Stagnace vody v potrubí – kovy ve studené pitné vodě

voda

Kvalita pitné vody „z kohoutku“ je při běžném používání velmi dobrá a v některých případech svými parametry předčí vodu balenou. Stagnace vody ve vodovodním potrubí však významným způsobem mění mikrobiologické složení vody i obsah rozpuštěných kovů. Článek seznamuje čtenáře z reálného uživatelského hlediska s vlivem materiálů potrubí na chemickou kvalitu vody, zejména po její stagnaci v potrubí z různých materiálů. V závěru autoři uvádějí doporučení pro rozbor vody odebrané z potrubí vnitřních vodovodů a u kovových potrubí nutnost zjišťování koncentrace kovů v této vodě. Dále je zdůrazněn význam proplachu, který předepisuje ČSN EN 8065. Pokud se týká trubek z mědi a pozinkované oceli, je třeba upozornit, že pro vnitřní vodovody se smějí používat pouze měděné trubky, které odpovídají ČSN EN 1057+A1 a ocelové závitové pozinkované trubky podle ČSN EN 10255+A1 pozinkované podle ČSN EN 10240 pouze jakosti A1.

Recenzenti: Jiří Matějček, Jakub Vrána

Záměr

Cílem šetření autorů článku bylo zjištění vlivu různých materiálů vodovodního potrubí na chemické složení vody.

Záměr vychází z reálného uživatelského provozu, kdy po týdenní stagnací studené pitné vody požadují normy ČSN EN 806 [1] a ČSN EN 755409 [2] proplach. Tento požadavek byl s největší pravděpodobností specifikován tvůrci uvedených norem z hlediska požadavků mikrobiologických. Pro představuje v tomto směru prezentován graf 1, který dokládá mikrobiologické změny studené pitné vody v novém vnitřním vodovodu za neodběru.

Sledujeme-li na grafu 1 mikrobiologický vývoj v čase, je třeba z mikrobiologického hlediska provést proplach mnohem dříve, než po sedmi dnech (mikrobiologická kvalita vody nevyhovuje již po 48 hodinách).

Z hlediska doložení vlivu materiálu vodovodních potrubí na koncentraci kovů v pitné vodě zde předkládáme uživatelský stav, ke kterému v reálném životě dochází naprosto běžně: uživatel bytu se vrací po týdnu z dovolené a po svém návratu by měl znát opatření z hlediska zajištění souhrnné kvality pitné vody, a to při různých materiálech instalovaného potrubí vnitřního vodovodu.

Z hlediska chemického vyšetření jde tedy o doložení změn v chemické kvalitě vody, která stagnuje v různých potrubních materiálech.

Graf 1 • Dopad stagnace vody v potrubí na mikrobiologickou kvalitu vody (KTJ - kolonie tvořící jednotky, NMH - největší mezní hodnota, MB - mikrobiologie

Příprava vyšetření

Pro jednoznačnost byly u všech sledovaných materiálů použity vzorky potrubí jak nového, tak provozovaného. Stagnace vody v potrubních materiálech probíhala za stálé teploty 25 °C. Všechny vzorky potrubí se stagnující vodou byly uloženy na dobu 7 dnů v laboratoři v termostatu, tedy v uzavřeném prostoru s udržovanou požadovanou teplotou. Použitá i nová potrubí zajistila jak spolupracující instalatérská firma, tak oslovení výrobci a dodavatelé potrubí:

A. Potrubí měděné

1) Použité potrubí – provozováno 11 let – součást vnitřního vodovodu pavilonu nemocnice.
2) Nové potrubí (dle dodavatele vhodné pro vnitřní vodovod pitné vody).

B. Potrubí z pozinkované oceli

3) Použité potrubí – provozováno 46 let v objektu výzkumného ústavu.
4) Nové potrubí.

C. Potrubí polypropylenové

5) Použité potrubí – provozováno 6 let v bytovém objektu.
6) Nové potrubí.

