Usadeniny sú pevné látky, ktoré sa usadzujú na povrchoch potrubí, výmenníkov tepla, nádrží alebo iných vodovodných zariadení. Tieto pevné látky vznikajú vylučovaním rozpustených látok, ktoré kryštalizujú alebo tuhnú v dôsledku chemických, fyzikálnych alebo biologických procesov. V priemyselnom spracovaní vody a odpadových vôd predstavujú usadeniny častý problém, pretože bránia prietoku, znižujú účinnosť zariadení a môžu viesť k zvýšeným nákladom na údržbu.

Technické pozadie

Usadeniny vznikajú predovšetkým v systémoch, v ktorých sa voda ohrieva, odparuje alebo zhustí, alebo kde dochádza k rozdielom v koncentrácii rozpustených látok. Tieto procesy podporujú tvorbu pevných látok, ktoré sa usadzujú na povrchoch zariadení. Usadeniny sa často skladajú z uhličitanu vápenatého (CaCO₃), magnéziových solí, síranov, silikátov a iných ťažko rozpustných zlúčenín.

V priemyselnej praxi sa rozlišujú rôzne druhy usadenín:

1. Kamenec (
   ): Tento druh usadenín sa často vyskytuje v kotloch a výmenníkoch tepla, v ktorých sa voda ohrieva alebo odparuje. Pri zvyšovaní teploty a koncentrácie iónov vápnika a horčíka tieto ióny kryštalizujú ako uhličitan vápenatý alebo silikát horčíka a vytvárajú pevné usadeniny. Tieto vrstvy vodného kameňa pôsobia ako izolátor a znižujú účinnosť výmenníkov tepla tým, že bránia prenosu tepla a zvyšujú náklady na energiu.

2. Produkty korózie:
   Korózia môže spôsobiť uvoľňovanie kovových iónov z potrubí a častí zariadení, ktoré sa následne v spojení s kyslíkom alebo inými prvkami usadzujú vo forme oxidových usadenín alebo koróznych kalov. Tieto usadeniny ovplyvňujú prietok vody v potrubiach a môžu viesť k upchatiu.

3. Biofilmy:
   Usadeniny organického pôvodu sú často spôsobené rastom mikroorganizmov, ktoré sa usadzujú vo vlhkých vodných systémoch. Tieto biofilmy pozostávajú z baktérií a iných mikroorganizmov, ktoré tvoria na povrchoch slizovitú vrstvu. V chladiacich okruhoch a pri úprave vody biofilmy znižujú prietok a znižujú účinnosť dezinfekčných procesov.

4. Chemické zrážanie:
   Pridaním chemikálií alebo zmenami hodnoty pH alebo teploty môže dôjsť k chemickému zrážaniu. Napríklad zlúčeniny železa, hliníka alebo fosfátu môžu vo vode zrážať a usadzovať sa na povrchu nádrží a potrubí.

Príčiny a dôsledky usadzovania

Na tvorbu usadenín vplývajú rôzne faktory:

• Zvýšenie teploty: S rastúcou teplotou klesá rozpustnosť mnohých solí, čím sa môžu vylúčiť z vody a vytvárať usadeniny.
• Prebytok koncentrácie: Ak je koncentrácia rozpustených látok, ako sú ióny vápnika alebo horčíka, vo vode príliš vysoká, dochádza k zrážaniu týchto látok vo forme tuhých látok.
• Kolísanie hodnoty pH: Zmeny hodnoty pH môžu ovplyvniť rozpustnosť solí, čím dochádza k vyzrážaniu látok a ich usadzovaniu na povrchoch.
• Rýchlosť prúdenia: V oblastiach s nízkou rýchlosťou prúdenia alebo v mŕtvych zónach systému je pravdepodobnosť tvorby usadenín vyššia, pretože častice sa môžu ľahšie usadzovať.

Vplyv usadenín na priemyselné vodné a odpadové systémy je značný:

• Straty pri prenose tepla: Usadeniny v tepelných výmenníkoch a kotloch znižujú rýchlosť prenosu tepla, pretože tuhé látky pôsobia ako izolačná vrstva. To zvyšuje spotrebu energie a prevádzkové náklady.
• Ucpávanie potrubí: V systémoch na prenos vody môžu usadeniny znížiť prierez potrubí, čo vedie k stratám tlaku, neefektívnemu prietoku a v najhoršom prípade k upchatiu.
• Nebezpečenstvo korózie: Usadeniny môžu viesť k podkorózii, pretože lokálne podporujú chemické reakcie, ktoré narúšajú povrch materiálu.
• Hygienické problémy: Usadeniny, najmä biofilmy, môžu znižovať účinnosť dezinfekčných prostriedkov a zvyšovať hygienické riziká, pretože mikroorganizmy sú v usadeninách chránené.

Opatrenia na zabránenie usadzovaniu

Predchádzanie a kontrola usadzovania je dôležitým aspektom prevádzky priemyselných vodných a odpadových zariadení. Medzi najdôležitejšie opatrenia patria:

1. Úprava a zmäkčenie vody

Prostredníctvom procesov zmäkčovania, ako je iónová výmena (napr. ALMA ION) alebo reverzná osmóza (napr. ALMA OSMO VE), je možné z vody odstrániť ióny vápnika a horčíka, aby sa zabránilo tvorbe vodného kameňa. Tieto procesy znižujú koncentráciu iónov zodpovedných za usadzovanie a zlepšujú kvalitu vody.