Zmiękczanie i dezynfekcja wody - historia

Podstawowym celem zmiękczania wody w gospodarstwach domowych jest likwidacja osadowego kamienia kotłowego. Ale zacznijmy od początku…

Ludzkość od zawsze starała się w jakiś sposób przechowywać wodę i dostarczać ją w konkretne miejsca. Działo się to już 7000 lat temu!

W starożytnej Grecji i indyjskim Sanskrycie pierwsze próby oczyszczania wody są datowane na ok. 2000 lat p.n.e. Oczywiście nie znano jeszcze wtedy skomplikowanych technik zmiękczania wody, czy zaawansowanych metod oczyszczania – praprzodkowie wiedzieli jednak, że woda poddana prostym procesom uzdatniania, jak podgrzewanie, filtrtacja piaskowo–żwirowa, czy gotowanie nadaje wodzie lepszy smak i to było główną motywacją tych działań. Nie wiedziano wtedy jeszcze niemal nic o mikroorganizmach i zanieczyszczeniach chemicznych, a wizualne określenie mętności mogło być jedyną oceną zdatności wody do picia.

Już najstarsze cywilizacje podejmowały pierwsze próby uzdatniania i zmiękczania wody poprzez jej gotowanie, czy prostą filtrację.

Pół wieku później, tj. w 1500 roku p.n.e., egipcjanie jako pierwsi odkryli ciekawe zjawisko, zwane dzisiaj koagulacją (w dużym uproszczeniu koagulacja to zlepianie się rozpuszczonych cząsteczek w większe formy). Egipcjanie próbowali uzdatniać wodę za pomocą ałunu, który właśnie powodował to zjawisko i zlepiał zanieczyszczenia w łatwiejsze do usunięcia grudki. Na ścianach grobowców Ramzesa II i Amenhotepa II wród hieroglifów można znaleźć malowidła przedstawiające ten proces.

Dużo później, bo 500 lat p.n.e., prekursor współczesnej medycyny - grecki lekarz Hipokrates odkrył i badał lecznicze właściwości wody. Wynalazł on sposób przesiawania wody oraz pierwszy filtr workowy, zwany "Rękawem Hipokratesa". Głównymi funkcjami tego filtra uzdatniającego wodę było usunięcie zanieczyszczeń stałych powodujących nieprzyjemny smak i zapach.

Wraz z wodą czas płynie dalej i w latach 300-200 p.n.e. w Rzymie są budowane pierwsze akwedukty dostarczające wodę źródlaną do miasta, a Archmedes wynalazł słynne urządzenie – śrubę do nawadniania kanałów irygacyjnych. Wynalazek ten z resztą jest do dzisiaj stosowany.

Sieć rzymskich akweduktów liczyła 420km, a jej wydajność pozwalała dostarczyć milion metrów sześciennych wody na dobę. Problem nieuzdatnionej wody zaczął być bardziej istotny – oprócz standardowych metod filtracji, odwadniano teren w pobliżu ciągów akweduktu, w celu zminimalizowania ryzyka skażenia wodami gruntowymi. Zwracano też uwagę na stan zdrowia odbiorców. Oczywiście w tym momencie histori jest jeszcze daleko do bezpiecznej, zmiękczonej wody…

Nastaje średniowiecze. Wieki ciemne powodują, że sprawa jakości wody nie jest już tak istona jak dawniej – po upadku Cesarstwa Rzymskiego oddziały wojsk i inkwizycji niszczą wiele akweduktów, a nowe nie są budowane. Przyszłość uzdatniania wody jest niejasna. Skażenie wody w miastach jest tak silne, że można ją względnie bezpiecznie spożywać jedynie po rozcieńczeniu z alkoholem lub w postaci piwa lub wina.

Po tych trudnych czasach nastaje renesans – zapomniana historia uzdatniania wody może być dalej kontynuowana. W 1627 roku filozof Francis Bacon eksperymentuje z destylacją wody morskiej. Podejmuje on próby usunięcia cząsteczek soli poprzez prostą filtrację mechaniczną. Nie udaje mu się to jednak, lecz badania te tworzą podwaliny dla dlaszych eksperymentów nad procesami uzdatniania wody.

Przełom następuje w momencie wynaleziena mikroskopu, w roku 1670. Wynalazek ten pozwala naukowcom na oglądanie – bądź co bądź – mikroskopijnych cząsteczek znajdujących się w wodzie. Sześć lat później, Antonie van Leeuwenhoek jako pierwszy zaobserwuje mikroorganizmy obecne w wodzie.

Dopiero w roku 1700 zaczyna się stosować pierwsze domowe filtry do uzdatniania wody. Wykonane są głównie z wełny, gąbek i węgla drzewnego. W 1804 roku powstaje pierwsza miejska oczyszczalnia ścieków zaprojektowana przez Roberta Thoma, zlokalizowana w Szkocji. Całość konstrukcji bazuje na powolnych filtrach piaskowych, a do dostarczania wody służy koń zaprzęgnięty w kierat. Niecałe trzy lata później powstają pierwsze instalacje wodne z zastosowaniem rur. Pojawia się idea, aby każdy człowiek miał dostęp do wody pitnej, lecz w wielu krajach rozwój instalacji trwa bardzo wolno.