D. Potrubí s vnitřní vrstvou síťovaného polyetylenu

7) Použité potrubí – provozováno 11 let v rodinném domě s vlastní studnou.
8) Nové potrubí.

E. Vlnovcová ohebná trubka z korozivzdorné oceli

9) Použité potrubí – provozováno 6 let – instalováno ke sprše v hygienickém zařízení.
10) Nové potrubí.

Na obsah kovů byl pro porovnání vyšetřen také vzorek studené pitné vody z vrtané studny.

Jak je tedy uvedeno výše, celkem byla vyšetřena stagnující voda z 11 vzorků – u pěti materiálových druhů potrubí po dvou vzorcích (použité a nové potrubí) + vzorek ze studny.

Obr. 1 • Sestava vzorků potrubí pro vyšetření

Vzorky potrubí byly dodány v délkách cca 300 mm, různé průměry, z jedné strany vodotěsně uzavřené. Pro jednoznačnou identifikaci byly vzorky použitých potrubí označeny jednou páskou, vzorky nových potrubí dvěma páskami.

Technologický postup v laboratoři

• Proplach všech vzorků demineralizovanou vodou, naplnění běžnou pitnou vodou z vodovodu v laboratoři (pH se pohybuje mezi 7,5 až 7,6).
• Označení páskou a stažení 10 vzorků potrubí do svazku.
• Umístění do termostatu s teplotou 25 °C po dobu 7 dnů.
• Po 7 dnech odebrání vzorků z jednotlivých potrubí.
• Vyšetření 10 vzorků na koncentraci kovů (soupis v tab. 1) ve stagnující vodě.
• Po odebrání vzorků stagnující vody z potrubí (cca 40 ml) byla zbylá voda vypuštěna a proveden trojnásobný „proplach“ s každým vzorkem potrubí, a to běžnou pitnou vodou. Potrubí bylo naplněno vodou z vnitřního vodovodu laboratoře se setrváním vždy 100 s, celkem tedy 300 s. To odpovídá cca 5 min. proplachu (tedy posunu a výměně vody v běžném potrubí). Vzorek na vyšetření koncentrací kovů byl odebrán z třetího proplachu.
• Na koncentraci kovů byl samostatně vyšetřen vzorek vody ze studny.

Obr. 2 • Svazek potrubí v termostatu

Výsledky laboratorních vyšetření

STUDNA

Jedná se o vrtanou studnu, jejíž hloubka od terénu činí 24,64 m. Průměr vrtu je 152 mm, průměr zárubnice z PVC je 125 × 3 mm. Mezikruží mezi stěnou vrtu a zárubnicí je vysypáno jemným štěrkem a nahoře, kde se nachází také pažnice (PVC trouba o průměru 160 mm), utěsněno bentonitem. Hladina vody ve studni se nachází cca 6 m pod terénem. Šachtice z betonových skruží o průměru 800 mm vystupuje cca 600 mm nad terén a zasahuje cca 1000 mm pod terén.

Studna je opatřena ručním stojanovým pístovým čerpadlem STANDARD T, které má ocelové závitové pozinkované sací potrubí DN 32 o délce cca 4,5 mukončené dole litinovým sacím košem s pogumovanou koulí, natřeným modrým lakem a ocelové závitové pozinkované výtlačné potrubí DN 40 o délce cca 19,34 m.

Na výtlačném potrubí je namontován stojan čerpadla vyrobený z ocelové závitové pozinkované trubky DN 50 a litinových odlitků. Mezi sacím a výtlačným potrubím se nachází litinový pracovní válec bez vnitřní povrchové úpravy, ve kterém se pohybuje litinový píst s koženou manžetou zavěšený na táhle tvořeném ocelovou tyčí o průměru 12 mm natřenou modrým lakem.

Vzhledem k úrovni hladiny vody cca 6 m pod terénem je velká část potrubí, včetně pracovního válce, ponořena pod vodou. Litinový sací koš je na konci sacího potrubí, tedy v hloubce cca 23,3 m pod terénem. Litinový pracovní válec bez vnitřní povrchové úpravy je mezi sacím a výtlačným potrubím. Objem sacího i výtlačného potrubí činí cca 28 litrů.

