W kontekście DYREKTYWY 2020/2184 PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO i RADY (UE) z dnia 16 grudnia 2020 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.
Wstęp
Dostawca wody pitnej dostarcza wysokiej jakości i w pełni monitorowaną wodę. Po co więc martwić się o zdecentralizowane zaopatrzenie w wodę deszczową? Niedobory wody, problem z jej jakością, wkład w ochronę przeciwpowodziową i ochronę naturalnych źródeł wody pitnej to tylko niektóre z powodów. W ostatnich latach w wielu krajach Europy wyschły naturalne studnie dostarczające wodę pitną przez lata, sytuacja jest w niektórych przypadkach niepokojąca. Coraz więcej krajów zgłasza niedobory dostaw wody w okresach suchych. W Belgii i Holandii główni dostawcy wody aktywnie poszukują nowych źródeł wody, ponieważ chwilowo nie są w stanie zaspokoić zapotrzebowania na nią. Zdecentralizowane systemy gromadzenia wody deszczowej, które nie tylko uzdatniają wodę do jakości tak zwanej wody technologicznej (DIN EN 16941-1), ale także do jakości wody pitnej, mogą pomóc w wypełnieniu tych rosnących luk w dostawach wody. Niniejszy artykuł zapewnia wgląd w podstawy i podejścia do rozwiązań, a także w przykłady wdrożonych i funkcjonujących systemów.
Zalety i wady wody deszczowej jako źródła wody pitnej
W Niemczech około 13% wody pitnej pochodzi obecnie z jezior, zbiorników wodnych lub wody rzecznej; około 70% pochodzi z ujęć podziemnych. W zasadzie więc woda deszczowa stanowi zatem integralną część zaopatrzenia w wodę pitną. Jedną z głównych zalet wykorzystania wody deszczowej jest to, że jest ona przyjazna dla środowiska. Można w ten sposób zaoszczędzić na systemach rurociągów i na energii elektrycznej, a także chronić kurczące się zasoby wody pitnej. Zdecentralizowane zbiorniki na wodę deszczową przyczyniają się również do zarządzania wodą deszczową, w tym do ochrony przeciwpowodziowej. Co więcej, gromadzenie i wykorzystywanie wody deszczowej mogą przynieść konkretne oszczędności. Pozytywnym aspektem wykorzystania deszczówki jest również łatwa dostępność jej jako zasobu odnawialnego. Jest ona jednak silnie uzależniona od warunków klimatycznych. Ze względu na coraz dłuższe okresy suszy spowodowane zmianami klimatycznymi, zbiorniki na wodę deszczową również muszą być większe, jeśli celem jest samowystarczalność, tj. niezależność od dostawcy wody. Główną zaletą wody deszczowej jest jej dobra jakość podstawowa, ponieważ pierwszy etap oczyszczania jest już przeprowadzany automatycznie przez wcześniejsze parowanie w atmosferze, które jest całkowicie bezpłatne. Nie ma tańszego filtra niż ewapotranspiracja. Woda deszczowa jest również wolna od wielu substancji śladowych, takich jak pozostałości leków. Z drugiej strony istnieją wyzwania, które należy wziąć pod uwagę podczas korzystania z wody deszczowej. Wadą jest jej nierównomierna dostępność w okresach suszy lub w regionach o nieregularnych opadach deszczu. Ponadto, jakość wody musi być dokładnie monitorowana i zapewniona poprzez jej filtrację i oczyszczanie. Infrastruktura wymagana do instalacji systemów zbierania wody deszczowej może być kosztowna i zajmować dużo miejsca. Istnieje również zależność od materiałów pokrycia dachowego, ponieważ niektóre materiały mogą uwalniać potencjalnie szkodliwe substancje. Ogólnie rzecz biorąc, decyzja o wykorzystaniu wody deszczowej jako źródła wody pitnej wymaga kompleksowej oceny warunków lokalnych, dostępnych zasobów i niezbędnych środków infrastrukturalnych. Po podjęciu decyzji o wykorzystaniu wody spływającej z dachu w danym projekcie, należy przestrzegać wymogów przepisów krajowych dotyczących wody pitnej w Europie. Te z kolei opierają się na europejskiej dyrektywie (UE) 2020/2184 w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Jak opisano w art. (2) dyrektywy (UE) 2020/2184, ma to zastosowanie do wody niezależnie od jej pochodzenia, tj. również do tzw. wody spływającej z dachów.
