Aplikace technologie reverzní osmózy pro hromadné zásobování

Tento článek poukazuje na výhody použití reverzní osmózy při úpravě vody pro hromadné zásobování. Jako konkrétní příklad aplikace reverzní osmózy byla vybrána úpravna vody v obci Jesenice u města Sedlčany, kde analýzy vstupní vody vykazovaly zvýšený obsah dusičnanů, chloridů a radonu.

Firma G-servis Praha s.r.o. zabývající se komplexními dodávkami úpraven vody byla vybrána jako dodavatel technologie úpravy vody na odstraňování dusičnanů. Při navrhování optimální technologie pro odstraňování dusičnanů z vody je třeba věnovat pozornost i následujícím parametrům. Jedná se zejména o dusitany, chloridy a sírany. Při výběru technologie je nezbytné dodržet všechny legislativní požadavky (Vyhl.č.37/2001 Sb. o hygienických požadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s pitnou vodou a na úpravu vody, zákon č.258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví). Firma G-servis Praha vlastní posouzení o zdravotní bezpečnosti jednotlivých materiálů přicházející do kontaktu s pitnou vodou.

V současné době jsou k odstraňování dusičnanů z vody nejčastěji používány technologie iontové výměny a reverzní osmózy. Proces iontové výměny je založen na volbě vhodného ionexu. Pro odstraňování dusičnanů se používá silně bazický anex, který pracuje zejména v chloridovém cyklu. Odstraňování dusičnanů pomocí iontové výměny je vhodné pouze v případě nižších koncentrací chloridů a síranů. V opačném případě koncentrace chloridů v upravené vodě překročí limit uvedený ve vyhlášce pro pitnou vodu (Vyhl. č. 252/2004 Sb.). Současně při vyšších koncentracích síranů nemusí dojít k účinnému odstraňování dusičnanů z vody, protože v první třetině procesu dochází prioritně k výměně síranů před dusičnany. Je rovněž nutné mít k dispozici řešení pro likvidaci upotřebených regeneračních roztoků, tj. likvidace s jinými odpadními vodami. Pokud je třeba se zabývat těmito roztoky zvlášť, vzrůstají provozní náklady na tuto technologii.

Druhou nejčastěji používanou technologií při odstraňování dusičnanů je reverzní osmóza. Je vhodná zejména při úpravě vod s vyššími koncentracemi chloridů a síranů individuální i pro hromadné zásobování. V poslední době se tato technologie stále více dostává do popředí, i přes oprávněné námitky hygienických stanic, že touto technologií dochází k demineralizaci vody. Tento problém lze vyřešit směšováním upravené vody (permeátu) se surovou vodou. Směšovací poměr je volen tak, aby upravená voda splňovala všechny požadavky na pitnou vodu uvedené ve Vyhl. č.252/2004 Sb. a doporučené hodnoty koncentrací vápníku a hořčíku. Odpadní voda (koncentrát), která vzniká při proplachu membrán je odváděna rovněž speciálním potrubím buď přímo do kanalizace nebo při dodržení určitých podmínek je možné ji vypouštět do recipientu.

Obě tyto technologie mají své výhody i nevýhody. I přes stále se zdokonalující průmyslové  ionexy a způsoby dvojité regenerace, jejichž cílem je omezení nárůstu chloridů v upravené vodě, se na výsluní dostává reverzní osmóza to zejména vlivem snižujících se investičních nákladů,  přijatelných provozních nákladů a stále se zvyšující výtěžnosti modulů reverzní osmózy.

Původní požadavek zákazníka byl definován jako kombinace technologie pracující na principech iontové výměny pro odstraňování dusičnanů a intenzivní aerace pro snížení obsahu radonu. Po celkovém zhodnocení původně plánované technologie a po konzultaci se zadavatelem bylo rozhodnuto nahradit technologii  iontové výměny reverzní osmózou.

Pro zařazení reverzní osmózy se řešitelský tým rozhodl z následujících důvodů:
-    minimální požadavky na údržbu
-    dosažení optimálního složení upravené vody
-    nižší provozní náklady ve srovnání s iontovou výměnou

Stručný popis technologie

Obec Jesenice je zásobována podzemní vodou  ze dvou zdrojů (dvě vrtané studny). Surová voda je čerpadly ve vrtu přiváděna do hlavové části stripovací věže, kde dochází k odradonování. Před stripovací kolonou je zařazeno dávkování roztoku chlornanu sodného, čímž je zajištěna primární dezinfekce vody. Upravovaná voda je po průchodu kolonou samospádem svedena do akumulační nádrže předupravené vody, v níž jsou umístěny plovákové spínače. Ty řídí chod čerpadel ve vrtech a chod ventilátoru stripovací kolony. Z akumulační části je voda čerpána podávacím čerpadlem (druhé čerpadlo slouží jako záložní v případě poruchy prvního) přes tlakovou nádobu na reverzní osmózu. Za tlakovou nádobou je zařazen sáčkový filtr, ve kterém se zachytí mechanické nečistoty větší jak 100 um. Za sáčkovým filtrem se potrubí rozděluje na dvě větve. Jedna větev je vedena na reverzní osmózu a druhá je vedena mimo reverzní osmózu a slouží ke směšování předupravené vody s demineralizovanou vodou z reverzní osmózy. Při průtoku reverzní osmózou protéká voda přes polopropustné membrány, na kterých jsou z  90 – 99 % zadrženy látky rozpuštěné ve vodě. Upravená voda (permeát) je směšována s předupravenou vodou tak, aby byly splněny všechny požadavky na kvalitu pitné vody. Odpadní voda (koncentrát) je odváděna do odpadní jímky. Závěrečným stupněm úpravy vody je dávkování roztoku chlornanu sodného pro bakteriologické zabezpečení upravené vody.  Úpravna vody je navržena na výkon 6,2 m3/hod.

Koncem roku 2004 bylo vydáno rozhodnutí o povolení do zkušebního provozu. Podle průběžných rozborů vzorků upravené vody bylo ve všech ukazatelích dosaženo požadovaných limitů. Navržená technologie  zajišťuje kvalitní vodu určenou pro pitné účely. Výrazně vyšší zájem o dodání a instalaci reverzně osmotické filtrace v posledních dvou letech je důkazem budoucnosti této technologie.

Ing. Petr Sasín