Vzorek vody byl odebrán po 11 dnech nepoužívání. Před odběrem vzorku bylo odčerpáno cca 8 litrů vody. Při běžném využívání studny činí stagnace 4 dny (odběry jsou od pátku do neděle). V zimním období trvá stagnace vody měsíc i více (když mrzne, voda není odebírána). Každý rok na jaře je při „zahájení provozu“ rekreačního zařízení preventivně jednorázově odčerpáno cca 130 litrů vody.

V tab. 1 jsou uvedeny veškeré vyšetřované kovy, které byly sledovány u všech 11 vzorků vody. Protože koncentrace některých prvků byla pod mezí stanovitelnosti, rozhodli se autoři je v dalších tabulkách již pro větší přehlednost neuvádět a soustředit se pouze na kovy, které mají výsledné hodnoty vyšší tak, aby mohlo dojít k porovnání s požadavky stanovenými vyhláškou č. 252/2004 Sb. [3] a č. 446/2021 Sb. [4].

Tab. 1 • Kovy ve vzorku vody ze studny

V tab. 1 jsou zeleně vyznačeny kovy, které mají zjištěnou koncentraci a červeně kovy s koncentrací nad limitem legislativních požadavků.

Jak je z tab. 1 patrno, pouze 6 kovů mělo zjištěnou hodnotu koncentrace, u ostatních 14 kovů se výsledek vyšetření pohyboval pod mezí stanovitelnosti.

Obdobně je tomu u dalších vzorků stagnující vody z různých potrubních materiálů, a proto budou nadále uváděny pouze kovy s hodnotou nad mezí stanovitelnosti.Rovněž vliv na zdraví uživatelů je při dlouhodobé expozici možné reálně uvažovat jen u těch koncentrací, které byly zjištěny v nadlimitních hodnotách.

Při hodnocení na základě vyhlášky [3] tedy můžeme konstatovat, že tato studniční voda nevyhovu-je požadavkům kvality vody pitné, a to na základě koncentrace manganu (limit je 0,05 mg na litr). Zjištěná koncentrace železa ještě vyhovuje – limit vyhlášky je 0,20 mg·l^–1. Limit koncentrace zinku je však dle vyhlášky [4] překročen 13×.

Pro lepší přehled čtenářům v tab. 2 uvádíme limity všech kovů se zjištěnou koncentrací, které vychází z obou výše jmenovaných vyhlášek.

Tab. 2 • Limity kovů se zjištěnou koncentrací (zdroj: [3],[4]), NMH – nejvyšší mezní hodnota, MH – mezní hodnota, DH – doporučená hodnota

A. MĚDĚNÉ POTRUBÍ

Měděné potrubí ukázalo nevyhovující výsledky vyšetření u některých kovů jak u použité, tak u nové trubky. V případě použité trubky je zjištěná koncentrace železa vyšší více než 3×, zinek 4×, měď 5×. Zatímco po proplachu se pohybuje koncentrace zinku již pod limitem, železo stále nevyhovuje, hodnoty mědi se téměř nezměnily a jsou nadále nadlimitní.

U trubky nové vyhověla měď i zinek legislativním limitům po stagnaci i po proplachu. Koncentrace železa je však po stagnaci téměř 6× vyšší, po proplachu je hodnota již pod limitem.

Obzvláště alarmující jsou výsledky antimonu, který má nejvyšší mezní hodnotu (NMH) 0,005 mg·l^–1. Zjištěná koncentrace tohoto kovu je u použité trubky 980× vyšší než uvedený limit. Lze brát do úvahy, že tento vzorek byl po dobu 11 let součástí vnitřního vodovodu nemocničního objektu, kde na stěně potrubí vznikaly dlouholetým provozem úsady z protékající vody a zejména z koroze. Pro hygienické zabezpečení Cu potrubí spojovaného pájením zde byl používán po celou dobu provozu oxid chloričitý z generátoru.

