W tym artykule
Kolumna węglowa to butla ciśnieniowa wypełniona węglem aktywnym, przez którą przepływa cała woda wchodząca do domu lub zakładu; węgiel zatrzymuje chlor i jego pochodne, związki organiczne odpowiedzialne za smak i zapach, pestycydy i część metali, a płucze się samą wodą, bez soli i chemii. Gram węgla aktywnego ma powierzchnię wewnętrzną rzędu 500-1500 m², dlatego 30-60 l złoża w domowej kolumnie oczyszcza wodę przez rok do trzech lat, po czym złoże wymienia się na nowe. Kolumna nie zmiękcza wody, nie usuwa azotanów, rozpuszczonego żelaza ani bakterii, więc pracuje jako etap za zmiękczaczem lub odżelaziaczem, a przed lampą UV.
W skrócie
- Co usuwa: wolny chlor i chloraminy (przez redukcję katalityczną), trihalometany, benzen, rozpuszczalniki, pestycydy, fenole, związki organiczne nadające wodzie smak i zapach, część metali ciężkich i wytrącone żelazo
- Czego nie usuwa: twardości, azotanów, fluorków, rozpuszczonego żelaza i manganu, soli, bakterii i wirusów; na wilgotnym węglu bakterie mogą się namnażać, dlatego złoże płucze się regularnie, a za kolumną w wodzie ze studni pracuje lampa UV
- Dwa mechanizmy: adsorpcja fizyczna i chemiczna w porach węgla oraz redukcja katalityczna chloru do chlorków na powierzchni ziaren
- Regeneracja to płukanie wsteczne wodą, które usuwa zawiesinę i pył węglowy, ale nie odtwarza zdolności adsorpcyjnej; złoże wymienia się średnio co 1-3 lata zależnie od jakości wody i zużycia
- Dobór: ilość węgla wynika z przepływu szczytowego i wymaganego czasu kontaktu (dla chloru kilka minut, dla związków organicznych więcej); do domu 30-60 l złoża z węgla z łupin kokosowych
Do czego służy kolumna węglowa
Najczęstszym powodem montażu jest chlor. Wodociągi dezynfekują wodę chlorem lub jego związkami, a ich pozostałości, choć w granicach normy, zmieniają smak i zapach wody, drażnią skórę podczas kąpieli (chlor rozpuszcza warstwę lipidową naskórka) i nasilają objawy u alergików i osób ze skórą atopową. Kolumna węglowa na wejściu do domu usuwa chlor z całej wody, także tej do kąpieli i prania, czego nie zrobi filtr pod zlewem. Drugi powód to smak i zapach wody ze studni: związki organiczne, produkty rozkładu roślinnego, ślady siarkowodoru i wytrącone żelazo, które nadają wodzie posmak i barwę po napowietrzaniu. Trzeci to ochrona kolejnych urządzeń: węgiel usuwa chlor przed membranami odwróconej osmozy i żywicą jonowymienną, które chlor niszczy, oraz zatrzymuje związki organiczne obciążające zmiękczacz. W przemyśle przemysłowe kolumny węglowe pracują przed osmozą, w gastronomii i browarnictwie dla smaku wody, a w hotelach i wspólnotach dla komfortu kąpieli.
Jak jest zbudowana kolumna węglowa
Kolumna węglowa wygląda jak odżelaziacz lub kolumna filtracyjna: butla ciśnieniowa z tworzywa wzmocnionego włóknem szklanym, wypełniona węglem aktywnym na warstwie żwiru podtrzymującego, z głowicą sterującą na górze i rurą dystrybucyjną w środku. Woda wchodzi górą, przepływa przez złoże w dół i wychodzi rurą centralną do instalacji. Głowica może być ręczna, gdy użytkownik sam uruchamia płukanie, albo automatyczna, która płucze złoże według ustawionego harmonogramu i wymaga gniazda elektrycznego. Kolumna nie ma zbiornika na regenerant, bo do jej pracy nie są potrzebne środki chemiczne; w pomieszczeniu potrzebny jest odpływ popłuczyn do kanalizacji i temperatura powyżej 4 °C. Domowe kolumny, na przykład Ecoperla Carbotower, mają 30, 40 lub 60 l złoża, a przemysłowe od kilkuset litrów do kilku metrów sześciennych węgla.
Jak działa węgiel aktywny
Adsorpcja
Węgiel aktywny powstaje z łupin orzechów kokosowych, węgla kamiennego lub drewna przez zwęglenie i aktywację parą wodną, która otwiera w ziarnach sieć porów. Powierzchnia wewnętrzna jednego grama sięga 500-1500 m², dlatego niewielka objętość złoża ma ogromną powierzchnię kontaktu z wodą. Cząsteczki związków organicznych, pestycydów, rozpuszczalników i trihalometanów przyczepiają się do ścianek porów siłami van der Waalsa (adsorpcja fizyczna), a część związków i jonów metali wiąże się chemicznie z grupami funkcyjnymi na powierzchni węgla (adsorpcja chemiczna). Im dłuższy kontakt wody ze złożem i im mniejsze cząsteczki zanieczyszczeń, tym skuteczniejsza adsorpcja; węgiel z łupin kokosowych ma dużo drobnych porów i najlepiej usuwa małe cząsteczki, takie jak trihalometany, dlatego jest polecany do wody wodociągowej.
