Predúprava vody pred UV dezinfekciou: zákal, železo, mangán a UV priepustnosť

UV dezinfekcia môže byť účinnou bariérou proti mikroorganizmom vo vode, ale jej výsledok nezávisí iba od výkonu UV žiariča. Dôležitá je aj kvalita vody, ktorá cez zariadenie preteká.

Zákal, pevné častice alebo látky ovplyvňujúce priechod UV žiarenia môžu zhoršiť podmienky dezinfekcie alebo podporovať zanášanie zariadenia. Preto sa pred výberom UV systému nemá automaticky predpokladať, že stačí namontovať mechanický filter a zaň UV zariadenie.

Prvým krokom je zistiť, aká voda do UV systému skutočne vstupuje.

Prečo je kvalita vody pred UV dôležitá

UV dezinfekcia funguje tak, že voda prechádza ožarovacou komorou a mikroorganizmy sú vystavené ultrafialovému žiareniu.

Aby bol proces spoľahlivý, musí sa k mikroorganizmom dostať dostatočné množstvo UV energie. To ovplyvňuje viac faktorov:

• kvalita a optická priepustnosť vody,
• zákal a množstvo suspendovaných častíc,
• prietok vody cez zariadenie,
• výkon a stav UV žiariča,
• čistota kremennej trubice,
• konštrukcia a validované prevádzkové podmienky konkrétneho zariadenia.

Preto nemožno vhodnosť vody pre UV posúdiť iba pohľadom na to, či je voda číra.

WHO pristupuje k bezpečnosti pitnej vody ako k systému viacerých kontrolných bariér od zdroja až po spotrebiteľa. Samotná jedna technológia nemá nahrádzať kontrolu zdroja, správnu úpravu a prevádzkový dohľad. 

Ako zákal ovplyvňuje UV dezinfekciu

Zákal znamená, že voda obsahuje drobné častice, ktoré rozptyľujú svetlo. Môže ísť napríklad o:

• íl a jemný sediment,
• produkty korózie,
• vyzrážané zlúčeniny železa,
• organické častice,
• ďalšie suspendované látky.

Pri UV dezinfekcii nie je problémom iba samotné číslo vyjadrujúce zákal. Dôležitá je aj veľkosť, charakter a zloženie častíc.

Niektoré častice môžu UV žiarenie absorbovať alebo rozptyľovať. Mikroorganizmus zachytený v častici alebo v jej blízkosti preto nemusí byť vystavený rovnakým podmienkam ako mikroorganizmus vo vode bez významného zákalu.

Z tohto dôvodu sa vysoký alebo premenlivý zákal nemá riešiť iba výberom výkonnejšej UV jednotky. Najskôr treba zistiť jeho príčinu a podľa nej navrhnúť vhodnú filtráciu alebo inú predúpravu.

Mechanický filter pred UV: áno, ale nie automaticky rovnaký

Mechanická filtrácia je pred UV systémami bežná, pretože môže zachytávať piesok, hrdzu, sediment a ďalšie pevné nečistoty.

Neexistuje však jedna univerzálna filtračná jemnosť vhodná pre každú vodu a každé UV zariadenie.

Výber závisí od:

• charakteru a množstva nečistôt,
• požadovaného prietoku,
• tlakovej straty na filtri,
• možnosti spätného preplachu alebo výmeny vložiek,
• ďalších stupňov úpravy,
• požiadaviek konkrétneho UV systému.

Ak voda obsahuje rozpustené železo, mangán alebo iné látky, ktoré sa neskôr vyzrážajú, samotná sedimentačná vložka nemusí problém vyriešiť.

Prečo je pred UV dôležité železo

Železo môže byť vo vode prítomné v rôznych formách. Voda zo studne môže byť pri odbere na pohľad číra a sfarbenie alebo usadeniny sa objavia až po kontakte so vzduchom alebo po oxidácii.

To je pre UV systém dôležité z dvoch dôvodov.

Po prvé, vznikajúce častice môžu zvyšovať zákal a meniť optické vlastnosti vody.

Po druhé, zlúčeniny železa sa môžu usadzovať na povrchu kremennej trubice. Takáto vrstva vytvára bariéru medzi UV žiaričom a vodou a môže znižovať množstvo UV energie, ktoré sa dostáva do vody.

Technické podklady US EPA uvádzajú železo, mangán, tvrdosť, pH a ďalšie parametre medzi faktormi relevantnými pri posudzovaní potenciálu zanášania UV zariadenia. Samotné zanášanie je pritom komplexný jav a nemožno ho predpovedať iba z jedného parametra. 

Podobne treba hodnotiť aj mangán

Mangán môže pri vhodných podmienkach oxidovať a vytvárať tmavé usadeniny alebo častice.

Aj tu platí, že samotná UV dezinfekcia mangán z vody neodstraňuje.

Ak je koncentrácia alebo forma mangánu problematická pre konkrétnu zostavu, treba riešiť mangán pred UV zariadenímvhodnou technológiou a až následne zaradiť UV ako mikrobiologickú bariéru.

Konkrétnu hranicu koncentrácie však nemožno stanoviť jedným číslom platným pre všetky UV zariadenia. Pri návrhu treba rešpektovať dokumentáciu konkrétneho systému a skutočné vlastnosti vody.

Čo znamená UV transmisia – UVT

Pri návrhu UV dezinfekcie sa možno stretnúť s pojmom UV transmisia, často označovaným skratkou UVT.

Vyjadruje, aká časť UV žiarenia pri definovaných podmienkach prejde cez vrstvu vody.