Tab. 3 • Kovy ve vzorcích vody z měděných trubek

U nové trubky je však po týdenní stagnaci koncentrace dokonce 1246× vyšší než je NMH.

Použitý i nový vzorek trubky má po proplachu hodnoty antimonu pod mezí stanovitelnosti.

Výsledky laboratorního měření jasně doložily, že by v reálných podmínkách (které jsme se zde pokusili provést) byla po sedmidenní stagnaci uživateli při odběru bez proplachu dodávána naprosto nevyhovující studená pitná voda.

Proplach tento nevhodný stav eliminoval, otázkou a námětem k následnému širšímu šetření však zůstává: jak se budou měnit koncentrace zde uvedených kovů ve studené stagnující vodě po jednom, dvou, pěti dnech…? Bylo by nepochybně žádoucí provést více vyšetření na koncentraci Sb, Cu, Zn, Fe u vnitřních vodovodů různého stáří z mědi a různé chemické kvality dodávané vody.

Graf 2 • Koncentrace kovů ve vzorcích z měděných trubek

Toto je otázka alimentární – jde o pitnou vodu, kterou je třeba chápat jako potravinu!
U vody teplé bude zřejmě z hlediska koncentrací kovů stav jiný, avšak z uživatelského hlediska teplá voda není vodou pitnou, lze případně uvažovat o vlivu na pokožku atd.

B. OCELOVÉ POZINKOVANÉ POTRUBÍ

Vyšetření stagnující vody v ocelovém pozinkovaném potrubí vykazuje velmi rozdílné hodnoty u použitého a nového vzorku. Jak je doloženo v tab. 4, vzorek vody má u použité trubky výrazně překročený limit u železa (640×), manganu (46×) a zinku (58×). Hodnoty hliníku jsou dvojnásobné, měď vyhověla legislativním požadavkům jen těsně. Po proplachu vychází mangan, zinek a železo s podstatně nižšími hodnotami, avšak limity vyhlášek jsou stále násobně překročeny. Stejně jako v případě potrubí z mědi zde zřejmě došlo k vyluhování kovů z úsad na vnitřním povrchu u použitého potrubí. Na úsady v potrubí mělo vliv chemické složení dlouhodobě protékající vody spolu s korozními produkty materiálů celého vnitřního vodovodu.

Voda z nové trubky po sedmidenní stagnaci vykazuje trojnásobek uvedeného limitu manganu, téměř dvojnásobek uvedeného limitu zinku a také 18× vyšší koncentraci železa. Po proplachu nové trubky „těsně“ nevyhovuje limitu jen zjištěná koncentrace u železa.

Tab. 4 • Kovy ve vzorcích vody z pozinkovaného ocelového potrubí

C. POLYPROPYLENOVÉ POTRUBÍ

V případě plastového potrubí jsou již naměřené hodnoty kovů téměř zcela v souladu s požadavky vyhlášek. U použité trubky je vyšší hodnota železa, což je zřejmě dáno úsadami z celé soustavy za 6 let provozu, kde bylo součástí rozvodů s vysokou pravděpodobností také potrubí z pozinkované oceli. Po proplachu se zjištěné koncentrace příliš neliší. Fosfor, který zde byl zjištěn, legislativně stanovený limit nemá. Pokud se podíváme na hodnoty koncentrací u vzorku vody z trubky nové, tak se jedná o plně vyhovující stav v obou sledovaných případech (stagnace, proplach).

Tab. 5 • Kovy ve vzorcích vody z polypropylenového potrubí

D. POTRUBÍ S VNITŘNÍ VRSTVOU SÍŤOVANÉHO POLYETYLENU

Potrubí s vnitřní vrstvou z plastu by dle předběžného odhadu a s přihlédnutím k obecněji známým informacím (stejně jako u předchozího plastového materiálu)bylo možná vhodné vyšetřit rovněž na „nekovy“. Nicméně je nutné vzít do úvahy, že výrobci plastových potrubí mají ke svým výrobkům v tomto směru provedené a dokladované výluhové zkoušky.