DYREKTYWA (UE) 2020/2184 w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi
DYREKTYWA 2020/2184 PARLAMENTU EUROPEJSKIEGOA i RADY (UE) z dnia 16 grudnia 2020 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi ostatecznie weszła w życie 12 stycznia 2021 r. Celem opisano w artykule (1):
„ 1. Niniejsza dyrektywa dotyczy jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi dla wszystkich w Unii.
2. Celami niniejszej dyrektywy są ochrona zdrowia ludzkiego przed niepożądanymi skutkami wszelkiego zanieczyszczenia wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi poprzez zapewnienie, aby była ona zdrowa i czysta, a także poprawa powszechnego dostępu do wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.
Woda przeznaczona do spożycia przez ludzi jest zdefiniowana w art. 2 w następujący sposób:
„a) wszelką wodę w stanie pierwotnym lub po uzdatnieniu, przeznaczoną do picia, gotowania, przygotowywania żywności lub innych celów domowych zarówno w obiektach publicznych, jak i prywatnych, niezależnie od jej pochodzenia i od tego, czy dostarczana jest z sieci dystrybucyjnej, cystern, w tym również przewoźnych zbiorników, lub rozlewana do butelek lub pojemników, z uwzględnieniem wody źródlanej;
b) wszelką wodę wykorzystywaną przez każde przedsiębiorstwo spożywcze do wytworzenia, przetworzenia, konserwowania lub wprowadzania do obrotu produktów lub substancji przeznaczonych do spożycia przez ludzi;”
Różne wyjątki zostały zdefiniowane w artykule (3). Na przykład dyrektywa nie ma zastosowania do uznanych naturalnych wód mineralnych. Państwa członkowskie mogą również same zezwolić na odstępstwa od Dyrektywy:
„a) wodę przeznaczoną wyłącznie do takich celów, w odniesieniu do których właściwe organy są przekonane, że jakość wody nie ma wpływu bezpośredniego ani pośredniego na zdrowie zainteresowanych konsumentów;
b) wodę przeznaczoną do spożycia przez ludzi, indywidualnie dostarczaną w ilościach niższych niż średnio 10 m3 na dobę lub dostarczaną mniej niż 50 osobom, chyba że woda jest dostarczana jako część działalności komercyjnej lub publicznej.”
Poniższy wyjątek dotyczy również małych dostawców wody:
„Dostawcy wody dostarczający średnio mniej niż 10 m3 wody dziennie lub obsługujący w ramach swojej działalności komercyjnej lub publicznej mniej niż 50 osób podlegają wyłącznie art. 1–6 i art. 13, 14 i 15 niniejszej dyrektywy oraz odpowiednim załącznikom do niej.”
Z jednej strony oznacza to, że przepisy dotyczące wody pitnej w poszczególnych państwach członkowskich będą się nadal różnić. Z drugiej strony, nowa dyrektywa daje również więcej możliwości dywersyfikacji dostaw wody pitnej. Artykuły 7-10 zawierają przepisy dotyczące tak zwanego “podejścia opartego na ryzyku” i jego wdrażania. Państwa członkowskie mają zapewnić stosowanie podejścia opartego na ryzyku w odniesieniu do dostaw, uzdatniania i dystrybucji wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, obejmującego cały łańcuch dostaw, od obszaru zlewni po pobór, uzdatnianie, magazynowanie i dystrybucję wody w punkcie poboru. Dyrektywa UE musiała zostać wdrożona do 12.01.2026 r. oprócz niektórych przedłużonych okresów przejściowych (np. PFAS).
