Чистотата на питейната вода не се определя само от сетивни характеристики като бистрота, мирис и вкус. Много замърсители са незабележими с просто око и не променят вкусовите усещания, но могат сериозно да влошат качеството и безопасността на водата.

Нитратите представляват химични съединения, съдържащи азот и кислород - най-често под формата на йона NO₃⁻. Те са естествена част от азотния цикъл в природата и може би затова са сред най-подценяваните химични замърсители в питейната вода. При повишена концентрация обаче, наличието им във водата създава реален здравен риск.

В Европейския съюз и България параметричната стойност за нитрати е 50 mg/l, а за нитрити - 0,50 mg/l, като се следи и комбинираното им присъствие. СЗО отбелязва, че стойностите им в подземни водоизточници - кладенци и сондажи често са високи и могат да достигнат или надхвърлят референтните.

В тази статия ще разгледаме кои методи за отстраняване на нитрати действително работят, кога са подходящи и какви са предимствата и ограниченията на различните технологии.  Ще обърнем специално внимание на йонообменните системи, включително на решенията за премахване на нитрати и комбинирано третиране на твърдост и нитратно съдържание във водата.

Как се установява наличие на нитрати във водата

При съмнение за нитратно замърсяване първата стъпка е лабораторен анализ на водата. Това е особено важно при подземни водоизточници, при които съставът на водата може да се променя в зависимост от сезона, валежите, близостта до земеделски площи или състоянието на септичните системи. Затова изборът на подходяща филтрираща технология е необходимо да с прави въз основа на реалните показатели на водата.

Защо нитратите изискват специализирано решение

Конвенционалните методи за филтриране на водата имат ограничено действие върху нитратите. Причината е, че те са стабилни и силно разтворими, затова процеси като коагулация, механична филтрация и хлориране не са ефективни срещу тях.

Активният въглен също не е решение, защото той действа чрез адсорбция най-вече на органични вещества, като ги задържа на повърхността си. Нитратът, както казахме, е стабилен и силно разтворим йон с нисък потенциал за адсорбция. Това означава, че стандартните филтри с активен въглен не могат да отстраняват нитрати.

Преваряването на водата не е метод за премахване на нитратите. Те не само остават, но и концентрацията им в следствие на изпаряването, може да бъде дори леко повишена.  

От това следва, че водата може да е микробиологично обработена и визуално чиста, но проблемът с нитратите да не е решен.

Специализираните технологии срещу нитрати целенасочено намаляват концентрацията на замърсител, който изисква по-високо ниво на контрол и надеждност. Това е и причината изборът на система да се прави целенасочено.

Кои методи действително работят

Според СЗО и Пенсилванският държавен университет най-утвърдените технологии за отстраняване на нитрати от водата са йонообменът, обратната осмоза, биологичната денитрификация, електродиализата и дестилацията. Обратната осмоза и йонообменът са двете най-често използвани технологии за премахване на нитрати в битови условия.

Обратна осмоза

Обратната осмоза е популярна технология за цялостно пречистване на вода и с основание се възприема като надеждно решение за битови нужди. Нейното основно предимство е, че работи широкообхватно: освен нитрати, тя намалява съдържанието и на други разтворени вещества. Това е особено необходимо, когато качеството на водата е компрометирано по множество показатели и е нужен комплексен контрол. С други думи, ако приоритетът е вода с по-висока степен на пречистване от различни замърсители за ежедневна консумация, обратната осмоза често е най-логичен избор.

Разбира се, технологията има и своите ограничения. Обратната осмоза не винаги е най-оптимално и универсално приложимо решение. Тя е по-скъпа като инвестиция и експлоатационна поддръжка - обикновено изисква предварителна филтрация на водата и генерира концентрат, който трябва да бъде отведен. Освен това променя минералния състав на водата и работи най-успешно в комбинация с други филтриращи и реминерализиращи методи.

Обратната осмоза си остава изключително надеждна технология, когато е необходим по-прецизен контрол на цялостното качество на водата.
 
Йонообмен

Йонообменът е утвърдена и силно таргетирана технология. EPA (Environmental Protection Agency) я определя като доказан метод с много висока ефективност за отрицателно заредени замърсители, включително нитрати.

Йонообменът е подходящ, когато се търси тясно специализирано решение за целево третиране на нитратното замърсяване. Това важи особено за случаите, в които се налага обработване на по-голям дебит или на цялостно пречистване на водоснабдяването в имота.

