού χρησιμοποιεί τον ενεργό άνθρακα σε διάφορες μορφές, που αναφέρονται πιο πάνω (σκόνη, κοκκώδης, εξελασμένος κ.λ.π.).
Ενεργός άνθρακας σε σκόνη
Επιλεκτική οξειδοαναγωγή & Βιο-Κατάλυση
(Μεταλλικά κράματα KDF, Zn, Ag, κλπ.)
Μέσα στο νερό, τα βαρέα μέταλλα έχουν μορφή ιόντων, δηλαδή φορτισμένων σωματιδίων, και ακριβώς αυτή η μορφή των ιόντων, π.χ. εξασθενές χρώμιο, δισθενής μόλυβδος, κλπ., είναι η τοξική μορφή του μετάλλου. Εάν γίνει αναγωγή του ιόντος στο ουδέτερο άτομο, παύει αμέσως η τοξική δράση. Ανάλογα ισχύουν για ανιόντα και για οργανικά μεγαλομόρια.
Ορισμένα κράματα ή μέταλλα, όπως ο Ag, Cu, Zn, κλπ., σε διασπορά, είτε σε μορφή κόνεως, είτε διασκορπισμένα σε ενεργό άνθρακα CAG ή σε κεραμικό υλικό, λειτουργούν οξειδοαναγωγικά και βιο-καταλυτικά, με αποτέλεσμα να έχουν ικανότητες απομάκρυνσης βαρέων μετάλλων, σιδήρου, μαγγανίου, εξασθενούς χρωμίου, θειούχων, υδροθείου, χλωρίου, βρωμίου, κ.α.
Παράλληλα, βιοκαταλυτικά καταστρέφουν μικροοργανισμούς που αναπτύσσονται στον ενεργό άνθρακα. Με εξαίρεση τον άργυρο, που είναι μάλλον βραχύβιος σε δράση, τα συστήματα με KDF-55 και KDF-85 είναι μακρόβια, αποτελεσματικά και εκπλενόμενα- αναγεννόμενα, με μεγάλο εύρος δράσεως.
Όταν οι συγκεντρώσεις των ρύπων δεν είναι υπερβολικά υψηλές, τα συστήματα αυτά είναι πολύ αποτελεσματικά, κυρίως στα νερά των δικτύων μεγαλουπόλεων και πόλεων με χλωρίωση.
Τα συστήματα KDF, σε συνδυασμό με GAC και υπερδιήθηση, έχουν δώσει εξαιρετικά αποτελέσματα σε δύσκολα νερά που έχουν πολλαπλούς ρύπους (χλώριο, χλωροπαράγωγα, βαρέα μέταλλα, θειούχα, μικροβιακό φορτίο), αρκεί οι συγκεντρώσεις των ρύπων να μην είναι υπερβολικά μεγάλες, οπότε η μόνη, απόλυτα αποτελεσματική και ασφαλής μέθοδος που απομένει είναι η Αντίστροφη Όσμωση.
Αποστείρωση με υπεριώδη ακτινοβολία (UV)
Εκτός από τους ανόργανους και οργανικούς ρύπους, που πρέπει να απομακρύνονται, υπάρχουν και οι ζωντανοί βιολογικοί ρύποι (βακτηρίδια, μικροοργανισμοί, κλπ) που πρέπει να εξουδετερωθούν, δηλαδή να νεκρωθούν, και το νερό να απολυμανθεί.
Η υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απολύμανση του νερού. Για να συμβεί αυτό χρησιμοποιούνται ειδικές λάμπες ατμών υδραργύρου.
Το σύστημα αποστείρωσης με υπεριώδη ακτινοβολία χρησιμοποιείται (σε συνδυασμό με άλλα συστήματα επεξεργασίας νερού), κυρίως, σε εξοχικές κατοικίες, όταν τα συστήματα επεξεργασίας νερού μένουν ανενεργά για μεγάλο χρονικό διάστημα, οπότε και δημιουργούνται μικροοργανισμοί και βακτηρίδια, τα οποία και καταστρέφονται μόλις το σύστημα επαναλειτουργήσει, από την υπεριώδη ακτινοβολία. Γενικά, η επεξεργασία του νερού με Αντίστροφη Όσμωση είναι σκόπιμο να κλείνει με μια μεταεπεξεργασία αποστείρωσης που βασίζεται είτε σε υπεριώδη ακτινοβολία (UV) είτε σε υπερδιήθηση (UF) είτε, ακόμη, απλά σε στάδιο ενεργού άνθρακα (post carbon filter).