Jednoducho povedané:

dve vody môžu byť na pohľad rovnako číre, ale pre UV žiarenie nemusia byť rovnako priehľadné.

UVT môže byť ovplyvnená látkami, ktoré absorbujú UV žiarenie, aj keď nevytvárajú výrazný viditeľný zákal.

Preto vizuálne hodnotenie vody nenahrádza technické posúdenie jej vlastností.

Pri zariadeniach, pri ktorých výrobca alebo validácia stanovuje minimálnu UVT, treba túto požiadavku dodržať. Jedno univerzálne percento UVT pre všetky domáce UV systémy však nie je vhodné uvádzať.

Číra voda ešte neznamená vhodnú vodu pre UV

Častou chybou je uvažovanie:

voda je číra → UV bude fungovať správne.

Takýto záver je príliš jednoduchý.

Voda môže byť bez viditeľného zákalu, ale stále môže obsahovať:

• rozpustené železo alebo mangán,
• látky absorbujúce UV žiarenie,
• chemické látky, ktoré UV dezinfekcia nerieši,
• mikrobiologickú kontamináciu,
• zložky podporujúce neskoršie usadzovanie na kremennej trubici.

Rovnako platí opačne: mierne zakalená voda nemusí mať vždy rovnakú príčinu.

Preto treba vychádzať z rozboru a technických vlastností vody, nie iba z jej vzhľadu.

Čo treba vedieť pred návrhom UV systému

Pri vode zo studne je vhodné mať pred návrhom UV systému aktuálny rozbor surovej vody.

Podľa situácie treba posúdiť najmä:

• mikrobiologické ukazovatele,
• zákal a mechanické nečistoty,
• železo,
• mangán,
• pH,
• tvrdosť a ďalšie parametre súvisiace so zanášaním,
• prípadne UV transmisii, ak je relevantná pre konkrétny systém.

Popri kvalite vody treba poznať aj hydraulické podmienky:

• maximálny požadovaný prietok,
• dostupný tlak,
• priemer potrubia,
• režim spotreby,
• miesto montáže.

UV systém sa nemá dimenzovať iba podľa počtu osôb v domácnosti.

Kedy mechanická filtrácia nestačí

Mechanický filter rieši najmä pevné častice.

Ak je však problémom napríklad rozpustené železo, vysoký obsah mangánu alebo iná zložka vody, mechanická filtračná vložka nemusí byť dostatočnou predúpravou.

Typické poradie potom môže byť:

zdroj vody → odstránenie hrubých nečistôt → potrebná chemická alebo fyzikálno-chemická úprava → jemnejšia filtrácia podľa potreby → UV dezinfekcia

Konkrétne poradie však závisí od rozboru a použitých technológií.

Napríklad pri úprave železa môže byť nevyhnutná oxidácia a následná filtrácia. Pri inom zložení vody môže byť vhodný odlišný postup.

UV zariadenie by preto nemalo byť automaticky prvým zariadením za studňou.

Predúprava má chrániť aj samotný UV systém

Predúprava neslúži iba na vytvorenie vhodných podmienok na dezinfekciu.

Pomáha tiež obmedziť:

• zanášanie kremennej trubice,
• zhoršovanie prestupu UV žiarenia,
• neprimerane časté čistenie,
• kolísanie prevádzkových podmienok.

US EPA upozorňuje, že rýchlosť zanášania závisí od chemického zloženia vody, pH, oxidačno-redukčných podmienok, tvrdosti, železa, mangánu a konštrukcie systému. Preto nemožno interval čistenia spoľahlivo určiť len podľa jedného ukazovateľa. 

Ako vyzerá správny postup pri vode zo studne

Pri studničnej vode je bezpečnejší tento postup:

1. odobrať reprezentatívnu vzorku surovej vody,
2. urobiť rozbor relevantných ukazovateľov,
3. identifikovať príčiny zákalu, železa, mangánu alebo iných problémov,
4. navrhnúť potrebnú predúpravu,
5. určiť maximálny požadovaný prietok,
6. vybrať UV systém podľa skutočných prevádzkových podmienok,
7. uviesť systém do prevádzky podľa dokumentácie výrobcu,
8. výsledok následne overiť primeraným kontrolným rozborom.

Takýto postup je spoľahlivejší než výber UV systému iba podľa výkonu žiariča alebo priemeru potrubia.

Predúprava nevyrieši príčinu mikrobiologickej kontaminácie

Ani správne navrhnutá filtrácia a UV zariadenie automaticky neodstraňujú príčinu, prečo sa mikroorganizmy do vody dostali.

Pri opakovanej kontaminácii treba preveriť napríklad:

• technický stav studne,
• prenikanie povrchovej vody,
• netesnosti,
• dlhé odstavenie,
• zásobníky,
• málo používané alebo slepé vetvy rozvodov,
• existujúce zariadenia na úpravu vody.

UV môže vytvoriť trvalú dezinfekčnú bariéru v mieste, kde je nainštalované, ale nenahrádza sanáciu zdroja ani riešenie kontaminovaných rozvodov.

Kľúčové odporúčanie

Pred UV dezinfekciou sa nepýtajte iba „aký filter mám dať pred UV?“.

Správna otázka je:

„Aké vlastnosti má moja vstupná voda a čo treba upraviť, aby UV systém pracoval v podmienkach, pre ktoré bol navrhnutý?“

Pri jednej vode môže byť vhodnou predúpravou jednoduchá mechanická filtrácia. Pri inej treba najskôr riešiť železo, mangán, zákal alebo inú príčinu zhoršenej kvality vody.

Rozhodnutie má vychádzať z rozboru, hydraulických podmienok a dokumentácie konkrétneho UV zariadenia.