Bez vody by nebyl život. Kdo by tohle nevěděl? Ne každý však už ví, jakými cestami a cestičkami se voda ubírá a jak se mění, ať už v přírodě nebo pod taktovkou člověka. V následujících grafikách jsme se pokusili vám tyto cesty, změny a procesy přiblížit.

Voda a člověk

VODNÍ ZDROJE

Povrchové (přehrady, řeky) a podzemní (vrty, studny). Podzemní voda je zpravidla kvalitnější než povrchová. Kvalita vodních zdrojů je ovlivněna okolím (zemědělství – hnojiva, pesticidy; průmysl, černé skládky odpadů, domácnosti bez ČOV atd.). Proto jsou okolo vodních zdrojů tzv. ochranná pásma, která snižují riziko znečištění vody.

ÚPRAVNA VODY

Aby voda, kterou si natočíme z kohoutku, byla kvalitní a zdravotně nezávadná, musí projít procesem úpravy - odstraní se nežádoucí látky a voda se hygienicky se zabezpečí chlorem.

  • Úprava povrchové vody.  Nejčastěji je nutné odstranit zákal nebo rozpuštěné organické látky způsobující např. zabarvení vody.
  • Úprava podzemní vody. Většinou je méně náročná (nejčastěji se upravuje pouze pH vody, odstraňuje se železo, mangan a dusičnany).

Surová (neupravená) voda se čerpá do úpravny vody, kde projde několika stupni úpravy.

Dávkování činidel. Do vody je přidáno nejprve činidlo pro předúpravu (např. vápno na úpravu pH) a poté koagulační činidlo (např. síran hlinitý nebo chlorid železitý).

Míchání a tvorba vloček.  Voda s přidanými činidly se míchá (mechanicky – vrtule, pádla; nebo hydraulicky – přepážky v kanálech, vodní skoky aj.), koagulační činidlo ve vodě hydrolyzuje a vznikají sraženiny (vločky), v nichž  se zachytávají přítomné nečistoty. Velikost a hustota vloček závisí na přítomných nečistotách, dávkách činidel a na typu a intenzitě míchání.

Písková filtrace. Vzniklé vločky jsou odstraněny filtrací přes pískové filtry; v případě velkých a hustých vloček může filtraci předcházet sedimentace v usazovacích nádržích. Dalšími způsoby separace může být flotace nebo čiření.

Doúprava vody. Pokud upravená voda přesto nemá vyhovující kvalitu, na konec úpravny se zařazují další technologie: adsorpce na aktivním uhlí, membránové procesy nebo ionexy (měniče iontů).

Dezinfekce chlórem. Nakonec se voda hygienicky zabezpečí chlorem (chlornan sodný, plynný chlór, chloraminy, oxid chloričitý). Dávka chlóru musí být dostatečná, aby u spotřebitele byla 0,05-0,3 mg/l chlóru. V úvahu se bere dlouhá cesta upravené vody do vodojemu a poté ke spotřebiteli.

KONTROLA KVALITY. V průběhu úpravy i rozvodu vody se její kvalita neustále sleduje.

VODOJEM (věžový, zemní). Vodojemy akumulují čistou upravenou vodu.

DISTRIBUCE PIRNÉ VODY. Z vodojemu je voda rozváděna ke spotřebitelům.

SPOTŘEBA PITNÉ VODY. U spotřebitelů se voda využije na různé účely (jako pitná nebo užitková).

  • Domácnosti. Průměrná spotřeba pitné vody v ČR na osobu a den je necelých 89 litrů, v Praze pak lehce převyšuje 109 l na osobu a den (2017, zdroj: ČSÚ).
  • Průmysl. Mnoho podniků využívá pitnou vodu, zejména potravinářské provozy, ale i další (papírny, chemičky). Také nemocnice, zemědělství, energetika atd.

 

PRODUKCE ODPADNÍ VODY. Použitá a znečištěná voda z domácnosti, průmyslu, nemocnic atd. se mění na vodu odpadní.

