Úprava vody ani nemůže být až tak založena na zázračných technologiích, které zvládnou vše v jednom mávnutím kouzelného proutku. Naše práce je spíše o know-how a pochopení zákazníkových potřeb,“ říká v rozhovoru Marek Příhoda, technický ředitel společnosti Euroclean. Voda se v průmyslu používá zejména jako teplosměnné médium, surovina či prostředek. A každé takové využití na ni klade jiné kvalitativní požadavky nejen napříč segmenty, ale i v rámci jednoho oboru, navíc ještě pracuje s různou kvalitou na vstupu.
Zabýváte se úpravou vody pro různé segmenty průmyslu, energetiku nevyjímaje. Jaké parametry musí mít voda právě v této oblasti? Jde především o správnou tvrdost vody, kdy příliš tvrdá voda tvoří nežádoucí inkrustace na vnitřních površích. Pro správnou kvalitu vody užívanou například ve výměnících je třeba odstranit také přebytečné železo i další kovy, které ve vodě oxidují a tvoří nánosy. Dbát se musí i na odstranění všech mikroorganismů, zejména bakterií a sinic. Pokud se voda neupraví správně, hrozí usazování nánosů, které mohou potrubí výměníku zanést úplně stejně jako zanáší cholesterol tepny v našem těle. V ten moment pak zařízení přestává fungovat správně a snižuje se výkon přenosu tepla. Stejný princip platí pro všechny druhy průmyslu. Základem je mít vodu zbavenou nežádoucích látek a její další parametry udržovat v určité hladině, přičemž ke všem úpravám vody využíváme technologie na fyzikálně-chemické bázi. V potravinářství, chemickém či farmaceutickém průmyslu do úpravy ještě vstupuje například požadavek na určité pH vody. Když máte vodu příliš kyselou, je korozivní, zásadité vody působí naopak inkrustačně. Hodnota pH je nesmírně důležitá a vypovídá i o reaktivitě vody. Ale dá se upravovat velmi snadno na základě dávkování kyselin či louhů. Samozřejmě schválených na to, že mohou eventuálně přijít do styku s pitnou vodou. Jak tedy proces změkčování vody vypadá? Jeden z nejběžnějších postupů je iontová výměna za použití silně kyselého katexu [iontovýměnní pryskyřice, která primárně slouží ke změkčení vody díky schopnosti vázat vápník a hořčík – pozn. red.]. Médium, které má určitou kapacitu, na sebe váže vápník s hořčíkem a ve chvíli, kdy se nasytí, musí regenerovat. V případě silně kyselého katexu se regeneruje nasyceným solným roztokem. Dojde k tomu, že vápník s hořčíkem se vyvážou z filtračního média, nahradí je sodík ze solného roztoku a chlorid hořečnatý s chloridem vápenatým se vypláchne do kanalizace. Úpravna vody je v tomto případě filtrační nádoba, takzvaný tank, kde je nasypáno médium. Voda přes toto médium prochází a zpět do potrubí se vrací už změkčená. Na tanku je elektronická řídicí hlava, která počítá, kolik vody proteklo, a na základě spočítaného množství se pak automaticky spustí regenerace. Systém bývá nastavován tak, že se na daný průtok vody dimenzuje množství filtrační náplně a velikost zařízení. A pokud je požadavek na kontinuální provoz, zapojí se více jednotek, aby v okamžiku regenerace jednoho druhá pracovala. Každý systém je samozřejmě specifický jak parametry vstupní vody, tak požadavky na její konečné složení po úpravě, proto je nutné ke každému projektu přistupovat individuálně. Existují i situace, kdy je příliš nákladné vodu změkčovat na úroveň, aby se netvořily inkrustace, třeba na teplosměnných plochách, a nedocházelo k zanášení výměníků. V takových případech se používají chemické přípravky, které tvrdost vody stabilizují a drží minerální látky v rozpuštěné formě.
Teď mě napadá, zda lze proces obrátit a z měkké vody udělat takto jednoduše tvrdší. Lze to, proces je však daleko složitější. Jednou z metod je rozpouštění polovypáleného dolomitu, kdy se nazpět do vody vrací vápník a v menším množství i hořčík, tento způsob ale rychle zvedá pH. Efektivnější variantou je v přesném množství dávkovat koncentrované minerály podle průtoků, musím ale říci, že je opravdu poměrně náročné všechny kroky nastavit tak, aby byla výstupní kvalita stále stejná. Momentálně se účastníme s AV ČR a ČVUT společného projetu S.A.W.E.R., který bude prezentován na EXPO 2021 v Dubaji, a ten se mimo jiné zabývá právě tím, jak z demineralizované vody vyrábět mineralizovanou vodu v kvalitě, která by splnila všechny legislativní požadavky a mohla tak být označena za pitnou.
