W tym artykule
Twardość wody usuwa się w domu i w przemyśle przede wszystkim przez wymianę jonową w zmiękczaczu: jony wapnia i magnezu, które tworzą kamień, są zastępowane jonami sodu, a złoże regeneruje się solą. Metody chemiczne i termiczne stosuje się w kotłowniach i w przemyśle, odwróconą osmozę do wody pitnej w kuchni, a systemy antywapienne tam, gdzie chodzi tylko o ograniczenie osadu bez zmiany składu wody. Woda w większości polskich wodociągów i studni ma 10-20 °dH, czyli jest twarda. Wybór metody zależy od twardości, źródła wody, zużycia i tego, co ma być chronione.
W skrócie
- Twardość wody to zawartość jonów wapnia i magnezu; podaje się ją w stopniach niemieckich (°dH) albo w mg CaCO3/l: 1 °dH = 17,8 mg CaCO3/l
- Skala: do 7 °dH woda miękka, 7-14 °dH średnio twarda, 14-21 °dH twarda, powyżej 21 °dH bardzo twarda; przepisy o wodzie do spożycia podają zalecany zakres 60-500 mg CaCO3/l, bo twardość nie jest parametrem zdrowotnym
- Kamień kotłowy tworzy twardość węglanowa (przemijająca) po podgrzaniu wody; twardość niewęglanowa (stała) nie wytrąca się przy gotowaniu i trzeba ją usunąć wymianą jonową lub membraną
- Zmiękczacz jonowymienny usuwa twardość w całym domu praktycznie do zera; przy wodzie ze studni z żelazem i manganem pracuje za odżelaziaczem albo zastępuje go stacja wielofunkcyjna
- Filtry prysznicowe, wkłady polifosforanowe do pralki i dzbanki nie usuwają twardości z instalacji; chronią tylko jeden punkt albo ograniczają odkładanie kamienia
Czym jest twarda woda i jak ją mierzyć
Twardość wody wynika z rozpuszczonych soli wapnia i magnezu, które woda wymywa ze skał wapiennych i dolomitowych. Twardość ogólna jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej. Twardość węglanowa to wapń i magnez związane w wodorowęglany: przy podgrzaniu rozkładają się i wytrącają jako węglan wapnia, czyli kamień kotłowy, dlatego nazywa się ją przemijającą. Twardość niewęglanowa to wapń i magnez w postaci siarczanów, chlorków i azotanów: nie wytrąca się przy gotowaniu i zostaje w wodzie, dlatego nazywa się ją stałą.
Twardość podaje się w stopniach niemieckich. Do 7 °dH (do 125 mg CaCO3/l) woda jest miękka: nie zostawia kamienia, a mydło pieni się bez wysiłku. Od 7 do 14 °dH (125-250 mg CaCO3/l) woda jest średnio twarda: na armaturze pojawia się lekki nalot, a czajnik trzeba odkamieniać co kilka miesięcy. Od 14 do 21 °dH (250-375 mg CaCO3/l) woda jest twarda: biały osad pokrywa baterie i szkło, grzałki zużywają się szybciej, a detergentów idzie więcej. Powyżej 21 °dH (ponad 375 mg CaCO3/l) woda jest bardzo twarda: kamień narasta w bojlerze i kotle, perlatory się zatykają, a pranie szarzeje.
Przepisy o jakości wody do spożycia nie traktują twardości jako zagrożenia zdrowotnego: rozporządzenie Ministra Zdrowia podaje jedynie zalecany zakres 60-500 mg CaCO3/l. Twardość zmierzysz w domu paskiem testowym lub kropelkowym zestawem z dokładnością wystarczającą do decyzji o zmiękczaczu; dokładny wynik wraz z żelazem, manganem, pH i przewodnością daje analiza fizykochemiczna wody.
Dlaczego warto usuwać twardość wody
Kamień kotłowy działa jak izolator. Warstwa osadu na grzałce, w wymienniku kotła lub bojlerze wydłuża czas podgrzewania wody i zwiększa zużycie energii, a lokalne przegrzewanie pod osadem prowadzi do pęknięć i korozji podosadowej. Producenci kotłów, podgrzewaczy i ekspresów uzależniają gwarancję od jakości wody zasilającej. Twarda woda ma też wyższe napięcie powierzchniowe, więc mydło i detergenty pienią się gorzej: pranie w wodzie 20 °dH wymaga wyraźnie więcej proszku niż w wodzie miękkiej, a na szkle, armaturze i kabinie prysznicowej zostają białe zacieki.
