MINISTERSTWO EDUKACJI
i NAUKI
Małgorzata Jagodzińska
Wykorzystanie zasobów wodnych
311[24].Z4.02
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2005
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr inż. Małgorzata A
ukaszewska
mgr inż. Marzena Baranowska
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Katarzyna Maćkowska
Konsultacja:
dr hab. Barbara Baraniak
Korekta:
mgr inż. Teresa Sagan
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[24].Z4.02
Wykorzystanie zasobów wodnych zawartego w programie nauczania dla zawodu technik
ochrony środowiska.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy w Radomiu 2005.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 4
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Zasoby wodne w Polsce i na świecie 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 9
4.1.3. Ćwiczenia 9
4.1.4. Sprawdzian postępów 10
4.2. Zasoby dyspozycyjne 11
4.2.1. Materiał nauczania 11
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 12
4.2.3. Ćwiczenia 13
4.2.4. Sprawdzian postępów 13
4.3. Rodzaje retencji wód 14
4.3.1. Materiał nauczania 14
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 16
4.3.3. Ćwiczenia 16
4.3.4. Sprawdzian postępów 17
4.4. Nieprawidłowości w gospodarowaniu zasobami wodnymi 18
4.4.1. Materiał nauczania 18
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 19
4.4.3. Ćwiczenia 19
4.4.4. Sprawdzian postępów 20
4.5. Systemy wodociÄ…gowe 21
4.5.1. Materiał nauczania 21
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 23
4.5.3. Ćwiczenia 24
4.5.4. Sprawdzian postępów 24
4.6. Zapotrzebowanie na wodÄ™ 25
4.6.1. Materiał nauczania 25
4.6.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 26
4.6.3. Ćwiczenia 26
4.6.4. Sprawdzian postępów 28
4.7. Technologie uzdatniania wody 29
4.7.1. Materiał nauczania 29
4.7.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 31
4.7.3. Ćwiczenia 32
4.7.4. Sprawdzian postępów 35
4.8. UrzÄ…dzenia do uzdatniania wody 36
4.8.1. Materiał nauczania 36
4.8.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 38
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
4.8.3. Ćwiczenia 38
4.8.4. Sprawdzian postępów 39
4.9. Bilans wodno-ściekowy 40
4.9.1. Materiał nauczania 40
4.9.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 40
4.9.3. Ćwiczenia 40
4.9.4. Sprawdzian postępów 41
4.10. Rodzaje i elementy systemów kanalizacyjnych 42
4.10.1. Materiał nauczania 42
4.10.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 45
4.10.3. Ćwiczenia 45
4.10.4. Sprawdzian postępów 46
4.11. Sposoby ochrony wód przed zanieczyszczeniami 47
4.11.1. Materiał nauczania 47
4.11.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 47
4.11.3. Ćwiczenia 47
4.11.4. Sprawdzian postępów 48
4.12. Metody oczyszczania ścieków 49
4.12.1. Materiał nauczania 49
4.12.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 51
4.12.3. Ćwiczenia 52
4.12.4. Sprawdzian postępów 53
4.13. Urządzenia do oczyszczania ścieków 54
4.13.1. Materiał nauczania 54
4.13.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 55
4.13.3. Ćwiczenia 55
4.13.4. Sprawdzian postępów 56
5. Sprawdzian osiągnięć 57
6. Literatura 60
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
1. WPROWADZENIE
Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o wykorzystaniu zasobów
wodnych.
W tym poradniku zamieszczono:
- wykaz literatury, z jakiej możesz korzystać podczas nauki,
- wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć przed przystąpieniem do nauki w wybranym
przez Ciebie zawodzie,
- wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z tym poradnikiem,
- materiał nauczania
- zestawy pytań, które pomogą Ci sprawdzić, czy opanowałeś podane treści,
- ćwiczenia, które mają na celu wykształcenie Twoich umiejętności praktycznych,
- sprawdzian postępów.
Zakres treści kształcenia obejmuje: zasoby wodne w Polsce i na świecie, zasoby
dyspozycyjne, rodzaje retencji wód, nieprawidłowości w gospodarowaniu zasobami
wodnymi, systemy wodociÄ…gowe, zapotrzebowanie na wodÄ™, technologie uzdatniania wody,
urządzenia do uzdatniania wody, bilans wodno-ściekowy, rodzaje i elementy systemów
kanalizacyjnych, sposoby ochrony wód przed zanieczyszczeniami, metody oczyszczania
ścieków, urządzenia do oczyszczania ścieków.
Przy wyborze odpowiednich treści niewątpliwie pomocny będzie nauczyciel, który wyjaśni
Ci kwestie związane z wykorzystaniem zasobów wód.
Wykonując ćwiczenia przedstawione w poradniku lub zaproponowane przez nauczyciela,
będziesz poznawał cele, zakres i sposoby wykorzystania zasobów wód oraz zmiany
zachodzące w środowisku wodnym.
Po wykonaniu zaplanowanych ćwiczeń, sprawdz
poziom swoich postępów wykonując
test Sprawdzian postępów, zamieszczony zawsze po podrozdziale ćwiczenia. W tym celu:
- przeczytaj pytania i odpowiedz na nie,
- wpisz TAK jeśli Twoja odpowiedz
na pytanie jest prawidłowa,
- wpisz NIE jeśli Twoja odpowiedz
na pytanie jest niepoprawna.
Odpowiedzi NIE wskazują luki w Twojej wiedzy, informują Cię również jakich elementów
materiału nauczania jeszcze dobrze nie poznałeś. Oznacza to także powrót do treści, które nie
sÄ… dostatecznie opanowane.
Po zapoznaniu się z pakietem Wykorzystanie zasobów wodnych, nauczyciel przeprowadzi
test, by sprawdzić stan swojej wiedzy, która będzie Ci potrzebna do wykonywania ćwiczeń
i nauki następnych jednostek modułowych.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju
wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji tej jednostki modułowej powinieneś umieć:
- poszukiwać informacji w różnych z
ródłach,
- selekcjonować, porządkować i przechowywać informacje,
- dokumentować, notować i selekcjonować informacje,
- przeprowadzać nieskomplikowane rozumowania matematyczne,
- przeliczać jednostki matematyczne,
- interpretować wykresy,
- posługiwać się rocznikiem statystycznym, komputerem podczas wyszukiwania danych
i przeprowadzania ćwiczeń,
- interpretować związki wyrażone za pomocą wzorów, wykresów, schematów, diagramów,
tabel,
- dostrzegać i opisywać związki między naturalnymi składnikami środowiska, człowiekiem
i jego działalnością,
- oceniać własne możliwości sprostania wymaganiom stanowiska pracy i wybranego
zawodu,
- posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu ochrony środowiska, a także
bezpieczeństwa i higieny pracy,
- oceniać zagrożenia wody.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- scharakteryzować stan zasobów w Polsce i na świecie,
- określić zasób dyspozycyjny wody,
- określić obszary Polski objęte deficytem wody,
- scharakteryzować sposoby retencji wód,
- ocenić stan czystości wód powierzchniowych w Polsce,
- zastosować sposoby ochrony wód przed zanieczyszczeniem,
- rozróżnić rodzaje systemów wodociągowych,
- scharakteryzować elementy wodociągu,
- scharakteryzować metody uzdatniania wód,
- zaplanować proces technologiczny uzdatniania wody,
- obsłużyć urządzenia do uzdatniania wody,
- scharakteryzować systemy sieci i instalacji wodociągowych,
- obliczyć zapotrzebowanie na wodę,
- rozpoznać rodzaje i z
ródła zanieczyszczeń wody w środowisku,
- sporządzić bilans wodno-ściekowy,
- rozróżnić rodzaje systemów kanalizacyjnych,
- scharakteryzować elementy kanalizacji,
- scharakteryzować systemy sieci i instalacji kanalizacyjnych,
- dobrać metody oczyszczania ścieków,
- zaplanować proces technologiczny oczyszczania ścieków,
- obsłużyć urządzenia do oczyszczania ścieków,
- sporządzić rysunki techniczne oraz schematy technologiczne dotyczące ochrony wód,
- posłużyć się aktami prawnymi w zakresie ochrony wód.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Zasoby wodne w Polsce i na świecie
4.1.1. Materiał nauczania
Na tle świata polskie zasoby wodne przedstawiają się skromnie. Według danych World
Resources Institute zasoby polskie w 1990 r. wynosiły 49, 40 km3, co stanowiło 0,12 %
zasobów światowych i 2,13% zasobów europejskich.
- Polska zajmuje 0,2% powierzchni świata i 3,0% powierzchni Europy, a jej ludność
stanowi 0,8% ludności świata i 5,4% ludności Europy. Odnawialne zasoby wody na
jednego mieszkańca w Polsce wynoszą 1,29 tys.m3, na świecie  7,69 tys. m3, a w
Europie 4,66 tys. m3.
- Roczne zasoby wodne Polski wynoszÄ… 56 km3
- W ciągu doby na mieszkańca w Polsce przypada 4,5 m3 wody, a średnio w Europie 11 m3.
- Pod wodami mamy 831 tys. ha, co stanowi 2,7% ewidencyjnej powierzchni ogólnej kraju.
- Na mieszkańca przypada 0,02 ha powierzchni wód słodkich,
- A
ącznie na świecie spada na lądy 119.000 km3 deszczu w ciągu roku a w Polsce 189
km3(0,16%),
- 138 km3 paruje a reszta (51 km3) zasila rzeki, jeziora i wody podziemne, jest to ilość
znacznie mniejsza niż średnia światowa.
Rys.1. Całkowite zasoby odnawialne wód powierzchniowych
przypadające na jednego mieszkańca [m3/osobę  GUS 1994]
y
ródło: Wiśniewski H, Kowalewski G.: Ekologia z ochroną i kształtowaniem środowiska. Podręcznik dla szkół
ponadpodstawowych, wydawnictwo Agmen, Warszawa 2002
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Zasoby wodne Polski kształtowane są przez składowe bilansu wodnego, który średnio
przedstawia się następująco:
605 mm (opad) = 165 mm (odpływ) + 440 mm (parowanie)
W Polsce opady atmosferyczne ulegają dużym wahaniom z roku na rok, ale w okresie
dłuższym maleją. W miesiącach letnich są największe (ale wtedy też jest duże parowanie)
a największy odpływ przypada na miesiące wiosenne: III  IV. Najmniej opadów (500  600
mm rocznie) otrzymują rejony środkowej Polski.
Rys. 2. Opady i odpływ wód w Polsce, GUS 1994
y
ródło: Wiśniewski H, Kowalewski G.: Ekologia z ochroną i kształtowaniem środowiska. Podręcznik dla szkół
ponadpodstawowych, wydawnictwo Agmen, Warszawa 2002
Rys.3. Zasoby wodne Polski według modelu bilansu wodnego
Polski Komitet Gospodarki Wodnej PAN
y
ródło: Wiśniewski H, Kowalewski G.: Ekologia z ochroną i kształtowaniem środowiska. Podręcznik dla szkół
ponadpodstawowych, wydawnictwo Agmen, Warszawa 2002
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Pod każdym więc względem mamy w Polsce niekorzystną sytuację, co narzuca ostry reżim
w zakresie gospodarowania zasobami wód. Problem jest jeszcze bardziej złożony z uwagi na
niską jakość polskich wód, tzn. wysoki stopień ich zanieczyszczenia i skażenia (Dubel,
2001).
Nowa polityka zasobami wodnymi zmierza do:
- ograniczenia wykorzystania wód podziemnych na cele przemysłowe oraz przeznaczenie
ich dla ludności, przemysłu spożywczego i farmaceutycznego (oszczędna polityka
gospodarowania wodami podziemnymi, zaostrzone wymogi),
- poddania szczególnej ochronie głównych zbiorników wód podziemnych oraz podjęcie
prac nad ich monitoringiem,
- stałego zwiększania ilości magazynowanej wody w zbiornikach retencyjnych i tworzenia
zlewni chronionych, celem zabezpieczenia jakości retencjonowanej wody,
- zwiększania lesistości na obszarach wododziałowych celem poprawy naturalnych
właściwości retencyjnych tych obszarów,
- decentralizacji zarządzania poprzez przejście na zlewniowy system gospodarowania
wodÄ…,
- zaostrzenia norm dotyczących dopuszczalnych koncentracji zanieczyszczeń w ściekach
odprowadzanych do wód i do ziemi oraz wprowadzenia progresywnych opłat za ich zrzut.