Když jste hovořil o fyzikálně- chemických technologiích, předpokládám, že půjde zejména o filtrace, že? Je to tak. Všechny metody, ať už jsou založeny na fyzikálním, či chemickém principu, jsou svým způsobem filtrace. Technologie se kromě těchto dvou základních přístupů liší i v hrubosti filtrace. Používáme konvenční metody filtrace, což jsou například různé filtrační vložky, síta, písek a další metody na odstranění mechanických nečistot. Škála filtrace, která končí až u reverzní osmózy, je variabilní a může se skládat jen z konkrétních částí. Záleží vždy na tom, co zákazník potřebuje. Jako první většinou nastupují síťové či diskové filtry, které odstraňují z vody částice o velikosti 500–100 μm. Další fází bývají pískové filtry, které odfiltrují částice do velikosti 10 μm. Poté už následují membránové technologie. Nejde o úplnou novinku, ale jejich cena byla ještě před pár lety vysoká natolik, že nebyly v praxi aplikovány tak často. Začínáme mikrofiltrací, která dokáže filtrovat částečky o velikosti 10 až 0,1 μm, dále proces může pokračovat ultrafiltrací, kde se pohybujeme v rozpětí velikostí 0,1 μm po 1 nm. Na tu navazuje jemnější nanofiltrace, která dokáže zachytit částečky o velikosti 0,1 nm. A jak vypadá ten nejvyšší stupeň filtrace? Tím je reverzní osmóza, membránová technologie, která je schopna vodu demineralizovat až na 99,8 %. Odfiltruje opravdu téměř všechno. Póry membrán jsou tak malé, že skrze ně neprojdou ani rozpuštěné ionty solí, natožpak větší částice. Vypadá to tak, že se membránové filtry rolují do modulů válcového tvaru. Surová voda se vysokým tlakem 10 až 50 bar tlačí skrze membrány. Takto upravené čisté vodě se říká permeát a shromažďuje se v zásobní nádrži. Určitá část vody ale přes filtry neprojde a společně se všemi nečistotami se následně odvádí do odpadu. Demineralizovaná voda má nízkou vodivost, většinou do 20 μS/cm a používá se například v procesu odsolování mořské vody či k zahušťování roztoků ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu. Také ji lze využít jako teplosměnné médium v kotlích, tepelných výměníkách, chladicích okruzích nebo různých tryskách. Ale protože je to na druhou stranu také velmi nákladná technologie, z důvodu prodloužení životnosti se před jejím užitím volí předfiltrace.
Stále se bavíme čistě jen o schopnosti zachytit určité velikosti mikronečistot. Co když je třeba upravit i jiné parametry vody? Na to se používá chemická filtrace či adsorpce a existuje celá řada filtračních médií, která je možné i různě kombinovat, aby byl jejich účinek co nejširší. Tato média berou z vody tvrdost, železo, chlór, sirovodík a podobně. Výhodou je, že se oba tyto principy dají kombinovat. Takže z řeky teče voda, která když prochází procesem filtrace, tak jejím konci můžeme mít demineralizovanou vodu, když budeme chtít. Je to jen o tom, co za technologie a zařízení aplikujete, v jakém pořadí a jak jim dopomůžete.
V membránových technologiích se začínají postupně prosazovat keramické membrány. V čem jsou jiné oproti například polyamidovým typům? Keramické membrány jsou robustní a vydrží vysoké teploty a tlaky, rovněž jsou odolné vůči agresivním chemikáliím. Tyto výhody oceníme především díky širšímu uplatnění v průmyslu a lepší možnosti membrány čistit vyšším tlakem vody nebo přidáním chemických přípravků. Tím se prodlužuje jejich životnost. Navíc dosahují vysoké účinnosti při separaci a díky velké hustotě filtrační plochy také dobrého výkonu.
V úvodu jste zmínil spolupráci na projektu S.A.W.E.R. Oč konkrétně běží? Jde o projekt, na kterém se podílí akademická i soukromá sféra, a jeho cílem je zařízení pro výrobu vody ze vzduchu vhodné na kultivaci písečných oblastí. My se věnujeme právě úpravě získané, avšak demineralizované vody tak, aby měla všechny náležitosti pitné vody. Tato pitná voda se po průchodu speciálním fotobioreaktorem obohacuje o živiny a následně se kapénkovou metodou pouští do písku, v němž se vytvoří ideální podmínky pro růst rostlin, hlavně zemědělských plodin. Systém ale nabízí i další možnosti využití, vodu lze dále různě obohacovat o konkrétní prvky a tvořit ji tak přímo na míru. Na EXPO 2021 v Dubaji se budou vystavovat dvě podoby systému S.A.W.E.R. Jedna bude stabilní součástí českého pavilonu a při kapacitě 500 l vody denně bude zavlažovat oázu vyrůstající z písku kolem pavilonu. Druhou představovanou variantou je mobilní podoba zařízení, která dokáže bez infrastruktury vyrábět až 100 l vody denně i z extrémně suchého vzduchu, například v Rijádu.
Kromě filtrace bývá někde potřeba řešit i dezinfekci vody. Všichni víme o využívání chlóru v rámci vodovodního řadu; existují zde i jiné technologické možnosti? Vodní prostředí patří mezi přirozená místa výskytu mikroorganismů, z nichž bakterie patří mezi nejpočetnější skupinu. Proto podzemní a povrchové zdroje vody musíme při úpravě rovněž často dezinfikovat. Bakterie však můžeme najít i v již upravené pitné vodě, často i bakterie rodu Legionella. Obzvláště při současných dlouhodobých odstávkách objektů z důvodu koronaviru, například škol a školek. Právě na boj proti legionele se specializujeme prostřednictvím vlastního generátoru chlordioxidu. Výhody použití chlordioxidu oproti běžnému chlóru spočívají ve vyšším dezinfekčním účinku bez ohledu na pH, vyšší stabilitě, vyšší účinnosti vůči sporám, virům a řasám, netvoří karcinogenní trihalogenmethany (THM), netvoří chlorfenoly a dioxiny. Co se týče nového trendu v dezinfekci, tak brzy uvedeme na trh novinku, o které vás budeme informovat jako první.
/Kristina Kadlas Blümelová/