KANALIZACE. Odpadní voda se odvádí kanalizační sítí do čistíren odpadních vod (ČOV).

ČISTÍRNA ODPADNÍCH VOD (ČOV)

Zbaví odpadní vodu pevných i rozpuštěných nečistot, nejběžnější je tzv. mechanicko-biologická čistírna.

Česle a lapáky. Slouží k mechanickému předčištění vody z kanalizace.

  • Česle. Zachytí větší kusy nečistot (plastové láhve, sáčky, větve).
  • Lapák písku. Usadí se zde unášený písek a štěrk.
  • Lapák tuku. Stírá z hladiny sražený ztuhlý tuk.

Usazovací nádrže. Usazují se jemné nerozpuštěné látky – vzniká primární kal.

Aktivační nádrže. Nejdůležitější část čistírny. Znečištění z odpadní vody (fekálie, mýdla a saponáty, nečistoty z mytí nádobí a praní) je odstraněno pomocí bakterií nazývaných aktivovaný kal. Tyto bakterie „požírají“ organické látky (zejména dusíkaté a fosforečné), a protože spotřebují hodně kyslíku, nádrže musí být provzdušňovány. Vzniká oxid uhličitý, voda a teplo.

Dosazovací nádrže. Z kalné vody se zde odděluje vyčištěná voda od aktivovaného kalu. Část kalu se vrací zpět do aktivační nádrže a část je odváděna do vyhnívacích nádrží.

Vyhnívání kalu. Pokud je kalu hodně (na velkých ČOV), je odveden do vyhnívacích nádrží, kde ho spotřebují anaerobní bakterie (bez přístupu vzduchu). Jejich činností pak vzniká bioplyn.

Plynojem. Slouží ke skladování bioplynu. Ten je dále využíván na vytápění, výrobu elektřiny aj.

Kontrola kvality vody. Vyčištěná voda z dosazovací nádrže by měla obsahovat už jen malé množství nerozpuštěných a organických látek. Na odtoku z čistírny se měří parametry BSK5 (biologická spotřeba kyslíku), CHSK (chemická spotřeba kyslíku), TOC (celkový organický kyslík) atd. 

Návrat vyčištěné vody do přírody. Pokud hodnoty výše uvedených parametrů nepřekračují povolené limity, může být voda vrácena do přírody - vypuštěna do recipientu (řeky, potoku ...).

PRŮMYSLOVÁ ČOV. Pokud je voda velmi silně znečištěna nebo obsahuje jedovaté látky (těžké kovy, žíravé, radioaktivní a infekční látky, barviva atd.) musí projít speciální čistírnou, která tyto látky odstraní. Teprve potom může na veřejnou ČOV.

Voda v přírodě

PROCESY PŘÍRODNÍHO HYDROLOGICKÉHO CYKLU

Atmosférické srážky (voda i sníh) – kapky, resp. krystalky vody, které vypadávají z oblaků po dosažení takové hmotnosti, kterou už proudění v oblaku neudrží. Každý rok spadne na ČR průměrně 70 cm vody na celou její plochu.

Kondenzace – vodní pára stoupá s teplým vzduchem vzhůru. Tím se ochlazuje a přechází do kapalného skupenství. Kapičky se vytvářejí v oblacích na kondenzačních jádrech, kterými mohou být např. ledové krystalky nebo prachové částice.

Mlha – oblak v úrovni zemského povrchu, obsahující mikroskopické kapičky vody a krystalky ledu. Tyto srážky nejsou zachycovány standardními srážkoměry. V oblastech nad 600 m n. m. mohou mlhy navýšit změřený srážkový úhrn až o 10 %.