- przeciwdziałania eutrofizacji wód poprzez wprowadzenie zaostrzonych norm na
zawartość fosforanów w detergentach,
- ograniczenie ładunku zanieczyszczeń odprowadzanych z przemysłu i miast do rzek
o 50% poprzez zmniejszenie ilości nie oczyszczonych ścieków,
- radykalnego ograniczenia zrzutu słonych wód kopalnianych,
- wzmocnienia instrumentów ekonomicznych celem  wymuszenia zmniejszenia zużycia
wody i ograniczenia strat wody w sieci wodociągowej, zamykania obiegów wodnych
w przemyśle i energetyce,
- zaostrzenia kontroli w celu wyeliminowania nielegalnego zrzutu ścieków do wód i ziemi
(Dubel, 2001).
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Co to jest: parowanie, transpiracja, odpływ?
2) Co to jest zlewniowy system gospodarowania wodÄ…?
3) Jak scharakteryzujesz model bilansu wodnego?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Oblicz średnie dobowe zużycie wody w gospodarstwie domowym
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) przez tydzień obserwować w swoim gospodarstwie domowym dobowe zużycie wody,
2) odnotować je w zeszycie,
3) obliczyć średnie zużycie wody przez jedną osobę na dzień,
4) obliczyć średnie zużycie wody przez jedną osobę miesiąc, rok.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- notes, ołówek.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) zdefiniować parowanie?
2) zdefiniować pojęcie transpiracja?
3) zdefiniować pojęcie odpływ?
4) wyszczególnić cele polityki w zakresie zasobów wodnych?
5) wyszczególnić elementy składowe bilansu wodnego?
6) scharakteryzować bilans wodny?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
4.2. Zasoby dyspozycyjne
4.2.1. Materiał nauczania
Zasoby dyspozycyjne wynoszą dla Polski 22 km3, z czego w sposób bezzwrotny
gospodarka może pobierać 7 km3 rocznie. Pobór wody dla potrzeb rolnictwa gospodarki
komunalnej ulegał ciągłemu zwiększaniu aż do początku lat 80, po czym zmniejszył się
w wyniku kryzysu gospodarczego.
Zasoby dyspozycyjne odnoszą się najczęściej do tej części wód (zapasów), która znajduje
się w obiegu i jest  przetwarzana" w procesie transformacji opadu w odpływ. Odnawialność
zasobów wodnych odróżnia je od większości surowców mineralnych.
Odpływ rzeczny jest zmienny, zależny od alimentacji wody. Z gospodarczego punktu
widzenia ważne są zasoby gwarantowane, utożsamiane z przepływem gwarantowanym
cieku. Użytkownika lub konsumenta interesuje, jakie jest natężenie przepływu, które wraz
z przepływami wyższymi będzie trwało w cieku przez większą część roku, a zatem - na jaką
ilość wody może liczyć bez obawy, że jej zabraknie.
Najczęściej przyjmuje się, że przepływ gwarantowany to taki, którego
prawdopodobieństwo osiągnięcia lub przewyższenia wynosi 90-99%.
Prawdopodobieństwo wystąpienia przepływu niższego wynosi zatem 1-10%, co w praktyce
oznacza, że przepływy niższe obejmą co najwyżej 1-10% czasu, czyli 3,65-36,5 dni w roku.
Za przepływ gwarantowany przyjmuje się niekiedy przepływ 355-dniowy w najsuchszym
roku z całego okresu obserwacji.
Zabezpieczenie w cieku niezbędnych warunków do zachowania prawidłowego życia
organicznego wymaga ustalenia przepływu nienaruszalnego. Jest to ilość wody, która
powinna pozostać w cieku niezależnie od istniejących potrzeb eksploatacyjnych.
Nadmierny pobór, a w konsekwencji pozostawienie w cieku zbyt małej ilości wody, może
spowodować niekorzystne zmiany ekologiczne:
- pogorszenie warunków lęgowych ryb i ptactwa wodnego,
- degradację roślinności wodnej,
- zaburzenie stosunków termiczno-tlenowych, a w efekcie pogorszenie zdolności rzeki do
samooczyszczania.
Konsekwencją tych zmian może być pogorszenie jakości wody w rzece, a zatem choćby
obniżenie jej turystyczno-rekreacyjnej atrakcyjności.
Ustalenie przepływu nienaruszalnego w cieku wymaga uwzględnienia wielu czynników,
takich jak:
- warunki hydrobiologiczne wpływające na podstawowe formy fauny i flory (przepływ
biologiczny),
- wymagania rybacko-wędkarskie,
- konieczność ochrony obiektów przyrodniczych podlegających ochronie prawnej (parki
narodowe, rezerwaty, parki krajobrazowe),
- zachowanie walorów estetyczno-krajobrazowych środowiska.
W praktyce natężenie przepływu nienaruszalnego oblicza się według przyjętego algorytmu.
Najczęściej przyjmuje się, że przepływ nienaruszalny to:
- najniższy przepływ w danym okresie obserwacji,
- średni niski przepływ w tym okresie,
- przepływ o danym prawdopodobieństwie przewyższenia.
Zwykle przyjmuje się, że przepływ nienaruszalny odpowiada średniemu niskiemu
przepływowi (SNQ) pomnożonemu przez 1 - w przypadku cieku o intensywnym użytkowaniu
wód, 0,5 - w przypadku cieku o średnio intensywnym użytkowaniu wód, 0,2 - w pozostałych
przypadkach (Szpindor, 1974).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
Nadwyżka ponad przepływ nienaruszalny to tzw. przepływ dyspozycyjny.
to różnica przepływu rzeczywistego i przepływu
PRZEPA
YW
nienaruszalnego
DYSPOZYCYJNY
Zasoby dyspozycyjne (zasoby netto) zlewni rzecznej to odpływ dyspozycyjny w danej
jednostce czasu (np. w roku) odniesiony do obszaru zlewni, a wyrażony w milimetrach
warstwy wody.
Analizując wielkość poboru wody z rzeki, stwierdzamy niejednokrotnie, że ilość wody
pobieranej wzdłuż jej biegu przekracza zasoby dyspozycyjne, a nawet odpływ całkowity.
Możliwe jest to wtedy, gdy pobierane wody są w znacznej części zwracane do rzeki w postaci
lepiej lub gorzej oczyszczonych ścieków. Tego rodzaju zużycie wody określa się mianem
zużycia zwrotnego. Zwrot wody dokonuje się równocześnie z jej poborem. Jednostka
gospodarcza jest w tym przypadku użytkownikiem wody, a nie - jej konsumentem.
Przykładem są elektrownie cieplne użytkujące wodę do celów chłodniczych i zwracające ją
prawie w całości do rzek i jezior.
Zasoby wód jeziornych nie wymagają określania zasobów nienaruszalnych
i dyspozycyjnych, gdyż rzadko są z
ródłem zaopatrzenia w wodę na dużą skalę.
Jednak bez szkody dla środowiska biologicznego jezior można pobierać z nich tylko pewną,
ograniczoną ilość wody.
W przypadku jezior przepływowych wielkość dopuszczalnego poboru wody powinna być
taka, aby nie powodowała istotnego uszczuplenia zasobów wodnych rzeki wypływającej
z jeziora.
Zasoby dyspozycyjne wód podziemnych obejmują tę ilość wód podziemnych, która nadaje
się do wykorzystania gospodarczego, z uwzględnieniem ograniczeń wynikających
z wymogów środowiska naturalnego. Zasoby dyspozycyjne nie uwzględniają techniczno-
-ekonomicznych warunków ujęć i sposobu eksploatacji. Gdy warunki te zostaną
uwzględnione, a także określony sposób eksploatacji wody, to dopuszczalny pobór wód
podziemnych, przy uwzględnieniu wymogów ochrony środowiska, określa się mianem
zasobów eksploatacyjnych. Zasoby eksploatacyjne wyraża się w jednostkach objętości wody
w jednostce czasu, przy założonej depresji zwierciadła wody w otworze studziennym
(eksploatacyjnym), na przykład w m3/24 h przy depresji wynoszącej x metrów.
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Co to jest przepływ dyspozycyjny?
2) Co to jest przepływ gwarantowany?
3) Jak scharakteryzujesz zasoby dyspozycyjne wód podziemnych?
4) Co to są zasoby eksploatacyjne i w jakich jednostkach się je wyraża?
5) Jakie czynniki należy wziąć pod uwagę ustalając przepływ nienaruszalny?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przekrój poprzeczny cieku wodnego wynosi 50 m3. Prędkość przepływu oscyluje wokół
2 m/s. Oblicz przepływ dyspozycyjny jeśli przepływ nienaruszalny wynosi 60 m3/s.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) dobrać odpowiednią metodę rozwiązania zadania,
2) przypomnieć sobie zasadę przeliczania jednostek,
3) obliczyć wynik.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- ołówek, notes,
- kalkulator.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) wyjaśnić co to są zasoby dyspozycyjne?
2) wyjaśnić co to są zasoby gwarantowane?
3) wyjaśnić co to są zasoby eksploatacyjne?
4) zdefiniować pojęcie przepływ gwarantowany?
5) zdefiniować pojęcie przepływ dyspozycyjny?
6) wskazać ważne czynniki brane pod uwagę przy ustalaniu
przepływu nienaruszalnego?
7) scharakteryzować zasoby dyspozycyjne
wód podziemnych?
8) scharakteryzować zasoby wód jeziornych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
4.3. Rodzaje retencji wód
4.3.1. Materiał nauczania
Tabela 1. Rodzaje retencji wód.
Retencja
Naturalna Sztuczna
Torfowisk Lasów: Gleb i Koryt i dolin Śniegu Zbiorników Sterowana Niesterowana
-monokul- gruntów rzecznych: wodnych:
Zbiorniki: Jeziora - Zbiorniki
turowych - koryt - wiejskie - przepiętrzone (jazy)
- starorzeczy - jezior gospodarcze - Żwirownie
-miesza- - stawów - (zastawki)
nych melioracyjne - Glinianki
(stawy
rybne)
y
ródło: Chełmicki W.: Woda. zasoby, degradacja, ochrona, Wydawnictwo PWN, Warszawa 2002
Zdarza się, że część wody opadowej jest zatrzymywana na powierzchni roślin lub na innych
niż rośliny obiektach i nie dociera do powierzchni gruntu. Jest to zjawisko intercepcji. Woda
ta podlega wyparowaniu (straty intercepcyjne).
Pojemność retencji intercepcji roślin zależy od:
- szorstkości i napięcia powierzchniowego liści (igieł): liście szorstkie o poziomo
układających się blaszkach mają większą zdolność do intercepcji wody opadowej niż
liście o małej szorstkości i blaszkach pochyłych,
- sumarycznej powierzchni liści,
- zawartości pokrywy roślinnej,
- sumy i natężenia opadu: im większa jest suma opadu tym mniejsza część wody opadowej
jest zatrzymywana na powierzchni roślin a coraz więcej skapuje niżej.
- wielkości i energii kinetycznej kropel deszczu,
- prędkości wiatru.
Rys.4. Zależność intercepcji od sumy i natężenia opadu
w drzewostanie świerkowym i bukowym
y
ródło: Chełmicki W.; Woda. zasoby, degradacja, ochrona, Wydawnictwo PWN, Warszawa 2002
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Współczynnik retencyjności szaty roślinnej: procentowa zdolność retencyjna danego
kompleksu roślinnego w stosunku do zdolności maksymalnej (100%), którą odznaczają się
kompleksy naturalnych lasów liściastych i torfowisk.
Retencja depresyjna: gromadzenie się wody w zagłębieniach związanych z mikrorzez
bÄ…
terenu.
Retencja krajobrazowa: formy ukształtowania terenu gromadzące wodę
- naturalna (zagłębienia bezodpływowe),
- sztuczna (bruzdy, terasy, groble).
Retencja glebowa: objętość wody zmagazynowanej w profilu glebowym o danej miąższości
Czynniki ułatwiające gromadzenie wody:
- zawartość próchnicy (humusu),
- ochrona torfowisk,
- głęboka orka (naruszenie nieprzepuszczalnych warstw w glebie i podglebiu),
- ograniczenie nawożenia, wapnowanie,
- właściwy dobór roślin i zmianowanie,
- zakładanie zbiorników retencyjnych.
Retencja zbiornikowa: zbiorniki retencyjne, na skutek gromadzenia wody dopływającej
z obszaru dorzecza w okresach jej nadmiaru i oddawania wody do rzek w okresach niedoboru,
zdecydowanie zwiększają zasoby dyspozycyjne, dając potrójną korzyść: ochronę
przeciwpowodziową, zapewnienie wyższych przepływów niżówkowych, zaopatrzenie
w wodÄ™.