W Niemczech zmienione Rozporządzenie w sprawie wody pitnej weszło w życie 24 czerwca 2023 r., wdrażając kluczowy element dyrektywy UE w sprawie wody pitnej od 2020 r. “Zmienione rozporządzenie w sprawie wody pitnej (TrinkwV) przewiduje wprowadzenie ochrony wody pitnej opartej na ryzyku, wprowadza nowe parametry i określna niższe limity dla zanieczyszczeń, takich jak chrom, arsen i ołów. Operatorzy systemów zaopatrzenia w wodę są zobowiązani do likwidacji lub wymiany starych rur ołowianych.”
https://www.bundesgesundheitsministerium.de/service/begriffe-von-a-z/t/trinkwasser
W kontekście DYREKTYWY 2020/2184 PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO i RADY (UE) z dnia 16 grudnia 2020 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.
Autoryzacja
Istnieją bardzo duże różnice w krajach UE w odniesieniu do zatwierdzania zdecentralizowanych systemów zaopatrzenia w wodę pitną wykorzystujących wodę spływającą z dachów jako źródło. Początkowo istnieje niepewność, ponieważ nie ma konkretnych regulacji normatywnych ani nawet standard testowego dla tej technologii. Zasadniczo jednak, podobnie jak system studni, jest to tak zwany system samowystarczalny, który nie jest zabroniony na mocy przepisów dotyczących zaopatrzenia w wodę pitną. W odniesieniu do technologii, instalacji i użytkowania systemu zaopatrzenia w wodę pitną, istnieją definicje w niemieckim i europejskim rozporządzeniu w sprawie wody pitnej, zgodnie z którymi organy służby zdrowia podejmują decyzje w sprawie zatwierdzenia, a tym samym zapewniają specyfikacje dotyczące badania jakości wody. Od 2016 r. różne praktyczne przykłady pokazały, że organy służby zdrowia mają bardzo różne opinie na temat wody pitnej ze spływów dachowych, wód powierzchniowych i studni. Istnieją organy ds. Zdrowia, które uważają takie zdecentralizowane systemy zaopatrzenia za dobre, a także tolerują je po skontaktowaniu się z producentami i klientami prywatnymi. Istnieją bardzo różne specyfikacje od poszczególnych pracowników służby zdrowia, zgodnie z którymi jakość wody musi i powinna być testowana w różnych odstępach czasu po uzdatnieniu. Często specyfikacje słowne obejmują około 7-10 parametrów, przy czym są to głównie parametry testowe dla patogenów, ponieważ woda spływająca z dachu nie przekracza wartości granicznych określonych w rozporządzeniu w sprawie wody pitnej dla wszelkich substancji rozpuszczonych w odpowiednich materiałach dachowych, w zależności od regionu i kraju. Podczas uzdatniania wód powierzchniowych lub gruntowych, takich jak woda ze studni lub woda ze strumienia, określa się również parametry testowe, takie jak azotany, azotyny, mangan, żelazo i minerały, które są następnie testowane w regularnych odstępach czasu. Nawet za zgodą lub tolerancją wydziału zdrowia publicznego, gmina może nalegać na obowiązek podłączenia i korzystania z wody, który istnieje w Niemczech od 1935 roku (https://de.wikipedia.org/wiki/Anschluss-_und_Benutzungszwang), pod warunkiem, że budynek może być podłączony do sieci wodociągowej. Może to oznaczać, że budynek musi być podłączony do centralnej sieci wodociągowej, ale nie pobiera z niej wody. Jest to uregulowane w regulaminach gmin. W wielu innych krajach europejskich obowiązek podłączenia i korzystania z wody nie jest jednak znany. W przeciwieństwie do obowiązku podłączenia, obowiązek korzystania z wody nie jest jeszcze egzekwowany w żadnym znanym systemie. Jednak dokładna minimalna ilość wody komunalnej również nie jest jasno określona.
W przypadku systemów samozaopatrzeniowych, które są instalowane jako uzupełnienie miejskiego przyłącza wody, obowiązek przyłączenia jest spełniony, a woda pitna z miejskiego wodociągu jest również wykorzystywana w okresach suszy (pusty zbiornik). Ilość wody deszczowej przechowywanej w zbiorniku odciąża dostawcę wody pitnej podczas dłuższych okresów suszy, zwłaszcza na obszarach (również w Niemczech), gdzie nawadnianie ogrodów jest zabronione z powodu niedoborów wody. Podczas intensywnych opadów deszczu puste zbiorniki odciążają kanalizację deszczową. Dostrzegły to również pierwsze lokalne władze. Od 01.01.2024 r. Berliner Wasserbetriebe będzie pobierać tylko 10% opłat za wodę deszczową, jeśli woda deszczowa jest wykorzystywana jako woda technologiczna w budynku.