W przemyśle skutki są droższe: osad w wymiennikach ciepła, kotłach parowych, wieżach chłodniczych i w liniach mycia obniża wydajność i powoduje przestoje. Dlatego zmiękczanie jest pierwszym etapem przygotowania wody kotłowej, wody dla myjni, pralni przemysłowych i gastronomii.
Jak usunąć twardość wody: metody i kiedy która jest właściwa
Wymiana jonowa w zmiękczaczu jest metodą dla całego domu, budynku wielorodzinnego, kotłowni i gastronomii przy każdej twardości; przy studni z żelazem i manganem wymaga wcześniejszego odżelaziania. Stacja wielofunkcyjna jest właściwa, gdy woda ze studni ma naraz twardość, żelazo, mangan i jon amonowy w umiarkowanych stężeniach, a przy bardzo wysokich przekroczeniach żelaza i manganu nie wystarcza. Odwrócona osmoza daje wodę pitną w kuchni i wodę zdemineralizowaną w przemyśle, ale nie chroni instalacji i sprzętów w całym domu. Metody chemiczne i termiczne, czyli dekarbonizacja wapnem i dozowanie inhibitorów, należą do kotłowni i przemysłu, gdzie jest obsługa chemii i miejsce na osady. Systemy antywapienne bez soli ograniczają osad tam, gdzie nie wolno zmieniać składu wody, lecz nie dają miękkiej wody do prania, mycia i kotła.
Wymiana jonowa: zmiękczacz wody
To metoda pierwszego wyboru dla domu, budynku wielorodzinnego i większości zakładów. Zmiękczacz wody zawiera żywicę jonowymienną w cyklu sodowym: podczas przepływu jony wapnia i magnezu przyłączają się do żywicy, a do wody przechodzą jony sodu. Gdy żywica się wysyci, głowica sterująca uruchamia regenerację roztworem soli tabletkowanej i płucze złoże do kanalizacji. Woda po zmiękczaczu ma twardość bliską zera; jeśli ma być częściowo twarda, głowica pozwala ustawić mieszanie z wodą surową.
Do wyboru są zmiękczacze kompaktowe, w których butla ze złożem i zbiornik soli są w jednej obudowie, oraz układy dwuczęściowe z osobnym zbiornikiem solanki, dobierane przy większym zużyciu wody. W realizacji dla domu jednorodzinnego, w którym kamień kotłowy zagrażał kotłowi grzewczemu, zamontowaliśmy dwuczęściowy zmiękczacz Ecoperla Softower z filtrem mechanicznym na wejściu. W budynku wielorodzinnym na zlecenie zakładu komunalnego stację przemysłowych zmiękczaczy o wydajności 5 m³/h poprzedziły filtry mechaniczne z powłoką bakteriostatyczną. W zakładzie chroniącym układ grzewczy przed kamieniem zastosowaliśmy dwustopniowe zmiękczanie 5 m³/h z korektą odczynu pH.
Zmiękczona woda zawiera więcej sodu: około 8 mg na każdy usunięty stopień niemiecki, czyli przy wodzie 15 °dH około 120 mg/l. To wartość porównywalna z wodami mineralnymi, ale osoby na diecie niskosodowej zwykle piją wodę z osobnego kranu za filtrem osmotycznym.
Stacja wielofunkcyjna
Przy wodzie ze studni twardość rzadko jest jedynym problemem. Stacja wielofunkcyjna pracuje na mieszance złóż, która w jednym urządzeniu usuwa twardość, żelazo, mangan, jon amonowy i część związków organicznych, a regeneruje się solanką jak zmiękczacz. Jest właściwa, gdy stężenia żelaza i manganu są umiarkowane; przy dużych przekroczeniach przed zmiękczaczem stawia się osobny odżelaziacz-odmanganiacz. O wyborze decydują wyniki analizy porównane z granicznymi wartościami podanymi przez producenta złoża.
Odwrócona osmoza
Membrana osmotyczna zatrzymuje wapń i magnez razem z większością innych rozpuszczonych soli, więc daje wodę miękką i zdemineralizowaną. W domu filtr odwróconej osmozy pod zlewem zabezpiecza ekspres, czajnik i wodę do picia, ale nie chroni pralki, bojlera ani łazienki. W przemyśle systemy odwróconej osmozy stosuje się tam, gdzie proces wymaga wody zdemineralizowanej, na przykład w kotłach parowych, malarniach i przy cięciu wodą, a zmiękczacz pracuje wtedy przed membraną jako jej ochrona.