Melioracje: zabiegi zmierzające zarówno do nawodnienia jak i drenażu gleb. Wyróżnia się
podstawowe i szczegółowe.
Podstawowe obejmują budowę i eksploatację zbiorników retencjonujących wodę, budowę
dużych kanałów doprowadzających wodę do systemów melioracyjnych, konstrukcję stopni
piętrzących i jazów, obwałowania, ujęcia wody, stacje pomp i inne urządzenia.
Szczegółowe polegają na budowie systemów bezpośrednio nawadniających bądz

odwadniających grunty orne i łąki. Składają się one z otwartych rowów, sieci przewodów
zamkniętych (drenów) i deszczowni.
Najbardziej wodooszczędnym jest nawadnianie grawitacyjne. Woda dostarczana jest na
pola kanałem, a następnie rozprowadzana systemem zalewowym lub systemem rowów
o umiarkowanym spadku (w systemie zastawek regulowana jest dostawa wody na
poszczególne łany, a w systemie rowów woda infiltruje w dno i brzegi, a następnie
podsiÄ…ka).
Nawadnianie grawitacyjne wymaga gruntownego i dokładnego wypoziomowania całego
systemu irygacyjnego. Niedoskonałość niwelacji, nawet w granicach kilku cm, radykalnie
obniża skuteczność działania systemu. np. nawadnianie bruzdowe  nagromadzenie wody
w bruzdach może stać się z
ródłem erozji gleby (nagromadzenie wytrąconych substancji
mineralnych).
System deszczowni  wodÄ™ doprowadza siÄ™ do specjalnego ramienia o promieniu kilkuset
metrów obejmującego zasięgiem obszar do 50 ha. Może być deszczownia obrotowa (ramię
podparte w wielu miejscach podwoziem z kołami, obraca się wokół punktu centralnego) lub
deszczownia kroczÄ…ca (przestawna).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Rys.5. Deszczownia obrotowa
y
ródło: Chełmicki W.; Woda. zasoby, degradacja, ochrona, Wydawnictwo PWN, Warszawa 2002
Zaletą deszczowni jest to, że pozwala dość precyzyjnie i w sposób kontrolowany
rozprowadzać wodę oraz można aplikować wraz z rozprowadzaną wodą, w odpowiednim
rozcieńczeniu, nawozy i środki ochrony roślin.
Systemy kroplowe i strużkowe  przydatne w nawodnieniach warzyw. Woda
doprowadzana jest systemem perforowanych, plastikowych przewodów rozłożonych na
powierzchni terenu lub też pod powierzchnią, na głębokości systemu korzeniowego. Woda
wycieka żądanym natężeniem. Ocenia się, że do uzyskania takich samych efektów
mikronawodnienia w systemie tym zużywa się o 40-60% mniej wody niż w systemach
grawitacyjnych i 20-25% mniej niż w systemach tradycyjnych deszczowni.
Nawadnianie ściekami - użycie ścieków pozwala na zapewnienie glebie dobrych
warunków wilgotnościowych, zaopatrzenie w nawozy, oszczędność wód czystych i ich
ochronę przed zanieczyszczeniem. Można stosować nawadnianie ściekami:
 organicznymi żyznymi (bytowo-gospodarczymi, przemysłu rolno-spożywczego,
gnojowicÄ…).
- wysokim BZT, ale znikomej wartości użytkowej (ścieki z zakładów papierniczych).
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Co to jest retencja?
2) Jakie znasz rodzaje retencji?
3) Co to jest intercepcja?
4) Jak wyjaśnisz pojęcie współczynnik retencyjności szaty roślinnej?
5) Jakie są rodzaje melioracji i wyjaśnij na czym one polegają?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zaprojektuj system nawadniania grawitacyjnego na polu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zaprojektować system nawadniania grawitacyjnego na polu o powierzchni 5 ha,
2) narysować schemat techniczny.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- poradniki i wytyczne do projektowania wodociągów i kanalizacji,
- prospekty różnych urządzeń nawadniających,
- blok, ołówek, linijka.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) zdefiniować termin retencja?
2) wyjaśnić na czym polega melioracja?
3) wyjaśnić do czego służy współczynnik retencyjności szaty roślinnej?
4) zdefiniować pojęcie intercepcji?
5) opisać rodzaje retencji?
6) wyjaśnić od czego zależy pojemność retencji intercepcji roślin?
7) omówić systemy nawadniania?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
4.4. Nieprawidłowości w gospodarowaniu zasobami wodnymi
4.4.1. Materiał nauczania
Do głównych nieprawidłowości w gospodarowaniu zasobami wodnymi należy
nadmierna eksploatacja, która prowadzi do obniżenia zwierciadła wody lub ciśnienia
piezometrycznego wód podziemnych. Powoduje to spadek wydajności ujęć, może
doprowadzić do przesuszenia gleby, stepowienia terenów rolnych, spadku wegetacji leśnej,
a także napływu wód gorszej jakości.
Obniżenie zwierciadła wody może być również spowodowane regulacją rzek, robotami
górniczymi, wykopami.
Gospodarcze wykorzystanie wód powierzchniowych polega nie tylko na pobieraniu wody
z rzek i jezior do zaopatrzenia osiedli, przemysłu i rolnictwa. Wody powierzchniowe spełniają
również doniosłą rolę gospodarczą jako odbiorniki ścieków, ośrodki życia biologicznego,
wreszcie mogą służyć do chłodzenia wód przemysłowych, stanowić drogi komunikacji lub
z
ródło energii. Wykorzystywanie wód powierzchniowych jest więc wielorakie, ale trudne jest
jednoczesne zaspokojenie wszystkich potrzeb.
Gdyby cieki stanowiły jedynie zasób wody użytkowej, woda w nich powinna być jak
najczystsza.
Równocześnie jednak wiadomo, że wszelkiego rodzaju ścieki, zarówno miejskie, jak
i przemysłowe, najczęściej odprowadzane są do rzek i zanieczyszczają płynącą w nich wodę.
Występuje tu jaskrawa sprzeczność poczynań, uzasadniona jednak sytuacją przymusową.
Gdyby woda pobrana z cieków dla celów gospodarczych została zużytkowana całkowicie
i bezpowrotnie, to wody w ciekach szybko by zabrakło. Przeważająca część wód cieku musi
być wykorzystywana wielokrotnie. Całkowite, sztuczne oczyszczenie ścieków, tak aby do
rzeki wracała tylko zupełnie czysta woda, jest technicznie trudne i bardzo kosztowne, a więc
nie jest ekonomicznie uzasadnione.
W oczyszczaniu ścieków bardzo pomocny jest proces samooczyszczania się rzek,
czyli proces naturalnego oczyszczania ścieków. Polega on na utlenianiu (i mineralizacji)
części organicznych dzięki styczności z tlenem zawartym w wodzie oraz na  przerabianiu"
i neutralizowaniu szkodliwych substancji zawartych w ściekach przez żywe organizmy,
mające swe siedlisko w wodzie cieku. Dzięki samooczyszczaniu się ścieków po przebyciu
kilkunastu kilometrów, woda zanieczyszczona ściekami staje się znów zdatna do użytku na
tyle, że po ujęciu może być łatwo oczyszczona nawet do stanu wody pitnej, np. przez filtry
wodociÄ…gowe.
Dużą rolę odgrywają tu żywe mikroorganizmy, mikroflora i mikrofauna.
Każdy ciek posiada granicę samooczyszczania, która zależy od:
- ilości tlenu zawartego w wodzie,
- warunków zapewniających życie i rozwój mikroorganizmów,
- stosunku ilości wpuszczonych do rzeki ścieków do ilości wody płynącej w korycie,
- warunków do życia i rozwoju ryb.
Podobne procesy samooczyszczające występują w jeziorach. Warunki samooczyszczania
się jezior są jednak utrudnione tym, że ruch wody w jeziorze jest bardzo powolny, co nie
sprzyja mieszaniu się ścieków z wodą jeziora, utrudnia również wzbogacanie wód jezior
w tlen przez mieszanie się z tlenem powietrza na powierzchni zwierciadła wody.
W rezultacie, pomimo że ogólnie zasoby wody w jeziorach są raczej obfite, czynny udział
w samooczyszczaniu biorą tylko niewielkie ich części.
Wody powierzchniowe stanowią zasoby, z których wygodnie je czerpać dla
zaspokojenia potrzeb gospodarczych. Ujęcie wód z rzeki i jezior do kanałów i rurociągów jest
technicznie łatwe i w stosunku do ilości ujmowanej wody mało kosztowne. Ponadto, pomimo
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
zmienności przepływów, zasoby ich są łatwiejsze do rozpoznawania niż zasoby wód
gruntowych.
Z wód podziemnych jako zasobów, z których możemy pobrać wodę do celów
gospodarczych, praktycznie liczÄ… siÄ™ tylko wody gruntowe, ujmowane za pomocÄ… studzien
lub ujęć wody z
ródlanej. Pod względem czystości są one o wiele lepsze od wód
powierzchniowych. W wypadku ujęcia płytkich wód gruntowych o małych obszarach
zasilania chroni się wody przed zanieczyszczeniami organicznymi przez zaliczanie obszarów
zasilania do stref ochronnych, na których zakazana jest zabudowa i tworzenie pastwisk.
W rezultacie ujmowane wody gruntowe albo nie wymagajÄ… dodatkowego uzdatniania, albo
wymagają oczyszczania z domieszek (najczęściej zmiękczania lub odżelaziania).
Przy pobieraniu wody gruntowej, nawet z głębszych warstw artezyjskich, należy dbać
o to, żeby ogólny pobór wody nie przekraczał takiej ilości, która może być uzupełniona przez
zasilanie wodą opadową w pewnym okresie. Unikniemy w ten sposób stałego obniżania się
zwierciadła wody gruntowej i przesuszania gruntów. Wobec trudności ścisłego ustalenia
obszarów zasilania, przy określaniu dopuszczalnej ilości poboru wody gruntowej, wskazana
jest daleko posunięta ostrożność i obserwacja, czy pobór znacznych ilości wód gruntowych
nie przynosi szkodliwych skutków.
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Jakie są główne nieprawidłowości w gospodarowaniu zasobami wód?
2) Jakie skutki może wywołać nadmierna eksploatacja zasobów wodnych?
3) Jakie mogą być przyczyny obniżenia zwierciadła wody?
4) Na czym polega proces samooczyszczania siÄ™ rzek?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zaplanuj sposób zapobiegania nieprawidłowościom w gospodarowaniu wodami.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) na podstawie informacji uzyskanych z informatorów WIOŚ, map zagrożenia
ekologicznego, roczników statystycznych, zgromadz
informacje o zagrożeniach wód
w miejscu Twojego zamieszkania,
2) następnie z grupą kolegów (praca zespołowa) zastanowić się nad konsekwencjami
niepożądanego zjawiska,
3) opracować plan minimalizacji i zapobiegania następstwom nieprawidłowego korzystania
z zasobów wód.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- teksty z
ródłowe dotyczące nieprawidłowego korzystania z zasobów wód (mapy, zdjęcia,
foldery),
- notes, ołówek.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) omówić proces samooczyszczania wód?
2) podać przykłady złego gospodarowania zasobami wód?
3) opisać następstwa złego gospodarowania zasobami wód?
4) omówić proces samooczyszczania się rzek?
5) omówić proces samooczyszczania się jezior?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
4.5. Systemy wodociÄ…gowe
4.5.1. Materiał nauczania
Sieć wodociągowa jest to układ przewodów wodociągowych, znajdujących się poza
budynkami odbiorców, zaopatrujących w wodę ludność lub zakłady produkcyjne.
Rozróżnia się dwa układy sieci wodociągowej doprowadzające wodę do poszczególnych
odbiorców:
- pierścieniową (obwodową, zamkniętą), której przewody tworzą obwody zamknięte,
doprowadzającą wodę do odbiorców z dwóch stron,
- rozgałęzieniową, której przewody tworzą gałęzie nie łączące się w obwody,
doprowadzającą wodę do odbiorców z jednej strony.