Redukcja katalityczna chloru
Chloru węgiel nie adsorbuje, lecz rozkłada: na powierzchni ziaren wolny chlor reaguje z węglem i wodą do jonów chlorkowych, które są nieszkodliwe i pozostają w wodzie. Reakcja jest szybka, więc do usunięcia chloru wystarcza kilka minut kontaktu. Chloraminy, stosowane przez część wodociągów zamiast chloru, rozkładają się wolniej i wymagają węgla katalitycznego o zmodyfikowanej powierzchni oraz dłuższego czasu kontaktu. Rozkład chloru zużywa węgiel stopniowo, dlatego kolumna przed osmozą lub zmiękczaczem zabezpiecza ich membrany i żywicę, które chlor utlenia.
Płukanie i wymiana złoża
Podczas pracy w złożu gromadzą się zawiesina, wytrącone żelazo i pył węglowy, a warstwa węgla zbija się i rośnie opór przepływu. Płukanie wsteczne kieruje wodę od dołu do góry, rozluźnia złoże i wypłukuje zanieczyszczenia mechaniczne oraz pęcherze powietrza do kanalizacji; wykonuje się je co kilka dni do dwóch tygodni, zależnie od mętności wody. Płukanie nie odtwarza zdolności adsorpcyjnej: zaadsorbowane związki organiczne zostają w porach, a węgiel po każdym cyklu ma nieco mniejszą pojemność. Gdy woda zaczyna znów pachnieć chlorem albo smakować jak przed montażem, złoże jest wyczerpane i trzeba je wymienić; w domu trwa to zwykle od roku do trzech lat, w zależności od dawki chloru, zawartości związków organicznych i zużycia wody. Regularne płukanie ma jeszcze jedno zadanie: wilgotny węgiel z zatrzymaną materią organiczną jest środowiskiem dla bakterii, a płukanie usuwa ich część; w wodzie ze studni za kolumną pracuje lampa UV, w wodzie wodociągowej resztkowa ochrona wynika z tego, że kolumna stoi za wodomierzem, a woda w sieci była zdezynfekowana.
Jak dobrać kolumnę węglową
- cel: usunięcie chloru dla smaku i skóry, poprawa smaku i zapachu wody ze studni, ochrona osmozy lub zmiękczacza; od celu zależy wymagany czas kontaktu i rodzaj węgla
- przepływ szczytowy w domu: ilość węgla dobiera się tak, aby przy pełnym rozbiorze woda przepływała przez złoże wystarczająco długo; do domu 3-5 osób zwykle 30-40 l, przy większym zużyciu 60 l
- rodzaj węgla: z łupin kokosowych do chloru i trihalometanów, węgiel katalityczny do chloramin, grubsze granulacje do wody z zawiesiną
- kolejność urządzeń: filtr mechaniczny na wejściu, odżelaziacz przy wodzie ze studni, zmiękczacz, kolumna węglowa, lampa UV; kolumna nie może dostawać wody z rozpuszczonym żelazem, bo zarasta osadem
- głowica: ręczna, gdy użytkownik sam pilnuje płukania, automatyczna dla wygody; odpływ popłuczyn i gniazdo 230 V w miejscu montażu
Najczęstszym zestawem dla wody wodociągowej jest zmiękczacz z kolumną węglową. W Kielcach (2019 r.) KLARSAN zamontował w domu jednorodzinnym filtr mechaniczny Atlas Filtri Sanic, kompaktowy zmiękczacz Ecoperla Slimline CS i kolumnę węglową Ecoperla Carbotower: woda straciła twardość, chlor oraz obcy smak i zapach. Ten sam duet w wersji z dwuczęściowym zmiękczaczem Ecoperla Softower i kolumną Carbotower pracuje w domu, gdzie problemem były kamień kotłowy oraz smak i zapach wody. Alternatywą, gdy brakuje miejsca, jest zmiękczacz z warstwą węgla aktywnego w jednej butli.
Najczęstsze pytania o kolumnę węglową
Czy kolumna węglowa zmiękcza wodę?
Nie. Węgiel aktywny nie usuwa wapnia i magnezu ani innych rozpuszczonych soli. Do twardości potrzebny jest zmiękczacz, a kolumna węglowa uzupełnia go o usuwanie chloru, smaku i zapachu.
Czy kolumna węglowa usuwa bakterie?
Nie, a zatrzymana materia organiczna może sprzyjać ich rozwojowi w złożu. Przy wodzie ze studni za kolumną węglową montuje się lampę UV, a złoże płucze regularnie. Kolumny z węglem impregnowanym srebrem ograniczają rozwój bakterii w złożu, ale nie dezynfekują wody.
Jak często wymieniać węgiel aktywny?
Średnio co 1-3 lata; sygnałem jest powrót zapachu chloru lub smaku wody sprzed montażu. Przy wysokiej dawce chloru, dużej zawartości związków organicznych i dużym zużyciu wody złoże wyczerpuje się szybciej. Wymiana polega na wysypaniu starego węgla, wypłukaniu butli i zasypaniu nowego złoża, po czym kolumnę płucze się do klarownej wody.
Ile kosztuje kolumna węglowa i jej utrzymanie?
Koszt zakupu zależy od ilości i rodzaju węgla oraz typu głowicy, a utrzymanie od wody na płukanie i wymiany złoża co kilka lat; kolumna nie zużywa soli ani chemii. Wycenę przygotowujemy po ustaleniu przepływu, celu filtracji i składu wody.
Dobór kolumny węglowej
Ustalamy cel filtracji, przepływ i skład wody (przy studni po analizie wody), dobieramy ilość i rodzaj węgla aktywnego oraz głowicę, a po montażu wymieniamy złoże, gdy się wyczerpie. Sprawdź, kiedy kolumna węglowa jest potrzebna, jaki zmiękczacz dobrać do zestawu i jak poprawić jakość wody do picia, albo przekaż nam dane wody przez stronę o doborze stacji uzdatniania wody do domu.