Йонообменът като метод използва специализирана анионна смола за нитрати. В преминаващата през нея вода нитратните йони се заместват с други йони, най-често хлориди (Cl⁻). Обаче когато във водата има висока концентрация на сулфати, ефективността и капацитетът на част от смолите може да се понижи. Причината е по-големият им афинитет към сулфатите. Освен това при регенерацията на смолата се отделя концентриран отпадъчен разтвор, който трябва да бъде управляван правилно.

Въпреки това йонообменът е един от най-практичните, достъпни и ефективни методи за отстраняване на нитрати.

Дестилация

Дестилацията е по-скоро решение за малки количества вода, когато е необходимо много висока степен на пречистване, тъй като технологията е скъпа и енергоемка.

Биологична денитрификация и електродиализа

Биологичната денитрификация използва бактерии, които превръщат нитратите в азотен газ. Използва се основно в пречиствателни станции като с нея може да се постигне над 90% отстраняване на нитрати. Този метод също е нерентабилен за домашно приложение.

Електродиализата е технология за пречистване на вода, при която разтворените йони се отстраняват чрез електрично поле и селективни йонообменни мембрани. Тя се използва за редуциране на концентрацията на нитрати, хлориди, сулфати, натрий, флуориди и други разтворени йони. Поради по-сложната технология и необходимостта от контрол на процеса електродиализата се прилага основно в промишлени и големи водопречиствателни системи, а не в домашни условия.


Кой са предложенията на DioSystems за пречистване от нитрати

При анализ на водата, който показва завишени стойности на нитрати, DIO Systems предлага два основни типа решения, базирани на йонообменната технология.

Колона за премахване на нитрати със селективна смола

Колоната, предлагана от DIO Systems представлява специализирана йонообменна система за целево пречистване на вода от нитрати и нитрити.Тя е предназначена за инсталации в обекти със собствен водоизточник (кладенец или сондаж), както и при водопроводна вода, при която лабораторният анализ е показал повишено съдържание на азотни съединения.

Основният филтриращ материал в системата е селективната анионна смола, специализорана за нитрати Nitrotrapp, разработена от немската компания Watch Water GmbH. Този тип смола има висок афинитет към нитратните йони и позволява ефективното им задържане чрез йонообменен процес.

Важна особеност на Nitrotrapp е възможността за регенерация със стандартна таблетирана сол за омекотители.Това значително улеснява експлоатацията и поддръжката на системата. Възстановената йонообменната способност позволява на системата да работи продължително без необходимост от подмяна на филтриращия материал.

Сред основните предимства на колоната са автоматизираната работа и възможностите за интегриране към централната водопроводна система на дома или към по-широка схема за пречистване на вода, включваща механична филтрация, омекотяване или други технологии.

Омекотител за вода с премахване на нитрати

Омекотителят за вода, предлаган от DIO Systems представлява комбинирана йонообменна система, предназначена за едновременно омекотяване на твърда вода и отстраняване на нитрати и нитрити. Инсталирана към главния водопровод на сградата, системата осигурява обработка на цялото количество входяща вода.

Този тип комбинирано решение е особено подходящо за водоподаване от алтернативни водоизточници - кладенци и сондажи, където често се наблюдава едновременно висока минерализация на водата и повишено съдържание на нитрати.

Технологията използва два различни типа йонообменни смоли, които работят последователно в една филтърна колона - катионна йонообменна смола, предназначена за омекотяване на водата и селективна анионна смола Nitrotrapp за отстраняване на нитрати и нитрити.

Регенерацията на колоната се извършва с таблетиран солен разтвор (NaCl) едновременно и за двата вида смоли. Допълнително системата може да използва Upflow регенерация, при която солният разтвор преминава през филтриращия материал отдолу нагоре. По този начин се съкращава времето за възстановяване на йонообменния капацитет на смолата и се понижава разхода на вода и сол с около 30%.

Съдържанието на нитрати във водата е един от важните показател за нейната безопасност при консумация. Ефективността на методите за отстраняване на азотните замърсители до голяма степен зависи от състава и качеството на входящата вода, нивото на замърсяване и правилната поддръжка на оборудването. Без отчитане на тези фактори дори най-добрите технологии не са в състояние да дадат оптимални резултати.

Затова премахването на нитратите трябва да се разглежда като комбинация от правилен избор на технология, качествено оборудване и постоянен мониторинг на водата и поддръжка на системата. Само така може да се гарантира дългосрочно решение и реална защита на човешкото здраве.