Technologia
Dzięki serii AQUALOOP do uzdatniania wody pitnej z wody deszczowej, INTEWA opracowała kompletną serię gotowych do podłączenia systemów o wydajności od 1000 do ok. 86 400 l/d i jej wielokrotności. W ciągu ostatnich 10 lat firma z Aachen zbadała, pobrała próbki, zoptymalizowała i z powodzeniem wdrożyła tę technologię w wielu projektach. W poniższej sekcji wyjaśniono zasadę działania na przykładzie system domu jednorodzinnego AL-DW1000 RMF-40SC z centralą pompową RMF-SC 40.
Tak zwany “spływ z dachu” jest najpierw wstępnie filtrowany przez filtr wstępny PURAIN ①, zanim trafi do zbiornika.
Zbiornik na wodę deszczową jest zwykle instalowany na zewnątrz budynku jako podziemny zbiornik z tworzywa sztucznego. Ponieważ woda spływająca z dachu w zbiornikach ma dłuższy czas przebywania, a tym samym czas kontaktu z materiałem, należy zadbać o to, aby żadne zanieczyszczenia nie dostawały się do wody przez ściany zbiornika. W przypadku tworzywowych zbiorników magazynowych, dostawcy powinni posiadać certyfikaty lub deklaracje zgodności dotyczące przydatności materiału do przechowywania żywności.
Skimmer filtra PURAIN usuwa zanieczyszczenia powierzchniowe. Zintegrowana klapa zwrotna zapobiega przedostawaniu się małych zwierząt i zanieczyszczeń do spłuczki. Uspokojony wlew ② zapobiega unoszeniu osadów z dna zbiornika. Centrala pompowa RAINMASTER FAVORIT 40-SC pobiera wodę deszczową ze zbiornika za pomocą rury ssącej ④ z pływającym poborem ③ i tłoczy ją przez jednostkę ultrafiltracji AQUALOOP-direct ⑧. Ze względu na mały rozmiar porów membrany wynoszący 0,02 µm, cząstki, bakterie, a nawet wirusy są zatrzymywane na membranie. Skoki ciśnienia są buforowane przez zbiornik wyrównawczy ⑦. Po filtracji membranowej woda przechodzi przez dodatkową jednostkę UV ⑨ w celu dodatkowej dezynfekcji, zanim dotrze do odbiorników. Po otwarciu odbiorników, takich jak toalety, pralki, prysznice, wanny, umywalki i system ogrodowy, pompa automatycznie wykrywa spadek ciśnienia i uruchamia się. Jeśli nie ma wystarczającej ilości wody deszczowej, RAINMASTER FAVORIT 40-SC automatycznie zaopatruje odbiorniki w wodę pitną za pośrednictwem zintegrowanego, certyfikowanego przez DVGW źródła wody uzupełniającej.
Na obszarach o szczególnie wysokim poziomie zanieczyszczenia powietrza konieczne lub przydatne mogą być dodatkowe etapy oczyszczania:
- odwrócona osmoza (RO)
- adsorpcja (węgiel aktywny) do usuwania substancji rozpuszczonych
- oraz neutralizacja smaku
- filtr miejscowy (np. przed kranem kuchennym).