Λάμπες υπεριώδους ακτινοβολίας
Επιλογή του συστήματος καθαρισμού πόσιμου νερού. Η επιλογή του κατάλληλου συστήματος καθαρισμού πόσιμου νερού είναι ένα ζήτημα που εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως: η προέλευση του νερού που θέλουμε να καθαρίσουμε, δηλαδή η ποιότητα του νερού εισαγωγής, η μεταβλητότητα στο ρυπογόνο φορτίο και οι κατηγορίες του ρύπου. Ακολουθεί η ποιότητα του παραγόμενου νερού που χρειάζεται ή που επιθυμεί να εξασφαλίσει ο καταναλωτής-πελάτης.
Δηλαδή μας ενδιαφέρει να αποβάλουμε την μυρωδιά του χλωρίου ή και να αφαιρέσουμε κάποια αιωρούμενα στερεά ή και να καθαρίσουμε κάθε τοξικό χημικό ή και τα ιόντα των βαρέων μετάλλων που πιθανολογούνται αλλά δεν ελέγχονται, ή και να μειώσουμε ή και να εξαλείψουμε την αλάτωση και την σκληρότητα, κ.α.). Ακόμα, η ποσότητα του φιλτραρισμένου νερού που χρειάζεται, σε στιγμιαία, ημερήσια και μηνιαία ζήτηση. Επίσης, για τι χρήση προορίζεται το παραγόμενο νερό, δηλαδή το θέλουμε μόνο για να πίνουμε και να μαγειρεύουμε ή για όλη την κουζίνα ή για το μπάνιο ή να προστατέψουμε όλο το σπίτι.
Ειδικά ζητήματα υγείας που υπάρχουν, ενδεχόμενα, και που χρειάζεται ειδική προστασία του καταναλωτή (υψηλή αρτηριακή πίεση / μείωση ιόντων νατρίου, καρδιοπάθειες / ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου, προβλήματα νεφρών, κλπ.). Επίσης η ύπαρξη μικρών παιδιών, εγκύων ή βρεφών στην οικογένεια του καταναλωτή-πελάτη. Το κόστος ανά παραγόμενο λίτρο πόσιμου νερού σε σύγκριση με το κόστος του εμφιαλωμένου νερού (χωρίς να συνυπολογίζουμε την ταλαιπωρία μετάβασης στο κατάστημα /σούπερ μάρκετ για την αγορά του εμφιαλωμένου νερού και την μόλυνση του περιβάλλοντος από τις άδειες πλαστικές μπουκάλες και το πρόβλημα της διακίνησης του εμφιαλωμένου νερού, μακριά από τον ήλιο, κάτω από τους 18 °C, ημερομηνία λήξης, κ.α.).
Οι τεχνολογίες απολύμανσης και ανακάθαρσης του νερού, που έχουν επιστημονικά αξιολογηθεί και αναγνωρισθεί είναι πολλές. Κάθε μια από αυτές έχει συγκεκριμένη λειτουργία και δεν είναι γενικής εφαρμογής για το σύνολο των προβλημάτων. Ο βέλτιστος συνδυασμός αυτών των τεχνολογιών και η διαστασιολόγηση των παραμέτρων, σε σχέση με την ειδική περίπτωση κάθε καταναλωτή-πελάτη, είναι το ζητούμενο και όχι να υποχρεώνεται ο καταναλωτής-πελάτης να προμηθεύεται ακατάλληλο, για την περίπτωση του, σύστημα.
* Ο κ. Παναγιώτης Τσιριγώτης είναι διευθύνων σύμβουλος στην Aqua-Tek.