Rodzaje przewodów wodociągowych:
tranzytowy przewód wodociągowy bez odgałęzień, przeznaczony wyłącznie do
(przesyłowy) transportu wody na dużą odległość i łączący z
ródło ze zbiornikiem
początkowym lub magistralą wodociągową (w zależności od sposobu
transportu wody przewód tranzytowy może być grawitacyjny lub tłoczny),
magistralny
przewód wodociągowy doprowadzający wodę od stacji wodociągowej do
(magistrala
przewodów rozdzielczych,
wodociÄ…gowa)
rozdzielczy przewód wodociągowy doprowadzający wodę od przewodu magistralnego
do przyłączy domowych i innych punktów czerpalnych,
przyłącze
domowe przewód wodociągowy z. wodomierzem, łączący sieć wodociągową
(połączenie z instalacją obiektu zasilanego w wodę,
domowe)
ciśnieniowy
tłoczny przewód wodociągowy, w którym przepływ wody następuje wskutek
(przewód ciśnienia wytworzonego przez pompę,
tłoczny)
przewód wodociągowy, w którym przepływ wody odbywa się pod
grawitacyjny
ciśnieniem statycznym wody dopływającej z wyżej położonego z
ródła
ciśnieniowy
wody,
grawitacyjny przewód wodociągowy, w którym przepływ wody odbywa się ze
bezciśnieniowy swobodnym zwierciadłem pod działaniem siły grawitacyjnej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
Rys.6. Schematy układów sieci wodociągowych:
a. sieć pierścieniowa (obwodowa zamknięta)
b. rozgałęziona (promienista)
1-przewody tranzytowe, 2-magistralne,3-rozdzielcze, 4-zbiornik wody czystej, 5-ujęcie wody, 6-pompownia,
7-zbiornik wyrównawczy początkowy, 8-zbiornik wyrównawczy końcowy.
y
ródło: Heidrich Z.: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
Przewody wodociągowe składają się z rur, kształtek i uzbrojenia. W przewodach:
- powinien odbywać się przepływ wody, powodujący jak najmniejsze straty energii
- powinna być odpowiednia wytrzymałość pod względem statycznym i dynamicznym
- powinna być zapewniona odpowiednia odporność na działanie chemiczne wody
wewnÄ…trz oraz wody i gruntu na zewnÄ…trz przewodu.
Do budowy przewodów wodociągowych stosuje się rury żeliwne ciśnieniowe: kielichowe
i kołnierzowe. Są one znormalizowane (PN-84/11-74101). Zaletą jest trwałość i odporność na
korozję, natomiast do wad zalicza się kruchość i małą odporność na uderzenia oraz zginanie.
Rys.7.Żeliwne rury proste ciśnieniowe (prostki): a) kielichowa, b) kołnierzowa
y
ródło: Heidrich Z.: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
Uzbrojenie sieci wodociągowej (armatura) umożliwia korzystanie z niej zgodnie
z przeznaczeniem oraz ułatwia obsługę, kontrolę i eksploatację.
Rys.8. Klasyfikacja funkcjonalna uzbrojenia stosowanego w wodociÄ…gach
y
ródło: Heidrich Z.: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
Uzbrojenie sieci wodociÄ…gowej dzieli siÄ™ na:
- regulujące przepływ wody (redukcyjne),
- czerpalne,
- zabezpieczajÄ…ce (ochronne),
- pomiarowe.
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Jakie jest podział uzbrojenia wodociągowego?
2) Jakie elementy wchodzą w skład uzbrojenia regulacyjnego?
3) Czym różni się sieć pierścieniowa od rozgałęzieniowej?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zaprojektuj system wodociÄ…gowy dla osiedla.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) przeanalizować plan osiedla,
2) zgromadzić informacje na temat poszczególnych elementów zabudowy osiedla,
3) zgromadzić informacje na temat liczby osób zamieszkałych w poszczególnych miejscach
osiedla,
4) narysować schemat systemu wodociągowego dla Twojego osiedla.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- plan osiedla,
- roczniki statystyczne,
- ołówek, notes.
Ćwiczenie 2
Oceń funkcjonowanie systemu wodociągowego na Twojej posesji i w jej pobliżu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) dowiedzieć się gdzie w Twoim domu znajduje się wodomierz,
2) dowiedzieć się czy w pobliżu Twojego miejsca zamieszkania znajduje się hydrant
przeciwpożarowy,
3) jaką średnicę ma przewód doprowadzający wodę do Twojego mieszkania,
4) ocenić funkcjonowanie systemu wodociągowego na Twojej posesji i w pobliżu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- latarka.
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) podać definicję sieci wodociągowej?
2) opisać rodzaje sieci wodociągowej?
3) opisać typy uzbrojenia wodociągowego?
4) opisać rodzaje przewodów wodociągowych?
5) wyjaśnić budowę przewodów wodociągowych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
4.6. Zapotrzebowanie na wodÄ™
4.6.1. Materiał nauczania
Zapotrzebowanie na wodę, na terenie obsługiwanym przez wodociąg, jest wielkością
podstawowÄ… w projektowaniu nowego wodociÄ…gu lub w projektowaniu rozbudowy
istniejÄ…cego.
Podstawowymi pojęciami związanymi z określaniem zapotrzebowania na wodę są:
wydajność wodociągu, zapotrzebowanie na wodę oraz horyzont czasowy.
Ilość zużywanej wody zależy od:
- warunków klimatycznych i związanych z tym pór roku,
- warunków lokalnych
- wyposażenia mieszkań w urządzenia wodociągowe i kanalizacyjne.
- systemu pracy zakładów przemysłowych (produkcja na zmiany), zakładów użyteczności
publicznej itp.
Wydajność wodociągu określa dobową zdolność produkcji wodociągu w metrach
sześciennych na dobę (m3/d).
Zapotrzebowanie na wodę brutto jest to ilość wody zaspokajająca potrzeby wszystkich
odbiorców, znajdujących się w zasięgu działania sieci wodociągowej, wymagających wody
tej samej jakości, oraz ilość wody do celów technologicznych wodociągu.
Horyzont czasowy jest to okres, na jaki projektuje się wodociąg; przyjmuje się, że okres
perspektywiczny to 20 lat, a okres kierunkowy  30 lat, liczÄ…c od daty projektowania lub
zakończenia budowy wodociągu.
Współczynnik nierównomierności dobowego zapotrzebowania na wodę (Nd) to stosunek
maksymalnego dobowego zapotrzebowania do średniego dobowego zapotrzebowania na
wodę Nd = Qdmax : Qdśr
Rodzaj instytucji Średnie dobowe Współczynnik
dm3/M " d nierównomierności (N)
Stołówka 80 2,5
Kawiarnia 35 2
Szkoła 20 3
Biuro 30 3
Przedszkole 75 3
Domy jednorodzinne 200 3
Zakłady pracy 60 3
Współczynnik nierównomierności godzinowego zapotrzebowania na wodę (Nh) to
stosunek maksymalnego godzinowego zapotrzebowania do średniego godzinowego
zapotrzebowania na wodę w roku Nh = Qdmax : Qdśr
Materiałami wyjściowymi do określania zapotrzebowania na wodę są plany
perspektywicznego i przestrzennego rozwoju jednostek osadniczych.
Metody określania wielkości przyszłych potrzeb:
- metoda z zastosowaniem wskaz
ników sumarycznych zapotrzebowania na wodę na cele
bytowo-komunalne i produkcyjne (w przeliczeniu na 1 mieszkańca; ta metoda znajduje
zastosowanie w ogólnych opracowaniach studialnych i koncepcyjnych,
- metoda z zastosowaniem wskaz
ników scalonych zapotrzebowania na wodę dla różnych
grup odbiorców na terenie jednostki osadniczej (w przeliczeniu, na mieszkańca). Metoda
ta może być stosowana w planach ogólnych i założeniach techniczno-ekonomicznych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
budowy lub rozbudowy wodociągów na potrzeby jednostek osadniczych,
- metoda bilansowania zapotrzebowania na wodę do różnych celów na terenie jednostki
osadniczej z zastosowaniem szczegółowych wskaz
ników jednostkowego
zapotrzebowania na wodÄ™.
4.6.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Co to jest wydajność wodociągu?
2) Co to jest zapotrzebowanie na wodÄ™?
3) Co to jest horyzont czasowy?
4) Jak się oblicza współczynnik nierównomierności dobowego zapotrzebowania na wodę?
5) Jak się oblicza współczynnik nierównomierności godzinowego zapotrzebowania na
wodÄ™?
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Obliczanie współczynnika nierównomierności dobowej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) na podstawie dobowych, tygodniowych i miesięcznych wykresów rozbioru wody określić
występowanie maksymalnego rozbioru wody: godziny, dzień i miesiąc.
Rozbiór wody
90
80
70
60
50
Q Q
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Godzina
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Rozbiór wody
600
500
400
Q 300
200
100
0
Pon. Wt. Åšr. Czw. Pt. Sob. Niedz.
Dzień
Rozbiór wody
12000
11000
I
10000
II
9000
III
8000
IV
7000
V
6000
Q
VI
5000
VII
4000
VIII
3000
IX
2000
X
1000
XI
0
XII
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
MiesiÄ…c
2) obliczyć średni współczynnik nierówmierności dobowej, tygodniowej i rocznej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
Wyposażenie stanowiska pracy:
- karta pracy,
- wykresy zapotrzebowania wody na dobÄ™,
- ołówek, notes.
Ćwiczenie 2
Oblicz zapotrzebowanie na wodę dla miejscowości, w której mieszka 1000 osób.
W miejscowości jest stołówka na 50 osób, kawiarnia na 20 miejsc, szkoła, do której
uczęszcza 200 dzieci, biuro - 30 osób, zakład pracy zatrudniający 150 osób, przedszkole na
40 miejsc.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) wybrać sposób rozwiązania,
2) obliczyć zapotrzebowanie wody na dobę w miejscowości, w której mieszka 1000
mieszkańców.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- karta pracy,
- kalkulator,
- ołówek, notes.
4.6.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) wyjaśnić co to znaczy wydajność wodociągu?
2) scharakteryzować problem zapotrzebowania na wodę?
3) zdefiniować pojęcie horyzont czasowy?
4) wymienić metody określania wielkości przyszłych
potrzeb zapotrzebowania na wodÄ™?
5) obliczyć współczynnik nierównomierności (N)?
6) obliczyć zapotrzebowania na wodę dla
całej jednostki osadniczej?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
4.7. Technologie uzdatniania wody
4.7.1. Materiał nauczania
Uzdatnianie wody polega na dostosowaniu jej właściwości i składu do wymagań
wynikajÄ…cych z jej przeznaczenia.
Pojęcie to jest szersze od tradycyjnego określenia  oczyszczanie wody", gdyż
oczyszczanie polega na usuwaniu z wody niepożądanych domieszek i nie obejmuje różnych
zabiegów, których celem jest zmiana niektórych właściwości wody, niekiedy przez
wprowadzenie do niej nowych domieszek.
Adhezja jest to zjawisko przylegania (przyczepiania się) na skutek działania sił
międzycząteczkowych różnych substancji po dostatecznym ich zbliżeniu do siebie. Z punktu
widzenia technologicznego jest to rozdział faz, najczęściej ciekłych, podczas filtracji przez
materiał o różnej zwilżalności względem faz, przy czym jedna faza pozostaje na powierzchni
wypełnienia.
Aeracja (napowietrzanie) polega na perleniu się gazu w cieczy lub przepływie kropel wody
przez gaz. Technologicznie jest to wprowadzenie tlenu do wody z jednoczesnym usunięciem
rozpuszczonych w niej innych gazów.
Aeracja odbywa siÄ™ przez:
a) wtłaczanie powietrza lub tlenu do wody,
b) rozbryzgi wody na strugi i krople w celu zapewnienia dużej powierzchni wymiany,
c) przez jednoczesne stosowanie a) i b).
Cedzenie jest to przepływ strumienia cieczy przez płaską przegrodę perforowaną lub
porowatą. Z technologicznego punktu widzenia jest to usuwanie z wody zanieczyszczeń
o rozmiarach powyżej 1 mm (najczęściej) lub o rozmiarach powyżej 0,2 mm (mikrofiltracja).
Destylacja jest to zjawisko wydzielania wody z roztworu przez kolejne odparowanie
i skroplenie, przy czym w pozostałym roztworze stężenie zanieczyszczeń wzrasta.
Filtracja polega na wydzielaniu rozpuszczonych w wodzie cząstek podczas przepływu przez
ośrodek porowaty.
Ośrodek porowaty mogą stanowić:
a) przegrody płaskie (tkaniny, płyty porowate, siatki),
b) przegrody przestrzenne o wypełnieniu z ziarnistych materiałów filtracyjnych (piasku,
antracytu).
Rozróżnia się filtrację powierzchniową, występującą głównie na powierzchni przegród
porowatych, oraz filtrację objętościową, zachodzącą w masie wypełnienia przestrzennego
(materiale filtracyjnym).
Flokulacja (kłaczkowanie) jest to zjawisko łączenia się mniejszych cząstek w większe, co
jest zwiÄ…zane przede wszystkim z przebiegiem koagulacji.