| Oznaczenie | Opis | Obraz |
| AL-Tap1600 | Mobilne, bez zasilania energią elektryczną uzdatnianie wody Wydajność oczyszczania do 1 600 l/d Pojemność zbiornika 60 litrów Powierzchnia UF ciśnieniowej 6 m² |
 |
| AL DW1000 | Budynki jedno- i wielorodzinne, komercyjne Wydajność oczyszczania do 1 000 l/d 1 x AL-direct Powierzchnia UF ciśnieniowej 18 m² |
 |
| AL-DW3000 AL-DW6000 |
Rozwiązania komercyjne Wydajność oczyszczania do 6 000 l/d 2 – 4 x AL-direct Powierzchnia UF ciśnieniowej 2 – 4 x 18 m² |
 |
|
AL-DW9600 AL-DW19200 AL-DW28800 AL-DW38400 AL-DW57600
AL-DW86400 |
Handel Wydajność oczyszczania do 86 400 l/d Ze stacjami membranowymi AL-MS, każda z 6 membranami AL-MEM X x 6 m² UF podciśnieniowej Zbiornik membranowy Zbiornik wody oczyszczonej Czyszczenie powietrzem i możliwość czyszczenia chemicznego Zdalne monitorowanie i obsługa I-Connect |
  |
Monitorowanie, obsługa i konserwacja za pomocą I-CONNECT
I-CONNECT na komputerze, tablecie i smartfonie
Centralnym punktem zdecentralizowanego uzdatniania wody deszczowej z dachów do jakości wody pitnej jest monitoring. W tym celu systemy większe niż 9 600 l/d są już wyposażone w system sterowania I-CONNECT. Umożliwia on zdalne monitorowanie systemu. Dostęp do odpowiedniego systemu można uzyskać online za pośrednictwem portalu internetowego lub aplikacji. W przyszłości planowane jest również monitorowanie jakości wody online tam, gdzie to będzie możliwe. Obecnie odbywa się to poprzez analizy laboratoryjne.
Referencja: Modernizacja w domu jednorodzinnym w Kelmis, Belgia
Modernizacja była możliwa w przypadku tego projektu, ponieważ można było wykorzystać istniejący system rur.
-
-
- Gromadzenie wody deszczowej z dachu o powierzchni 120 m²
-
- Magazynowanie w zbiorniku zewnętrznym o pojemności 10 m³
-
- Stacja membranowa AQUALOOP z ultrafiltracją w zbiorniku
-
- 350-litrowy zbiornik wody czystej w piwnicy na wodę po sterylizacji
-
- Pobór ze zbiornika czystej wody za pomocą RAINMASTER Favorit 20-SC
-
- Sterylizacja UV o mocy 20 W dla dodatkowego bezpieczeństwa
-
- Zwiększenie ciśnienia w istniejącym systemie rur
- Podłączenie do prysznica, pralki, umywalki itp.
-
Jakość wody deszczowej
Jakość wody deszczowej i wydajność oczyszczania systemu zbadano poprzez pobranie próbek w różnych punktach całego systemu. Wyniki analizy pokazują, że zanieczyszczenie bakteryjne wody surowej ze zbiornika wody deszczowej jest bardzo niskie. W próbkach nie znaleziono ani bakterii E. coli, ważnego wskaźnika zanieczyszczenia odchodami, ani patogenu Pseudomonas aeruginosa. Po ultrafiltracji AQUALOOP nie wykryto już bakterii z grupy coli ani kolonii bakterii. Dezynfekcja przy użyciu lampy UV zapewnia dodatkowe bezpieczeństwo. Wartości graniczne rozporządzenia w sprawie wody pitnej dla „wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi” były zgodne ze wszystkimi badanymi parametrami (patrz. Tabela 1). Jedynie wartość pH została przekroczona podczas pierwszego pobierania próbek. Przyczyną tego było alkaliczne zabrudzenie betonowego zbiornika cementem w wyniku naprawy.
| Parametry | Jednostka | Wartość graniczna (zgodnie z TVO) 2014 | Woda deszczowa | Oczyszczanie AQUALOOP |
| Escherichia coli | /100ml | 0 | 0 | 0 |
| Enterokoki | /100ml | 0 | 0 | 0 |
| Bakterie z grupy coli | /100ml | 0 | 2 | 0 |
| Liczba kolonii 22 °C | /ml | 100 | 11 | 0 |
| Liczba kolonii 36°C | /ml | 100 | 12 | 0 |
| Pseudomonas Aeruginosa | /100ml | — | 0 | 0 |
| TOC | mg/l | — | 3mg/l | 2,8 mg/l |
| Wapń | mg/l | 22,4 | ||
| Magnez | mg/l | <0,5 | ||
| Przewodność przy 25°C | μs/cm | 2790 | 215 | |
| Miedź | mg/l | 2 | 0,008 |
Instalacja referencyjna w siedzibie głównej INTEWA w Aachen
W siedzibie głównej firmy w Aachen, Intewa gromadzi wodę spływającą z dachu hali w bezpiecznym dla żywności zbiorniku z włókna szklanego o pojemności 30 m3 w celu uzdatniania wody pitnej dla firmy przy użyciu technologii AQUALOOP. Próbki wody są regularnie pobierane przez uznane laboratorium zgodnie z TVO. Zbiornik jest również wykorzystywany jako zbiornik retencyjny w przypadku intensywnych opadów deszczu.