Odtok –  kapalná voda odtékající z určitého území

  • Povrchový odtok – voda odtékající po povrchu při a po dešti, a to v případě, že se voda nevsakuje z důvodu příliš velké intenzity deště nebo malé propustnosti povrchu.
  • Splach – odnos půdy z polí v důsledku povrchového odtoku. Lze jej snížit vhodným obhospodařováním, např. orbou po vrstevnici.
  • Podpovrchový (hypodermický) odtok – je odtok z nenasycené zóny. Voda neprosákne až k hladině podzemní vody a odtéká půdou do koryta vodního toku.
  • Podzemní  (základní) odtok – odtok vody z nasycené zóny, který se dostane na povrch, a tvoří tak část celkového odtoku z povodí. Výhradně dotuje prameny a koryta toků v bezesrážkových obdobích
  • Hlubinná perkolace – voda, která proniká např. systémem puklin do relativně nepropustného podloží i do značných hloubek. Pak může vyvěrat i v jiném povodí – vyhodit.

Přenos – zkondenzovaná voda v oblacích je přenášena pohybem vzduchových hmot (větrem)

Sublimace – proces, kdy sníh mění své skupenství přímo ve vodní páru, aniž by během toho roztál. Sníh zpravidla sublimuje do 1 cm za den. 1 cm sněhové pokrývky odpovídá přibližně
1 mm vody. Celkem může vysublimovat až 30 % zimního úhrnu srážek.

Vsak -  voda z povrchu se vsakuje do podloží, které tak sytí vodou. Kolik vody půda pojme je dáno její retenční kapacitou. Vsak může být urychlen tzv. makropóry, které umožňují rychlý vertikální pohyb vody v půdě nazývaný preferenční proudění

Výpar (evaporace) – proces, kdy přechází kapalná voda do skupenství plynného. Celkový výpar zahrnuje výpar z různých povrchů (holá půda, střechy, ale i rostliny). Z rostlin se jednak odpařuje voda procesem dýchání (transpirace, též fyziologický výpar). A dále se z povrchu rostlin odpařuje voda z deště nebo ranní rosy, která spadla na povrch listů a zůstala tam, (intercepce), nedopadla tedy až na zemský povrch. V jehličnatém lese může intercepce zachytit až 30 % srážek.

Zóna aerace (provzdušnění) – podzemní vrstva, ve které je pouze část pórů, dutin a puklin zaplněna vodou.

Zóna saturace (nasycení) – oblast pod hladinou podzemní vody, kde jsou póry i pukliny nasyceny vodou. Nachází nad relativně nepropustným podložím.

AKUMULACE VODY

Mokřad – oblast, kde hladina podzemní vody dosahuje až k zemskému povrchu

Rybník, vodní nádrž – akumulace vody v důsledku člověkem vybudované hráze, napájen kanálem vedoucím z vodního toku, případně se nachází přímo na toku

Jezero – přírodní akumulace vody

Suchý poldr – průtočná hráz, která je zahrazena v případě očekávané povodně

Studna  - slouží k jímání a odběru podzemní vody, musí dosahovat až k hladině podzemní vody

Zvodeň - podloží nasycené vodou, voda zda zůstává po dlouhou dobu

MĚŘÍCÍ OBJEKTY

Limnigraf + vodoměrná lať – měřící zařízení zaznamenávající výšku vodní hladiny v toku, pomocí plováku, tlakového nebo ultrazvukového čidla, na upraveném (vybetonovaném) profilu. Výška hladiny se následně přepočítává na průtok pomocí konsumpční křivky, která popisuje vztah výška hladiny-průtok na základě místních měření průtoku. - vyhodit

Srážkoměr – měřící zařízení pro zaznamenání objemu padajících atmosférických srážek

Vrt - objekt pro pozorování výšky hladiny podzemní vody. Ve starším typu vrtu se odečítaly hodnoty pomocí tzv. píšťaly, nové vrty jsou opatřeny sondou udávající výšku vodního sloupce ve vrtu, resp. hloubku hladiny pod povrchem.  -vyhodit

V dnešní době je již většina měřících stanic automatizována a pozorované údaje jsou odesílány pomocí dálkového přenosu dat.