Koagulacja, z punktu widzenia technologicznego, jest to usuwanie z wody rozproszonych
w niej cząstek przez ich łączenie. Można tego dokonać przez dodatnie elektrolitu lub koloidu
o przeciwnym Å‚adunku, poddanie koloidu promieniowaniu, ogrzewaniu, dehydratacji.
Koagulacja przebiega w dwóch etapach:
- w pierwszym z nich następuje zmiana potencjału elektrokinetycznego do wartości
krytycznej (koagulacja ukryta),
- w drugim stopniowe formowanie się agregatów  kłaczków. Ten drugi etap nazywa się
kłaczkowaniem lub flokulacją i jest to koagulacja jawna.
Sedymentacja jest to opadanie cząstek w płynie pod wpływem sił grawitacji.
Z technologicznego punktu widzenia sedymentacja jest to oddzielanie od płynu zawieszonych
w nim cząstek (zawiesin) na skutek ich opadania pod ciężarem własnym.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Sorpcja to ogólna nazwa zjawiska pochłaniania; pochłanianie powierzchniowe nosi nazwę
adsorpcji, pochłanianie zaś objętościowe absorpcji. Technologicznie jest to oddzielanie od
wody zawartych w niej zanieczyszczeń; oddzielanie to polega na pochłanianiu ich przez
aktywny materiał, zwany sorbentem. Sorpcja przebiega zazwyczaj równolegle z procesem
adhezji.
Utlenianie (prawidłowo reakcja utleniania-redukcji) to wymiana elektronów między
substancją utleniającą a redukcyjną, w trakcie której substancja utleniana traci elektrony na
korzyść utleniacza, przy czym utleniacz podlega redukcji. Szczególną rolę przy uzdatnianiu
wody odgrywa utlenianie chemiczne, które jest stosowane w celu:
- usuwania związków barwnych oraz powodujących smak i zapach wody,
- utlenianie organicznych związków refrakcyjnych i innych, trudnych do usunięcia
w innych procesach jednostkowych,
- wspomaganie flokulacji,
- utlenianie żelaza, manganu i innych koloidów ochronnych,
- dezynfekcji.
Stosowanymi utleniaczami sÄ…: chlor, ozon, dwutlenek chloru i manganian(VII) potasu.
Wymiana jonowa polega na usunięciu z roztworu wodnego wybranych jonów
z jednoczesnym wprowadzeniem na ich miejsce innych jonów. Wymiana jonowa przebiega
w ilościach równoważnych i jest odwracalna. Najczęściej jest ona realizowana podczas
filtracji przez aktywny materiał filtracyjny, zwany jonitem. Za pomocą wymiany jonowej
można zmiękczać wodę, a także demineralizować (dejonizować).
Procesy membranowe są stosowane głównie do odsalania wody oraz do produkcji wody
superczystej.
Do procesów membranowych należą:
- odwrócona osmoza,
- elektrodializa,
- odwrócona elektrodializa,
- ultrafiltracja,
- nanofiltracja.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
Rys.9. Procesy jednostkowe uzdatniania wody oraz rodzaje
usuwanych domieszek i zanieczyszczeń .
y
ródło: Heidrich Z.: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
Dezynfekcja jest to niszczenie mikroorganizmów obecnych w wodzie i zabezpieczenie
dobrej jakości sanitarnej wody w sieci wodociągowej. Proces ten zazwyczaj jest stosowany na
końcu układu oczyszczania wody.
Jako czynniki dezynfekujÄ…ce (dezynfektanty) stosuje siÄ™: chlor, chloraminy, dwutlenek
chloru, promieniowanie UV, ozon. Jak dotąd najczęściej jest używany chlor.
4.7.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Jak wyjaśnisz istotę procesu uzdatniania wody?
2) Co to jest i na czym polega dezynfekcja i koagulacja?
3) Jakie są inne nazwy procesów membranowych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
4.7.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Oznacz zawartość tlenku wapnia w zawiesinie roboczej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Uczeń powinien:
1) odmierzyć do kolby stożkowej o pojemności 300 cm3 pipetą 2 cm3 wymieszanego mleka
wapiennego (zawiesiny roboczej  przygotowuje nauczyciel),
2) wlać około 100 cm3 wody destylowanej,
3) miareczkować roztworem kwasu solnego o stężeniu 1 mol " dm3 wobec fenoloftaleiny do
zaniku barwy nie pojawiającej się powtórnie w ciągu 15 sekund,
2,8Å"V1
4) obliczyć stężenie tlenku wapnia (x) w mg " cm-3 według wzoru: X=
2
gdzie: 2,8 - liczba miligramów tlenku wapnia odpowiadająca 1 cm3 roztworu kwasu
solnego o stężeniu 1 mol " dm-3; 2 - objętość próbki mleka wapiennego pobranej do
oznaczenia, w cm3,
5) zbadać podatności próbki wody na koagulację (należy wykonać przed upływem 24 godzin
od pobrania próbki),
6) oznaczyć w pobranej próbce wody:
- zasadowość mineralną i ogólną
- barwÄ™
- mętność
- konduktywność elektrolityczną
- pH
- żelazo ogólne
- ChZT metodÄ… manganianowÄ… (VII),
7) dobrać na postawie otrzymanych wyników rodzaj koagulantów według tabeli 2.
8) skorygować odczyn roztworu jeżeli odbiega od wymaganego. Do korekcji pH, jak już
wspomniano stosuje siÄ™ roztwory kwasu siarkowego(VI) - H2SO4, kwasu solnego - HCl
oraz wodÄ™ wapiennÄ… w postaci zawiesiny roboczej. Na podstawie przeprowadzonej
analizy próbki wyznaczyć orientacyjną dawkę koagulanta D w mg " dm-3 według jednego
z następujących równań:
D = 8 . ChZT; D = 4 B D = 4 M
.
gdzie: ChZT - chemiczne zapotrzebowanie na tlen; B - barwa, w mg (Pt) dm-3; M -
mętność, w mg . dm-3,
9) wstawić pobraną próbkę wody do termostatu i pozostawić do czasu uzyskania
temperatury 20 °C,
10) wlać po 1 dm3 badanej wody do sześciu zlewek i umieścić je w zestawie do
równoczesnego mieszania z jednakową szybkością,
11) mieszać próbki z prędkością 300 obr " min-1. Wprowadzić możliwie jednocześnie do
zlewek orientacyjną, ale równą, dawkę wybranych koagulantów w postaci roztworów.
Jeżeli wybrano dwa koagulanty, to wprowadzić każdy z nich w jednakowych ilościach do
trzech zlewek. Mieszać przez 1 minutę próbki z tą samą szybkością równą 300 obr/ min
12) następnie mieszać próbki przez 15 minut z szybkością 90 obr " min-1.
13) odstawić do sedymentacji na 25 minut (jednakowy czas dla wszystkich próbek), po czym
zdekantować,
14) oznaczyć mętność,
15) przesączyć próbki do kolb stożkowych przez lejki z sączkami średniej gęstości,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
16) wykonać oznaczenia jednego wybranego wskaz
nika zanieczyszczeń,
17) zanotować w tabelce dla kolejnych sześciu próbek wartości oznaczonych wskaz
ników
jakości wody,
18) dla danego koagulanta obliczyć średnią arytmetyczną wybranego wskaz
nika i przyjąć ją
jako wynik oznaczenia. Za optymalny ze wszystkich koagulantów należy wybrać ten,
przez którego stosowanie uzyskano najniższą wartość wybranego do oznaczenia
wskaz
nika.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- zlewki o pojemności 1 dm3,
- lejki 80,
- stoper,
- sączki o średniej gęstości,
- kolby stożkowe,
- kolba stożkowa o pojemności 300 cm3,
- pipeta,
- biureta,
- zestaw do równoczesnego mieszania z jednakową szybkością sześciu próbek wody,
- termometr laboratoryjny rtęciowy,
- termostat utrzymujÄ…cy temperaturÄ™ 20 °C,
- fenoloftaleina,
- FeCI3 - roztwór wodny o cp = 1 %(m/V),
- NaAIO2 - roztwór wodny o cp = 1 %(m/V),
- AI2SO4 " 18 H20 - roztwór wodny ocp=1 %(m/V),
- FeSO4 " 7 H2O - roztwór wodny o cp = 1 % (m/V),
- H2SO4 - roztwór o cH2SO4 = 0,5 mol " dm3 lub HCl - roztwór o cHCl = 0,1 mol " dm3.
Rys. 10. Zestaw do równoczesnego mieszania
z jednakową szybkością próbek wody.
y
ródło: Lipkowska  Grafowska K., Faron  Lewandowska E.: Pracownia chemiczna. Analiza wody i ścieków.
WSiP, Warszawa 1988
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
Tabela 2. Warunki doboru koagulanta.
Koagulant Zasadowość ogólna pH Konduktywność
mmol .dm3 elektroniczna
µS " cm-1
Sole glinu - - Poniżej 400
Sole glinu 1 lub mniej 6,0  7,3 Równa lub poniżej 400
Chlorek żelaza (III) 1 lub mniej 4,5  6,5 Równa lub poniżej 400
Chlorek żelaza (III) 1 lub mniej Większe lub Równa lub poniżej 400
(III), siarczan (VI), równe 8,5
żelaza(II)
Sole żelaza, przy 1 lub mniej 6,0  7,3 Równa lub poniżej 400
jednoczesnej
dekarbonizacji
tlenkiem wapnia
y
ródło: Lipkowska  Grafowska K., Faron  Lewandowska E.: Pracownia chemiczna. Analiza wody i ścieków.
WSiP, Warszawa 1988
Ćwiczenie 2
Wyznacz optymalnÄ… dawkÄ™ wybranego koagulanta.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) oznaczyć w pobranej próbce wody: zasadowość mineralną oraz ogólną, barwę, mętność,
konduktywność elektrolityczną, pH, ChZT metodą manganianową(VII),
2) wstawić pobraną próbkę wody do termostatu i pozostawić do czasu uzyskania
temperatury 20 °C,
3) wlać po 1 dm3 badanej wody do sześciu zlewek i umieścić je w zestawie do
równoczesnego mieszania z jednakową szybkością. Mieszać próbki z prędkością 300 obr .
min-1,
4) wprowadzić możliwie jednocześnie do zlewek wybrany koagulant w ilościach 0,4; 0,6;
0,8; 1,0; 1,2; 1,4-krotnych, w stosunku do dawki orientacyjnej,
.
5) mieszać próbki z prędkością 300 obr min-1. Wprowadzić możliwie jednocześnie do
zlewek orientacyjną, ale równą, dawkę wybranych koagulantów w postaci roztworów.
Jeżeli wybrano dwa koagulanty, to wprowadzić każdy z nich w jednakowych ilościach do
trzech zlewek. Mieszać przez 1 minutę próbki z tą samą szybkością równą 300 obr . min-1,
6) mieszać próbki przez 15 minut z szybkością 90 obr . min-1,
7) odstawić do sedymentacji na 25 minut (jednakowy czas dla wszystkich próbek), po czym
zdekantować,
8) oznaczyć mętność. Przesączyć próbki do kolb stożkowych przez lejki z sączkami średniej
gęstości. Wykonać oznaczenia jednego wybranego wskaz
nika zanieczyszczeń,
9) zanotować i sporządzić wykres wartości wybranego wskaz
nika zanieczyszczeń
w zależności od ilości dawki koagulanta.
10) odczytać ilość koagulanta, dla której wartość wskaz
nika zanieczyszczenia jest najniższa.
Ta ilość koagulanta będzie optymalną dawką koagulanta. Jeżeli najniższa wartość
wskaz
nika będzie odpowiadać największej dawce koagulanta, należy powtórzyć badanie
dla podwyższonych dawek, wynoszących 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0-krotnych w stosunku
do dawki orientacyjnej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
Wyposażenie stanowiska pracy:
- wybrany koagulant według oznaczenia wg tabeli z ćwiczenia 1.
- sprzęt według wykazu zamieszczonego w ćwiczeniu 1.
4.7.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) określić co to jest dezynfekcja?
2) zdefiniować pojęcie koagulacja, koagulant?
3) wyjaśnić termin sedymentacja?
4) określić co to jest filtracja?
5) wyszczególnić nazwy procesów membranowych?
6) opisać procesy jednostkowe uzdatniania
wody oraz rodzaje usuwanych domieszek i zanieczyszczeń?