Uzysk wody z dachu hali: ok. 380 m³ / rok
Zapotrzebowanie: ok. 90 m³/rok
Wykorzystanie: woda, kawa, herbata, mycie rąk, zlew, zmywarka, sprzątanie, piwo i lemoniada
Dzięki dużej powierzchni dachu, firma jest samowystarczalna w zakresie wody.
Ponieważ zostaje nadmiar wody, zastanawiano się, w jaki sposób można rozpowszechnić wiedzę na temat decentralizacji wykorzystania wody deszczowej i udostępnić ją większej liczbie osób. Narodził się pomysł., aby z oczyszczonej wody deszczowej produkować piwo i lemoniadę, „beeRAIN” oraz „RAINade”. beeRAIN i RAINade nie są napojami produkowanymi przemysłowo, ale napojami wytwarzanymi zgodnie z najwyższymi standardami w małych browarach rzemieślniczych w Belgii. Oczyszczona woda spływająca z dachów jest transportowana do pobliskiego browaru w cysternie. Napoje RAINwaterdrinks są sprzedawane klientom po kosztach własnych. Ilości produkcyjne są jednak bardzo ograniczone.
Referencja: Rimac, Chorwacja
Pierwsza duża stacja przemysłowa została dostarczona w grudniu 2023 r. do zakładu Rimac w Nevera, o wydajności oczyszczania 100 m3/d. Jej zadaniem jest produkcja wody pitnej z wody deszczowej w parku przemysłowym Rimac i w produkcji samochodów elektrycznych. Zanim woda trafi do zbiornika, jest wstępnie oczyszczana przez filtr PURAIN. Pompa Biox pompuje wodę deszczową ze zbiornika do zbiorników membranowych AQUALOOP. Są one wyposażone w 11 stacji membranowych składających się z 66 wkładów membranowych. System dostarcza do 100 m3 oczyszczonej wody z dachu dziennie. System UV zainstalowany na rurze tłocznej służy do dodatkowej dezynfekcji wody przed przekazaniem jej do odbiorników za pomocą systemu pompowego (PROFI).
Podsumowanie i perspektywy
W coraz większej liczbie krajów Unii Europejskiej zasoby wody pitnej z wód gruntowych, rzek i jezior stają się tymczasowo coraz mniejsze z powodu zmian klimatycznych. Użytkownicy końcowi i dostawcy wody poszukują nowych źródeł wody i ponownie odkryli wodę spływającą z dachów. Dzięki odpowiednim metodom oczyszczania, ta dawna woda deszczowa może być uzdatniana do jakości wody pitnej w zdecentralizowanych systemach zbierania wody deszczowej i może stanowić cenny wkład w wypełnianie rosnących luk w zaopatrzeniu w wodę. Nowa DYREKTYWA 2020/2184 PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO i RADY (UE) w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, która ostatecznie weszła w życie 12.01.2021 r. opisuje wymagania dotyczące wymaganej jakości tej wody. Dzięki nowej serii gotowych do podłączenia systemów, ekspert ds. Wody Intewa z Aachen pokazuje, że ta forma zdecentralizowanej produkcji wody pitnej z wody deszczowej z dachów jest obecnie technologicznie wykonalna i nadaje się nawet do modernizacji. Najstarsze wdrożone do tej pory systemy działają stabilnie i bezpiecznie od ponad 10 lat. W bieżących projektach badawczo-rozwojowych rozwijana jest w szczególności technologia czujników online, aby umożliwić zdalne monitorowanie jakości wody i dalsze rozszerzanie ważnego elementu „zbierania wody deszczowej” w celu zabezpieczenia dostaw wody.