Metody chemiczne i termiczne
Podgrzanie wody do 60-80 °C rozkłada wodorowęglany i wytrąca węglany wapnia i magnezu: usuwa tylko twardość węglanową i wytwarza osad, który trzeba odfiltrować. Dekarbonizacja wapnem gaszonym lub dozowanie węglanu sodu wytrąca twardość w dużych układach przemysłowych i wodociągowych, gdzie jest obsługa, zbiorniki na osad i kontrola dawki. W kotłowniach i obiegach chłodniczych twardość resztkową wiąże się dodatkowo inhibitorami i antyskalantami, które nie usuwają wapnia, lecz utrzymują go w roztworze. W domu jednorodzinnym metody chemiczne nie mają zastosowania.
Systemy antywapienne bez soli
Systemy antywapienne nie obniżają twardości: zmieniają formę krystalizacji węglanu wapnia albo dozują polifosforany, dzięki czemu kamień odkłada się wolniej i łatwiej go usunąć. Są właściwe tam, gdzie nie wolno zmieniać składu wody albo nie ma odpływu na popłuczyny. Nie dają jednak efektów miękkiej wody: pianka, brak zacieków i mniejsze zużycie detergentów wymagają usunięcia wapnia i magnezu, nie tylko zmiany ich postaci.
Jak dobrać zmiękczacz wody do domu
Zmiękczacz dobiera się do trzech liczb: twardości wody, dobowego zużycia i maksymalnego przepływu. Z nich wynika pojemność jonowymienna złoża, czyli ile litrów wody o danej twardości urządzenie zmiękczy między regeneracjami, oraz średnica butli, od której zależy przepływ bez spadku ciśnienia. Do doboru potrzebne są:
- twardość ogólna z badania, a przy wodzie ze studni także żelazo, mangan, jon amonowy i pH
- liczba mieszkańców i punktów poboru, wanna czy prysznic, ogród podlewany wodą surową czy zmiękczoną
- rodzaj zasilania: wodociąg czy studnia z hydroforem, ciśnienie w instalacji
- miejsce montażu: odpływ do kanalizacji na popłuczyny, gniazdo elektryczne, temperatura powyżej 4 °C, dostęp do zbiornika soli
- plany na kolejne urządzenia, bo zmiękczacz stawia się za odżelaziaczem, a przed lampą UV lub osmozą
Zbyt mały zmiękczacz regeneruje się co dzień i zużywa dużo soli, zbyt duży przetrzymuje wodę w złożu i sprzyja rozwojowi bakterii. Filtr mechaniczny przed zmiękczaczem chroni głowicę sterującą przed piaskiem i rdzą z instalacji. Jak ustalić parametry krok po kroku opisujemy w artykule jaki zmiękczacz wody wybrać.
Najczęstsze pytania o twardą wodę
Czy twarda woda jest szkodliwa dla zdrowia?
Nie. Wapń i magnez z wody są wchłaniane i uzupełniają dietę, dlatego przepisy podają tylko zalecany zakres twardości, nie limit. Szkody dotyczą instalacji, sprzętów, prania i skóry, która po twardej wodzie bywa przesuszona.
Czy gotowanie zmiękcza wodę?
Tylko częściowo. Gotowanie usuwa twardość węglanową, która wytrąca się jako osad w czajniku, a twardość niewęglanowa zostaje w wodzie. Jest to też metoda, która niszczy grzałkę, więc nie zastępuje zmiękczania.
Jak obniżyć twardość wody w akwarium?
Do akwarium nie używa się wody ze zmiękczacza sodowego, bo sód szkodzi rybom i roślinom. Twardość obniża się, mieszając wodę kranową z wodą po odwróconej osmozie lub demineralizowaną, aż do wartości wymaganej przez gatunki w zbiorniku.
Ile kosztuje usuwanie twardości wody?
Koszt zależy od twardości i zużycia wody, które decydują o wielkości złoża, od tego, czy woda wymaga wcześniejszego odżelaziania, od rodzaju głowicy sterującej i zakresu montażu. W eksploatacji liczy się sól tabletkowana i woda na płukanie, kilkadziesiąt litrów na regenerację. Wycenę przygotowujemy po analizie wody i ustaleniu zużycia.
Dobór urządzeń do zmiękczania wody
Zaczynamy od analizy wody we własnym laboratorium i wywiadu o zużyciu, instalacji i miejscu montażu. Dobieramy wielkość złoża i typ urządzenia, ustawiamy głowicę pod rzeczywistą twardość, a następnie montujemy i serwisujemy stację, w tym uzupełnianie soli i kontrolę regeneracji. Sprawdź, jak działa zmiękczacz wody i kiedy zmiękczacz jest potrzebny, albo przekaż nam twardość wody i zużycie przez stronę o doborze zmiękczacza.