7) wyjaśnić istotę procesu uzdatniania wody?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
4.8. UrzÄ…dzenia do uzdatniania wody
4.8.1. Materiał nauczania
UrzÄ…dzenia w uzdatnianiu wody powierzchniowej
1) Kraty i sita (do mechanicznego oczyszczania)
Kraty są osłoną okien wylotowych ujęcia wody. Składają się z ram i przytwierdzonych do
nich pionowych lub pochylonych prętów z prześwitami między nimi, najczęściej 20-30 mm,
a niekiedy 5-20 mm. Stosuje się pręty o różnych przekrojach, od prostokątnych do okrągłych.
Sita stanowią następne po kratach urządzenie do wstępnego, mechanicznego oczyszczania
wody z drobnych zanieczyszczeń oraz żywych organizmów. Ze względu na konstrukcję siatki
można podzielić na płaskie i obrotowe, przy czym pierwsze z nich są wymieniane. Wykonuje
się je z materiałów odpornych na korozję, tj. z drutu stalowego lub z tworzyw sztucznych,
a niekiedy z perforowanej blachy stalowej lub miedzianej.
Mikrosita, zależnie od jakości ujmowanej wody i wymaganego oczyszczenia, mogą być
stosowane jako urządzenia wstępne do zatrzymywania zawiesin bądz
też jako urządzenia
końcowe poprawiające efekt oczyszczenia wody. Mikrosito stanowi bęben pokryty od
zewnątrz mikrotkaniną, umieszczony w zbiorniku wypełnionym wodą. Woda wpływa do
środka bębna i cedząc się przez mikrotkaninę, wypływa na zewnątrz. Zanieczyszczenia
zatrzymują się na wewnętrznej powierzchni.
2) Zbiorniki do przygotowywania roztworów reagentów.
Zbiornik zarobowy służy do przygotowywania stężonego roztworu siarczanu (VI) glinu
(stężenie 10-20%); koagulant ten dostarcza się w bryłach układanych na ruszcie drewnianym.
Zawartość zbiornika miesza się sprężonym powietrzem dostarczonym z intensywnością 8-10
dm3/(m2.s), systemem przewodów perforowanych umieszczonych pod rusztem.
Zbiornik zarobowo-roztworowy służy do przygotowywania roztworu stężonego,
a następnie roztworu roboczego koagulantu. Do części, w której przygotowuje się roztwór
o stężeniu 4-10%, doprowadza się powietrze sprężone z intensywnością 3-5 dm3/(m2.s).
W stacjach uzdatniania wody bardzo często stosuje się wapno jako środek do alkalizacji
wody, co jest istotne w odniesieniu do wielu procesów uzdatniania wody. Wapno mleka
wapiennego o stężeniu ok. 5%.
Kwasy, zasady i sole znajdujÄ… szerokie zastosowanie w uzdatnianiu wody, np. do regeneracji
filtrów jonitowych, w uzdatnianiu wody do zasilania kotłów, do zwalczania planktonu
(CuSO4).
3) Mieszalniki i komory flokulacji.
Mieszalniki służą do szybkiego wymieszania reagentów z uzdatnianą wodą w celu
zapewnienia właściwego przebiegu procesów uzdatniania w całej masie wody.
Komory flokulacji służą do powolnego mieszania wody zawierającej rozprowadzony w niej
uprzednio koagulant w celu przyspieszenia powstawania kłaczków i łączenia się ich
w większe aglomeraty. A
Ä…czenie siÄ™ zhydrolizowanych czÄ…stek koagulantu z czÄ…steczkami
koloidalnymi domieszek wody przebiega w stosunkowo długim czasie.
W stacjach uzdatniania wody znalazły zastosowanie mieszalniki hydrauliczne i mechaniczne.
Dzięki opływowi przegród z przepustami prostokątnymi lub wpływowi przez otwory
w mieszalniku następuje kilkakrotne rozdzielanie lub łączenie strug cieczy oraz powstawanie
licznych zawirowań oraz ruchu burzliwego.
Mieszalniki mechaniczne są zazwyczaj komorami w kształcie walca z doprowadzeniem wody
do dołu i przepływem jej do góry spowodowanym działaniem mieszadła.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
4) Osadniki
SÄ… to urzÄ…dzenia do sedymentacji zawiesin opadajÄ…cych. Przy uzdatnianiu wody stosuje siÄ™
osadniki: poziome podłużne, poziome radialne, pionowe, wielokomorowe i dośrodkowe.
5) Filtry
Filtry są urządzeniami do uzdatniania wody za pomocą filtracji, tj. przepływu wody przez
ośrodek porowaty.
W uzdatnianiu wód powierzchniowych stosuje się następujące rodzaje filtrów:
- do usuwania zawiesin, do klarowania wody,
- do koagulacji powierzchniowej podczas odbarwiania, klarowania, odżelazienia wody,
(tzw. kontaktowe),
- do oczyszczania wody zwane sorpcyjne,
- do odżelazienia i odmanganiania wody.
Ze względu na liczbę użytych materiałów filtracyjnych rozróżnia się filtry:
- jednowarstwowe (jeden materiał filtracyjny),
- wielowarstwowe (kilka materiałów filtracyjnych).
Materiały filtracyjne powinny:
- być odporne chemicznie,
- wytrzymałe mechanicznie na ścieranie i kruszenie,
- zatrzymywać zawiesiny zawarte w wodzie,
- nie stwarzać trudności przy płukaniu złoża filtracyjnego,
- nie powinny dawać zbyt dużych strat ciśnienia na złożu,
- powinny mieć odpowiednią porowatość i uziarnienie.
Materiały filtracyjne można podzielić na: naturalne (piasek kwarcowy, antracyt, diatomit,
grys marmurowy); półsyntetyczne (powstają poprzez poddanie materiałów naturalnych
prostym zabiegom, np. prażąc dolomit, otrzymuje się masę dofiltr, poddając węgiel lub
drewno działaniu temperatury-węgiel aktywny) i syntetyczne (produkty syntezy chemicznej).
UrzÄ…dzenia w uzdatnianiu wody podziemnej.
1) Aeratory - urzÄ…dzenia do napowietrzania wody. Aeratory wprowadzajÄ…ce do wody drobne
pęcherzyki powietrza to aeratory ciśnieniowe, zwane też mieszaczami wodno-
powietrznymi. W dnie mieszacza jest umieszczony element napowietrzajÄ…cy
z odpowiednią ilością dysz wylotowych, których rozmieszczenie zapewnia
napowietrzenie przepływającej wody w całej płaszczyz
nie przekroju zbiornika.
2) Filtry  urządzenia do odżelazienia i odmanganiania wody. Mogą być zamknięte
(ciśnieniowe) i grawitacyjne; zamknięte stosuje się znacznie częściej. Ponadto filtry mogą
być jednostopniowe i dwustopniowe.
3) Urządzenia do dezynfekcji metodami chemicznymi, która polega na dawkowaniu do
wody silnych utleniaczy. Najbardziej sÄ… rozpowszechnione zwiÄ…zki chloru i ozon.
Zdolność dezynfekcyjna podstawowych dezynfektantów względem bakterii i wirusów
zmienia siÄ™ zgodnie z szeregiem: ozon > dwutlenek chloru > chlor wolny > chloraminy.
Stabilność oraz czas efektywnego działania dezynfekującego zmienia się następująco:
chloraminy > dwutlenek chloru > wolny chlor > ozon.
Dezynfekcję wody najczęściej prowadzi się za pomocą chloru gazowego dodawanego do
wody w postaci wody chlorowej. W małych wodociągach znajdują zastosowanie stałe
preparaty chlorowe, jak: chloran(I) sodu, chloraminy i wapno chlorowane.
Ozonowanie wody polega na przepuszczeniu przez wodÄ™ powietrza nasyconego ozonem.
Ozon jest wytwarzany w ozonatorach, gdzie przepuszcza siÄ™ suche czyste powietrze przez
komorę cichych wyładowań elektrycznych, zachodzących pod wpływem prądu zmiennego
o napięciu 10-20 kV. Stacja ozonowania wody składa się z urządzeń do przygotowywania
powietrza (pobór powietrza oraz jego chłodzenie i suszenie), ozonatorów oraz zbiorników
kontaktowych, służących do wprowadzania ozonu do dezynfekowanej wody.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
4.8.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Jak rolę spełniają kraty i siatki?
2) Do czego służą zbiorniki zarobowe oraz zarobowo-roztworowe?
3) Jakie są rodzaje osadników?
4) Jakie wymagania powinny spełniać materiały filtracyjne?
5) Do czego służą filtry kontaktowe?
6) Jakie urządzenia służą do odżelazienia wody?
4.8.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie1
W wyniku analizy sitowej na sicie o średnicy oczek 1 mm uzyskano frakcję, której masa
wynosiła 40 g. Sito poprzednie ma średnicę oczek 3 mm. Do analizy sitowej wzięto próbkę
o masie 200g. Podaj średnicę ziaren frakcji i oblicz procentowy masowy udział frakcji.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) wybrać metodę rozwiązania,
2) obliczyć wynik.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- notes, ołówek
- kalkulator.
Ćwiczenie 2
Zaprojektuj technologię uzdatniania wód.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z materiałami dotyczącymi technologii uzdatniania wód powierzchniowych
i podziemnych,
2) opracować własny schemat technologii uzdatniania wód powierzchniowych
i podziemnych.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- materiały z
ródłowe: podręcznik, schematy, książki tematyczne,
- komputer z dostępem do Internetu,
- notes, ołówek.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
4.8.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) opisać komory flokulacji?
2) opisać zbiorniki zarobowe?
3) opisać zbiorniki zarobowo-roztworowe?
4) opisać urządzenia stosowane w uzdatnianiu wody
powierzchniowej?
5) opisać urządzenia stosowane w uzdatnianiu wody
podziemnej?
6) opisać materiały stosowane w filtracji?
7) wyjaśnić na czym polega ozonowanie wody?
8) scharakteryzować znaczenie krat, siatek i mikrosit
w procesie uzdatniania wody?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
4.9. Bilans wodno-ściekowy
4.9.1. Materiał nauczania
Bilans wodno  ściekowy wykonuje się w oparciu o znajomość zużycia wody na danym
terenie, gdyż odpływ użytej wody będzie bliski jej poborowi (90-100%). Jest to stosunek
pobranej (zużytej) wody i wyprodukowanych ścieków trafiających do oczyszczalni. Składają
się na niego ścieki bytowo-gospodarcze z gospodarstw indywidualnych, instytucji, handlu
i usług oraz wody infiltracyjne.
Nie należy uwzględniać w obliczeniach wody zużytej na cele ogólnokomunalne (podlewanie
zieleńców, odpadków, ulic) i do gaszenia pożarów. W wypadku obliczeń wstępnych
(projekty) stosuje się do obliczeń odpływu ścieków bytowo  gospodarczych wskaz
niki
zawarte w tabelach, wyznaczone na podstawie wieloletnich obserwacji. Do kanalizacji dostajÄ…
się również wody infiltracyjne w ilości obliczonej ze wzoru:
3
m
Qinf = "ni=1 qi " Li [ ]
d
qi  jednostkowa ilość ścieków przypadająca na 1 km przewodu i - tego rodzaju
L  długość przewodu i tego rodzaju
oraz ścieki odpadowe w ilości:
dm3
Q= È " q F " [ ]
s
È - współczynnik spÅ‚ywu powierzchniowego
q  natężenie deszczu dm3/s ha
F  powierzchnia zlewni w ha
4.9.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Co to jest bilans wodno-ściekowy?
2) Jak siÄ™ go wylicza?
4.9.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie1
Bilans wodno-ściekowy.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) na podstawie danych zawartych w tabelach ze sprawozdań WIOŚ, rocznikach
statystycznych dotyczących bilansu wodno-ściekowego,
2) wyliczyć bilans wodno-ściekowy dla osiedla,
3) uwzględnić w obliczeniach wody infiltracyjne dostające się do kanalizacji.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- ołówek, notes,
- roczniki statystyczne,
- sprawozdania WIOÅš.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
4.9.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) omówić bilans wodno-ściekowy?
2) opisać elementy bilansu wodno-ściekowego?
3) obliczyć bilans wodno-ściekowy?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
4.10. Rodzaje i elementy systemów kanalizacyjnych
4.10.1. Materiał nauczania
Systemy kanalizacyjne to elementy służące do zbierania, transportu, unieszkodliwiania
i odprowadzania ścieków. Na system składa się sieć połączonych ze sobą urządzeń:
- instalacje kanalizacyjne,
- przykanaliki Å‚Ä…czÄ…ce instalacje kanalizacyjne z sieciÄ…,
- sieci kanalizacyjne,
- pompownie i przewody przesyłowe,
- oczyszczalnie ścieków,
- wyloty kanalizacyjne wprowadzające ścieki do odbiornika. Stosując jako kryterium
podziału liczbę sieci w systemach kanalizacyjnych można wyróżnić trzy ich rodzaje:
- kanalizację ogólnospławną,
- kanalizacjÄ™ rozdzielczÄ…,
- kanalizację półrozdzielczą.