Zjištěné hodnoty v tab. 6 dokazují, že až na jeden ukazatel (koncentrace olova u použité i nové trubky) jsou změřené koncentrace sledovaných kovů v limitu stanoveném vyhláškou.U použité trubky byla zjištěna 9,5× vyšší hodnota koncentrace olova. I zde lze s velkou jistotou předpokládat, že tento stav vznikl dlouhodobým provozem, kde bylo součástí vnitřního vodovodu rodinného domu také pozinkované potrubí, na zdroji vody vystrojení studny + čerpadlo – tedy další materiály ve styku s dodávanou vodou. Za dobu provozu tohoto vzorku potrubí na jeho vnitřním povrchu vznikaly usazeniny, ovlivněné zmíněnými materiály celého vnitřního vodovodu a samozřejmě i chemickou kvalitou vody, která tímto potrubím proudila.U nové trubky se po sedmidenní stagnaci koncentrace niklu blíží legislativnímu limitu, stejně jako v případě zinku, hodnota olova však tento limit překračuje 4,5×.

Tab. 6 • Kovy ve vzorcích vody z potrubí s vnitřní vrstvou síťovaného polyetylenu

E. VLNOVCOVÁ OHEBNÁ TRUBKA Z KOROZIVZDORNÉ OCELI

Při pohledu do tab. 7 lze konstatovat, že limity koncentrací všech kovů byly po sedmidenní stagnaci dodrženy jak u použité, tak nové trubky. Nejblíže svému limitu (0,005 mg·l^–1) je zde antimon u nové trubky po sedmidenní stagnaci. Provedením proplachu je již koncentrace tohoto prvku pod hranicí měřitelnosti. Dalším kovem, který se v případě nové trubky po stagnaci blíží limitu je mangan (0,05 mg·l^–1), nikl (0,02 mg·l^–1) a olovo (0,01 mg·l^–1).

Tab. 7 • Kovy ve vzorcích vody z vlnovcové ohebné trubky z korozivzdorné oceli

Závěr

Výsledky zjištěné simulací stagnace pitné vody v pěti různých potrubních materiálech jasně dokládají, že je z hlediska kvality dodávané pitné vody nutné zvýšit osvětu tak, aby byly maximálně dodržovány požadavky technických norem, protože v praxi mnohdy dochází i k delšímu času stagnace. Zejména při provozu
nových vnitřních vodovodů (které jsou v praxi velmi často po kolaudaci neprovozované, bez odběru vody), ale i ostatních objektů, kde dochází delší dobu ke stagnaci.

Druhý krok, který by byl žádoucí a který navrhujeme, se týká protokolu chemického vyšetření vody daného vnitřního vodovodu, kde by měl být vždy uváděn materiál potrubí. V případě mědi a pozinkované oceli by pak měla být voda vyšetřována ještě na koncentraci kovů. Zatím tomu tak není a vnitřní vodovod je doslova „anonymní“ co do materiálu potrubí, který má, jak jsme simulací stagnace a měřením doložili, i značný vliv na chemickou kvalitu vody.

Také lze uvažovat, že nově realizovaný vnitřní vodovod by měl být proplachován, pokud již není provozován, častěji než jednou za sedm dnů. Z uvedených výsledků po sedmi dnech stagnace u nového potrubí jsou překvapivé zjištěné koncentrace blízko legislativních limitů – nikl a mangan (vlnovcová ohebná trubka z korozivzdorné oceli), nikl (potrubí s vnitřním povrchem ze síťovaného polyetylenu) – zde je dokonce 4,5× překročena i koncentrace olova. Bylo by zřejmě vhodné zvážit, jak v čase ovlivní úsady z protékající vody schopnost či možnost výluhu z materiálu potrubí – tedy sledovat v delším časovém období vnitřní vodovody z různých materiálů, zda a jak se mění koncentrace kovů.