W 1854 roku odkryto, że epidemia cholery spowodowana była rozprzestrzenianiem się tej bakterii drogą wodną. Ilość zainfekowań wydawała się być mniej dodkliwa na obszarach, które były zasilane przez wodę uzdatnianą przez filtry piaskowe. Brytyjski naukowiec John Snow odkrył, że główną przyczyną epidemii było skażenie pomp wodociągowych wodą ściekową. Do odkażenia zastosował chloryn - tak rozpoczęto doświadczenia z dezynfekcją wody. O ile próbki wody pobrane z pomp miały prawidłowy smak i zapach, ostatecznie stwierdzono, że te dwa czynniki nie mogą zagwarantować, że woda jest zdatna do picia. Odkrycie to spowodowało masową budowę stacji uzdatniania wody (filtry piaskowe i chlorynatory), oraz powstanie odpowiednich ustaw i regulacji dotyczących publicznie dostępnej wody.

W 1890 roku w USA rozpoczyna się budowa dużych filtrów piaskowych, w celu ochrony zdrowia publicznego. Tym razem, zamiast powolnych filtrów, zastosowano filtry szybkie. Wydajność filtrów została poprawiona dzięki oczyszczaniu ich wysokociśnieniowym strumieniem pary. Niedługo potem, doktor Fuller odkrył, że szybka filtracja piaskowa działa jeszcze skuteczniej, jeśli poprzedzić ją technikami sedymentacyjnymi i koagulacją. Dzięki tym odkryciom obecność w roztworach wodnych bakterii cholery i tyfusu staje się coraz mniej powszechna. Technika dezynfekcji chlorem skutecznie uzdatnia wodę na całym świecie. Niestety, okazuje się, że nie jest to rozwiązanie idealne. Naukowcy znów mają pełne ręce roboty.

Okazało się, że chlor odparowuje z wody znacznie szybciej, niż ona sama i ma to wpływ na pogłębianie się chorób dróg oddechowych. Musiano zatem znaleźć alternatywne metody dezynfekcji, nie stanowiące zagrożenia dla człowieka.

I tak w 1902 roku, w stacji uzdatniania wody w Belgii zastosowano mieszankę podchlorynu wapnia i chlorku żelazowego. W 1906 roku, we Francji rozpoczęto próby z dozowaniem ozonu. Zwiększenie świadomości społecznej spowodowało instalację domowych filtrów prysznicowych, które miały zapobiegać negatywnym działaniom chloru rozpuszczonego w wodzie.

W 1903 roku następuje przełom – opracowano skuteczny sposób zmiękczania wody.

W 1903 roku zmiękczacze wody znalazły zastosowanie jako jedna z technik odsalania wody. Są to pierwsze urządzenia, w których ma miejsce zmiękczanie wody na zasadzie wymiany jonowej. W 1916 roku następuje instalacja pierwszych domowych zmiękczaczy wody.

Dalsza historia to już dynamiczny rozwój całej dziedziny uzdatniania wody. Po sformuowaniu przez rządy odpowiednich aktów prawnych (m.in. Clean Water Act, Safe Drinking Water Act), ustalono, że każdy człowiek na świecie ma prawo do nieograniczonego dostępu do wody pitnej. W 1970 roku, kiedy już niemal wyeliminowano choroby powodowane przez drobnoustroje rezydujące w roztworach wodnych, zaczęto zwracać baczniejszą uwagę na zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego – czyli od nas samych. Stosowanie pestycydów w rolnictwie, chemii organicznej oraz problem zanieczyszczeń przemysłowych wymusiło stosowanie jeszcze bardziej zaawansowanych technicznie stacji uzdatniania, oraz nowych sposobów dezynfekcji wody – napowietrzanie, flokulacja, stosowanie filtrów na węglu aktywnym, dozowanie dwutlenku chloru. Wprowadzono także odpowiednie metodologie badań i ocenę ryzyka. W latach 80' powstaje pierwsza membrana do filtracji metodą odwróconej osmozy.

Współcześnie eksperymenty związane z uzdatnianiem wody skupiają się na usuwaniu substancji ubocznych, wynikających z samej dezynfekcji chlorem. Dobrym przykładem są trihalogenometany, zwane związkami THM. Udowodniono, że substancje te mogą być toksyczne i rakotwórcze. Z tego samego powodu, ołowiowe instalacje wodne zastępowane są nowoczesnymi instalacjami miedzianymi i z PCW. Prowadzone są badania pozwalające na optymalizację procesu, jakim jest zmiekczanie i uzdatnianie wody.

Kiedy następnym razem przed kąpielą odkręcisz kurek prysznicowy, pomyśl o tym, jak długą drogę przeszła ludzkość, aby dziś, praktycznie bez żadnych ograniczeń móc cieszyć się czystą i zdrową wodą, dostępną w każdym kranie.

Podobne wpisy

Historia zmiękczania
i dezynfekcji wody

Zasada działania
zmiękczacza wody

Twarda
woda