Wyróżnia się następujące rodzaje kanalizacji: ogólnospławną, rozdzielczą, półrozdzielczą,
bezsieciowÄ….
W kanalizacji ogólnospławnej wszystkie rodzaje ścieków na terenie objętym zasięgiem
kanalizacji (zlewni) są odprowadzane do tych samych kanałów, którymi odpływają do
oczyszczalni ścieków. Trafiają tu ścieki z gospodarstw domowych i z przemysłu oraz część
ścieków opadowych. Kanalizacja ogólnospławna jest wyposażona w przelewy burzowe,
umożliwiające odprowadzenie bezpośrednio do odbiornika (bez oczyszczania) mieszaniny
ścieków po przekroczeniu przyjętego stopnia rozcieńczenia (np. pięciokrotnego, czyli 1 części
ścieków pogody bezdeszczowej + 4 części ścieków opadowych).
Rys.11. Kanalizacja ogólnospławna:
1-odbiornik ścieków, 2- wylot ścieków oczyszczonych, 3-oczyszczalnia ścieków,
4-granice terenu objętego systemem kanalizacyjnym (zlewnia), 5-kanały boczne i zbieracze, 6-kolektory, 7-
zrzuty burzowe, 8-przelewy burzowe.
y
ródło: Heidrich Z.: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
Rys.12. Przelew burzowy w kanalizacji ogólnospławnej:
a) przekrój podłużny wzdłuż kanału kolektora, b) przekrój poprzeczny.
y
ródło: Heidrich Z.: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
Kanalizacja rozdzielcza to system o dwóch odrębnych sieciach kanalizacyjnych:
- sieć ściekowa tzw. sanitarna, doprowadzająca do oczyszczalni ścieki bytowo-gospodarcze
i przemysłowe,
- sieć deszczowa zbierająca i odprowadzająca ścieki opadowe.
Kanalizacja półrozdzielcza zbudowana jest z sieci:
- sanitarnej
- deszczowej.
Jest przystosowana do przejęcia ,,pierwszych spływów" deszczowych o określonym
natężeniu, z sieci deszczowej. Dzieje się tak dzięki specjalnym urządzeniom, zwanym
separatorami, które w wybranych miejscach łączą sieć sanitarną z siecią deszczową.
Rys.13. a) kanalizacja rozdzielcza, b) kanalizacja półrozdzielcza:
1-odbiornik ścieków, 2-wylot ścieków oczyszczonych do odbiornika, 3-oczyszczalnia ścieków, 4-granica terenu
objętego systemem kanalizacyjnym (zlewnia), 5-kanały boczne i zbieracze ścieków sanitarnych, 6-kanały
boczne i zbieracze ścieków opadowych, 7-kolektor ścieków sanitarnych, 8-odprowadzenie ścieków opadowych
kanałami otwartymi, 9-kanały otwarte (rowy), 10-odprowadzenie ścieków sanitarnych do wspólnej oczyszczalni,
11-zrzut ścieków opadowych do odbiornika, 12-separatory.
y
ródło: Heidrich Z.: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
Kanalizacja bezsieciowa (bezodpływowa) polega na tym, że ścieki odprowadzane są
instalacją kanalizacyjną do zbiorników bezodpływowych (tzw. szamb), skąd są okresowo
wywożone taborem asenizacyjnym do oczyszczalni ścieków, przygotowanej do przyjmowania
tego rodzaju ścieków.
Instalacja kanalizacyjna  zespół powiązanych ze sobą elementów służących do
odprowadzania ścieków z obiektu budowlanego i jego otoczenia do sieci kanalizacji
zewnętrznej lub innego odbiornika ścieków.
Użytkownik instalacji  osoba fizyczna lub prawna powołana do eksploatowania instalacji
kanalizacyjnej w obrębie obiektu budowlanego i jego otoczenia.
Podstawą do wymiarowania instalacji kanalizacyjnej jest przepływ obliczeniowy, tzn.
umowna wartość strumienia objętości ścieków, stanowiąca podstawę wymiarowania
przewodów instalacji kanalizacyjnych.
UrzÄ…dzeniami Å‚Ä…czÄ…cymi instalacje wodociÄ…gowe z kanalizacyjnymi sÄ… przybory sanitarne,
tzn. urządzenia służące do odbierania i odprowadzania zanieczyszczeń płynnych (wody
zużytej) powstałych w wyniku działań higieniczno-sanitarnych i gospodarczych.
Odprowadzanie ścieków z budynku odbywa się przez następujące elementy instalacji
kanalizacyjnych:
- podejście  przewód łączący przybór sanitarny lub urządzenie z przewodem spustowym
(pionem) lub bezpośrednio z przewodem odpływowym (poziomem),
- przewód spustowy (pion)  przewód służący do odprowadzania ścieków z podejść
kanalizacyjnych (w przypadku ścieków deszczowych  z rynien lub wpustów deszczowych),
- przewód odpływowy (poziom)  przewód służący do odprowadzania ścieków z pionów
do podłączenia kanalizacyjnego (przykanalika) lub do miejscowego urządzenia do
gromadzenia ścieków (zbiornik bezodpływowy) lub oczyszczalni ścieków,
- podłączenie kanalizacyjne (przykanalik)  przewód odprowadzający ścieki
z nieruchomości do sieci kanalizacji zewnętrznej lub innego odbiornika.
Pion kanalizacyjny powinien być zakończony u góry przewodem wentylacyjnym, czyli
wywiewką, która łączy instalację kanalizacyjną z atmosferą i służy do wentylowania tej
instalacji z wyrównywaniem ciśnień.
Dla umożliwienia dostępu do przewodu kanalizacyjnego w celu jego czyszczenia w dolnej
części pionu montowany jest czyszczak  kształtka żeliwna, kamionkowa lub z tworzyw
sztucznych, zaopatrzona w otwór zamykany pokrywą przykręcaną na śruby.
Zaleca się aby instalacja kanalizacyjna była wyposażona w zabezpieczenie
przeciwzalewowe, które służy do zabezpieczenia przed zalewaniem ściekami z zewnętrznej
sieci kanalizacyjnej. Zabezpieczenie to montuje się na przewodzie odpływowym (poziomie)
lub podłączeniu kanalizacyjnym (przykanaliku).
Åšcieki deszczowe sÄ… zbierane przez rynny i wpusty. Wpust  to urzÄ…dzenie do zbierania
ścieków deszczowych z powierzchni odwadnianych (otoczenie budynku) i odprowadzania ich
do sieci kanalizacji zewnętrznej. Rynna  to przewód otwarty zbierający ścieki opadowe
z połaci dachowych i odprowadzający je do przewodu spustowego (pionu), skąd płyną dalej
do zewnętrznej sieci kanalizacyjnej.
Do sieci kanalizacyjnej nie wolno odprowadzać:
- twardego osadu, śmieci, gruzu, piasku, żwiru, popiołu i wydzielin zwierzęcych,
- nie rozdrobnionych stałych opadów powstających w gospodarstwach domowych
(obierzyny, kości, gałgany, pierze),
- stałych i płynnych produktów, które wskutek swego składu chemicznego lub temperatury
mogłyby uszkodzić przewody, powodować zagrożenie wybuchem lub pożarem, działać
szkodliwie na ich trwałość albo wpływać szkodliwie na skuteczność działania lokalnej
oczyszczalni ścieków bądz
na bezpieczeństwo i zdrowie pracowników eksploatacji
zewnętrznej sieci.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
4.10.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Co to sÄ… systemy kanalizacyjne?
2) Jakie urządzenia składają się na system kanalizacyjny?
3) Czy potrafisz scharakteryzować elementy instalacji kanalizacyjnych do odprowadzania
ścieków z budynku?
4) W jaki sposób są zbierane ścieki deszczowe?
5) Co jest podstawÄ… do wymiarowania instalacji kanalizacyjnej?
4.10.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wykonaj projekt kanalizacji ogólnospławnej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) Zapoznać się z funkcją i znaczeniem elementów kanalizacji, takich jak: odbiornik
ścieków, wylot ścieków oczyszczonych, oczyszczalnia ścieków, granice terenu objętego
systemem kanalizacyjnym (zlewnia), kanały boczne i zbieracze, kolektory, zrzuty
burzowe, przelewy burzowe,
2) zaprojektować kanalizację ogólnospławną dla osiedla z wykorzystaniem w/w elementów.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- notes, ołówek, linijka.
Ćwiczenie 2
Zinterpretuj schemat przedstawiający unieszkodliwianie ścieków z zastosowaniem
zbiorników bezodpływowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) dokonać analizy schematu,
2) zweryfikować informacje w tekstach z
ródłowych,
3) scharakteryzować proces unieszkodliwiania odpadów.
ZB
- - - - -
ścieki stacja odprowadzenie
ścieków
zlewna
oczyszczonych
zbiorcza
oczyszczalni
a ścieków
ZB
- - - - -
odbiornik
ścieków
- - - - -
ZB
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
Wyposażenie stanowiska pracy:
- materiał z
ródłowy: Heinrich Z.: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999,
Heinrich Z.: UrzÄ…dzenia do uzdatniania wody. Arkady, 1980
- ołówek, notes.
4.10.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) wyjaśnić co to jest wpust?
2) opisać znaczenie rynny?
3) scharakteryzować system kanalizacyjny?
4) opisać urządzenia składające się na system kanalizacyjny?
5) opisać rodzaje kanalizacji i scharakteryzować je?
6) opisać elementy instalacji kanalizacyjnych
do odprowadzania ścieków z budynku?
7) wyjaśnić w jaki sposób działa zabezpieczenie
przeciwzalewowe?
8) scharakteryzować elementy instalacji kanalizacyjnych
do odprowadzania ścieków z budynku?
9) wyjaśnić w jaki sposób są zbierane ścieki deszczowe?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
4.11. Sposoby ochrony wód przed zanieczyszczeniami
4.11.1. Materiał nauczania
W wyniku działań antropogenicznych lub z
ródeł naturalnych do wód powierzchniowych
dostają się różne substancje, które je zanieczyszczają (z przemysłu, rolnictwa, gospodarki
komunalnej, składowania odpadów, kwaśnych deszczy itp.). Polska należy do krajów mało
zasobnych w wodę, dlatego bardzo ważną rolę pełni ich ochrona.
Najlepszym sposobem ochrony wód jest zapobieganie jej degradacji. Zapobieganie musi mieć
charakter kompleksowy, to znaczy obejmować różne sfery działalności ludzkiej i uwzględniać
niezliczone powiązania między nimi a przyrodą.
Do głównych działań zmierzających w kierunku ochrony wód należą:
- budowa i modernizacja oczyszczalni ścieków,
- unowocześnianie procesów technologicznych zmierzających do zmniejszenia zużycia
wody oraz ograniczenia ilości ścieków i odpadów,
- ograniczenie emisji spalin i pyłów do atmosfery,
- likwidacja lokalnych z
ródeł zanieczyszczeń,
- monitoring,
- wspomaganie samooczyszczania wód,
- ochrona przed zanieczyszczeniami ujęć wody.
Ochrona bierna wód: przestrzeganie zakazów (najczęściej ochronie biernej realizuje się
poprzez ustanowienie sfer ochronnych, zakaz wprowadzania do wód określonych substancji.
Służą temu odpowiednie akty prawne).
Ochrona czynna wód: wykonywanie nakazów. Dotyczą one najczęściej usunięcia przyczyn
zanieczyszczenia wód.
4.11.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Jakie działania podejmuje się w celu ochrony wód?
2) Na czym polega monitoring wód?
3) W jaki sposób można wspomagać samooczyszczanie się wód?
4.11.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Oblicz dobowe zużycie wody w gospodarstwie domowym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) obserwować w swoim gospodarstwie domowym dobowe zużycie wody przez okres
tygodnia,
2) na tej podstawie obliczyć średnie zużycie wody przez jedną osobę na dzień, miesiąc, rok.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- notes, ołówek,
- kalkulator.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
Ćwiczenie 2
Dokonaj inwentaryzacji lokalnych z
ródeł zanieczyszczeń.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) opisać stan środowiska w Twoim najbliższym otoczeniu (osiedle, miasto),
2) wyodrębnić elementy, które mogą wpływać niekorzystnie na stan wody,
3) dokonać inwentaryzacji lokalnych z
ródeł zanieczyszczeń.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- mapka terenu,
- notes, ołówek.