Rovněž by bylo vhodné sledovat koncentrace kovů z hlediska možné stagnace a to zejména u starších objektů, kde sice již nejednou proběhla rekonstrukce vnitřního vodovodu, avšak (jak jsme v několika případech zjistili) samotné připojení zařizovacích předmětů zůstalo původní, dokonce z olověného potrubí!

Tím se pak po odebrání vzorku ze stagnující vody objeví například nadlimitní hodnota olova!
A v osvětě i nadále pokračovat – se znalostí materiálu potrubí vnitřního vodovodu je již jasné, kde je třeba po delším neodběru proplach. Tedy každý uživatel vnitřního vodovodu by měl znát onu materiálovou stránku a podle toho přijmout výše doporučená opatření s ohledem na prevenci.

V úplném závěru tohoto příspěvku bychom rádi poděkovali pracovníkům Orlické laboratoře v České Třebové, kteří provedli vyšetření v tomto textu uvedená, a to za realizace společně navrženého kompletního postupu – od potřebné velikosti potrubních vzorků až po pečlivě kontrolovaný průběh vyšetření simulace stagnace. Naše poděkování také směřujeme k instalatérské firmě PROFITEAM z Rajhradu, a to nejen za přípravu vzorků, ale i za zajištění části použitých potrubních materiálů a dohledání jejich provozního stáří.

Literatura a podklady

[1] ČSN EN 806–1 až 5. Vnitřní vodovod pro rozvod vody určené k lidské spotřebě. 2002–7 až 2012–7. Praha.
[2] ČSN 75 5409. Vnitřní vodovody. 2013–2. ÚNMZ. Praha.
[3] Vyhláška č. 252/2004 Sb. ze dne 22. dubna 2004, kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody. In Sbírka zákonů České republiky. 30. 4. 2004, částka 82, s. 5402. Dostupné z cz/sbirka-zakonu/ViewFile.aspx?ty-pe=c&id=4386>.
[4] Vyhláška č. 446/2021 ze dne 23. listopadu 2021, kterou se mění vyhláška č. 409/2005 Sb., o hygienických požadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody. In Sbírka zákonů České republiky. 8. 12. 2021, částka 200, s. 6102. Dostupné z lic/sbirky/2021/sb0200–2021.pdf>.
[5] Výsledky laboratorního šetření.
[6] ČSN EN 1057+A1. Měď a slitiny mědi – Trubky bezešvé kruhové z mědi pro vodu a plyn pro sanitární instalace a vytápěcí zařízení. 2010–9. ÚNMZ. Praha.
[7] ČSN EN 10255+A1. Trubky z nelegované oceli vhodné ke svařování a řezání závitů – Technické dodací podmínky. 2007–10. ČNI. Praha.
[8] ČSN EN 10240. Vnitřní a/nebo vnější ochranné povlaky na ocelových trubkách – Požadavky na povlaky nanášené žárovým zinkováním ponorem v automatizovaných provozech. 2001–3. ČNI. Praha.

Water stagnation in pipes – metals in cold potable water

The quality of potable water “from the tap” is very good during normal use and in some cases its parameters surpass bottled water. However, water stagnation in building water supply system significantly changes the microbiological composition of water and the content of dissolved metals.

The article acquaints the reader from the real user point of view with the influence of pipeline materials on the chemical water quality, especially after its stagnation in pipelines of various materials.In conclusion, the authors provide recommendations for the analysis of water taken from internal water supply pipes and for metal pipes the need to determine concen-tration of metals in this water.Furthermore, the importance of flushing, which prescribes ČSN EN 806–5, is emphasized.

With regard to copper and galvanized steel pipes, it should be noted that for building water supply system may be used only copper pipes that comply with ČSN EN 1057 + A1, galvanized steel threaded pipes according to ČSN EN 10255 + A1, galvanized according to ČSN EN 10240 – only quality A1.

Keywords: potable water cold, building water supply system, water stagnation, piping materials, microbiology, water chemical analysis.