4.11.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) wyjaśnić co oznacza ochrona bierna wód?
2) wyjaśnić co oznacza ochrona czynna wód?
3) opisać najbardziej uciążliwe z
ródła zanieczyszczeń wód?
4) opisać działania zmierzające w kierunku ochrony wód?
5) opisać sposoby ochrony wód przez zanieczyszczeniami?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
4.12. Metody oczyszczania ścieków
4.12.1. Materiał nauczania
Podstawowym celem oczyszczania ścieków jest taka zmiana ich składu i właściwości,
aby odprowadzone do odbiornika nie naruszały w nim naturalnego życia biologicznego i nie
stanowiły przeszkody w dalszym, uzasadnionym względami sanitarnymi, gospodarczymi
i innymi (na przykład ochroną przyrody) wykorzystaniu jego wód, a także aby nie zagrażały
zdrowiu ludności i zwierząt gospodarczych.
Rodzaje oczyszczalni ścieków:
- mechaniczne - oparte na wykorzystaniu operacji technologicznych rozdrabniania,
cedzenia, filtrowania, osadzania (sedymentacji), wznoszenia (flotacji), koalescencji,
wypieniania i odwirowania,
- fizyczno-chemiczne - związane ze zjawiskami odparowania, odgazowania, wymrażania,
koagulacji, sorpcji, wymiany jonowej i ekstrakcji,
- chemiczne - oparte na procesach utleniania, redukcji, wytrącenia i zobojętnienia,
- biologiczne (biochemiczne) - wykorzystujÄ…ce odpowiednie metaboliczne przemiany
bakterii, które zależnie od stosunku ogólnego ładunku zanieczyszczeń do ilości tlenu
mogą przebiegać w kierunku utleniania lub redukcji.
W zależności od warunków tlenowych, w których prowadzi się oczyszczanie ścieków,
procesy biologiczne dzieli się na: tlenowe (aerobowe), pośrednie (fakultatywne) i beztlenowe
(anaerobowe).
Ze względu na rodzaj oczyszczanych ścieków wyróżnia się:
- oczyszczalnie ścieków bytowo-gospodarczych,
- oczyszczalnie przemysłowe,
- oczyszczalnie ścieków deszczowych.
W zależności od zasięgu obsługiwanego terenu ogólnie oczyszczalnie ścieków można
podzielić na miejscowe i grupowe. Wśród miejscowych można wyróżnić oczyszczalnie:
- jednostkowe,
- osiedlowe,
- oddziałowe,
- zakładowe,
- centralne  przyjmujące ścieki bytowo-komunalne i przemysłowe z miasta lub ścieki
przemysłowe z kilku zakładów.
Oczyszczalnie grupowe można podzielić na:
- okręgowe,
- regionalne,
- transregionalne.
Działanie oczyszczalni może polegać na:
- wstępnym mechanicznym oczyszczaniu ścieków,
- pełnym mechanicznym oczyszczaniu ścieków i biologicznym unieszkodliwianiu osadów
ściekowych,
- pełnym mechanicznym oczyszczaniu ścieków, dalszym biologicznym oczyszczaniu oraz
biologicznym unieszkodliwianiu osadów ściekowych,
- pełnym mechanicznym i biologicznym oczyszczaniu ścieków, biologicznym
unieszkodliwianiu osadów ściekowych oraz dalszym usunięciu z oczyszczonych ścieków
substancji pożywkowych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
Biologiczne oczyszczanie ścieków może przebiegać jedno- lub dwustopniowo,
w środowisku naturalnym gleby lub w stawach i jeziorach.
Jedną z metod biologicznego oczyszczania ścieków jest metoda osadu czynnego. Ten sposób
oczyszczania można nazwać technologicznie jako reaktor o ciągłym zasilaniu z biologicznie
zamkniętym systemem. Oznacza to, że organizmy zostają zatrzymane w systemie, dopływa
do nich stale pokarm i czas zatrzymania pokarmu jest mniejszy niż czas zatrzymania
organizmów. Przyrost organizmów pochodzący z rozkładu pokarmu jest usuwany z systemu.
Q reaktor osadnik wtórny
mieszanie Qe
napowietrzanie
osad
D
zagęszczony
Qr Qn
Rys.14. Schematyczne przedstawienie metod oczyszczania ścieków osadem czynnym.
Q  ścieki, Qr - recyrkulacja organizmów (nadmierny osad recyrkulowany)
Qn  dzienny przyrost organizmów (osad nadmierny), Qe  ścieki oczyszczone
y
ródło: Hartmann L.: Biologiczne oczyszczanie ścieków. Wydawnictwo Instalator Polski, Warszawa 1999
Powyższy przykład to reaktor z organizmami, do którego jest doprowadzany stale pokarm.
Aby utrzymać organizmy w stanie zawieszenia i zachować ciągłość dopływu tlenu, zawartość
reaktora jest stale napowietrzana i mieszana. W wyniku ciągłego doprowadzania ścieków
mieszanina z reaktora jest wypierana do separatora (osadnika wtórnego) i w warunkach
spokojnego przepływu, organizmy mogą ulegać sedymentacji. Ciecz zawierająca resztki
pokarmu odpływa, potrzebna zaś masa organizmów zostaje zawrócona do organizmów.
Bioreaktor  reaktor z utwierdzoną biomasą. Organizmy są osadzone na stałym podłożu
w postaci błony biologicznej oraz przyjmują pokarm z przepływającej cieczy odżywczej, do
której oddają swoje produkty przemiany materii. Są to tzw. reaktory otwarte  biomasa jest
umieszczona na stałym podłożu, do chwili gdy w wyniku przyrostu grubości oraz wystąpienia
na powierzchni granicznej zjawisk anaerobowych utraci przyczepność i zostanie wypłukana
z reaktora.
Metoda oczyszczania gruntowego  polega na wprowadzeniu odpadów do gruntu. jest to
metoda najbardziej naturalna, gdyż substancje wracają na miejsce, w którym zostały
wyprodukowane, a ponadto zamyka się w ten sposób obieg materii.
Grunt jako system ekologiczny umożliwia stosowanie trzech różnych sposobów oczyszczania
ścieków realizowanych różnymi technikami:
- nawadniania użytków rolniczych (metoda konwencjonalna polegająca na przekształceniu
substancji organicznych w ściekach w produkty wykorzystywane w rolnictwie),
- rozsączania ( stosuje się, gdy ścieki nie mogą być wykorzystane rolniczo, celem
wzbogacenia zasobów wód gruntowych),
- oczyszczania powierzchniowego (ścieki są filtrowane w cienkiej warstwie gleby przez
pochyloną zarośniętą powierzchnię gruntu, oczyszczanie następuje przez mikroorganizmy
w glebie i organizmy, które jako błona biologiczna osiedliły się na łodygach roślin. Celem
metody jest wchłonięcie przez utlenienie tworzonego pokarmu roślinnego w metabolizmie
roślin i zamianie go w materiał organiczny, który potem zostanie okresowo zebrany).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50
Unieszkodliwianie osadów
Metody przeróbki osadów mają na celu pozbawianie osadów zdolności do zagniwania,
poprawę ich stanu sanitarnego oraz zmniejszenie objętości. Stosuje się wiele metod
mechanicznych opartych na zagęszczaniu, płukaniu, filtracji i suszeniu na poletkach lub
termicznie. Metody biologiczne, z kolei, zmierzajÄ… do przemian substancji organicznych
osadów ściekowych. Najważniejsza jest beztlenowa fermentacja metanowa.
Przyrodnicza utylizacja osadów lub usuwanie do specjalnie zaadaptowanych miejsc
(składowisk) stanowi integralną część łańcucha oczyszczania ścieków.
Sposób unieszkodliwiania i wykorzystanie zależą od możliwości lokalnych i terenowych.
Jednostkowe ładunki ścieków
W ściekach bytowo  gospodarczych ilość zanieczyszczeń przypadająca na jednego
mieszkańca jest w przybliżeniu wielkością stałą.
Przeciętnie jednostkowe ładunki przedstawiono w tabeli w g/M " d (gram/ na mieszkańca/ na
dobÄ™)
Rodzaj pozostałości BZT5
zanieczyszczeń mineralna organiczna razem
Zawiesiny opadajÄ…ce 10 30 40 20
Zawiesiny
nieopadajÄ…ce 5 10 15 10
Substancje
rozpuszczone 75 50 125 30
razem 90 90 180 50
Oznaczenie zawiesiny w ściekach ma duże znaczenie dla oceny efektów pracy oczyszczalni a
także dla oceny wpływu ścieków na odbiornik.
Jednakowy ładunek zanieczyszczeń oraz jednakowe zużycie wody określają stężenia
zanieczyszczeń w ściekach.
Równoważna liczba mieszkańców (RLM) jest dobrym wskaz
nikiem ładunku ścieków
przemysłowych.
RLM oblicza się według wzoru:
dobowa objetosc Å›cieków[m3 / d]Å" Å›rednieBZT [gO2 / m3]
5
Å"
RLM =
60[gO2 / M Å" d]
gO2
60 [ ]  jest to wartość przyjęta za 1 RLM
M " d
4.12.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Jakie są cele oczyszczania ścieków?
2) Jakie procesy zachodzą podczas oczyszczania ścieków?
3) Jaki jest podział oczyszczalni ścieków?
4) Jakie podstawowe procesy zachodzÄ… w oczyszczalni?
5) Na czym polega proces unieszkodliwianie osadów?
6) Na czym polega proces biologicznego oczyszczania ścieków?
7) Jakie sÄ… rodzaje oczyszczalni?
8) Jakie sÄ… ich funkcje?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
51
4.12.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie1
Zbadaj efekt oczyszczania ścieków w wyniku sedymentacji.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) pobrać próbkę ścieków w ilości około 7 dm3. Do badania przystąpić nie póz
niej niż w 4
godziny od pobrania próbki,
2) w pobranej próbce oznaczyć:
- przezroczystość,
- zawartość zawiesin ogólnych,
- BZT5,
3) ścieki dokładnie wymieszać i wlać po 1 dm3 do sześciu lejów Imhoffa umieszczonych
w statywach. Ścieki w lejach pozostawić do osadzenia,
4) w pierwszym leju, po 15 minutach odstawania, odczytać objętość osadu i ilość zawiesin
łatwo opadających (przed odczytaniem objętości osadu należy lej obrócić o pół obrotu
w prawo i lewo wokół jego własnej osi w celu oderwania przyczepionych do ścianek
czÄ…stek zawiesin),
5) odsyfonować delikatnie z górnej warstwy leja około 400 cm3 sklarowanych ścieków.
W sklarowanych ściekach oznaczyć przezroczystość, zawartość zawiesin ogólnych oraz
BZT5,
6) dla ścieków w drugim leju Imhoffa powtórzyć sposób postępowania dla czasu osadzania
30 minut. Czas osadzania ścieków w kolejnych lejach powinien wynosić 45, 60, 90 i 120
minut,
7) podać wyniki oznaczeń w tabelce,
8) sporządzić wykres zależności ilości zawiesin od czasu opadania. Podać zawartość
w ściekach zawiesin łatwo opadających (czyli ilość zawiesin po 2 godzinach odstawania
w leju Imhoffa),
9) obliczyć dla kolejnych czasów osadzania zmniejszenie zawartości zawiesin ogólnych oraz
zmniejszenie BZT5 w ściekach.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- leje Imhoffa (można użyć cylindrów miarowych),
- zlewki o pojemności 600 cm3,
- statywy,
- kolby miarowe o pojemności 250 cm3,
- rurka gumowa,
- stoper,
- zestaw do oznaczania zawiesin ogólnych,
- zestaw do oznaczania BZT5 ,
- zestaw do oznaczania przezroczystości.
Ćwiczenie 2
Oblicz wsółczynnik RLM dla zakładu przemysłowego produkującego dziennie 400 m3
ścieków o ładunku BZT5 = 30 gO2/m3.
Sposób wykonania ćwiczenia
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
52
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) skorzystać z odpowiedniego wzoru,
2) obliczyć wynik.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- notes, ołówek,
- kalkulator.
4.12.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) scharakteryzować proces aerobowy?
2) scharakteryzować proces anaerobowy?
3) opisać funkcje oczyszczalni?
4) sporządzić wykres zależności ilości
zawiesin od czasu opadania?
5) scharakteryzować wskaz
nik  równoważna
liczba mieszkańców (RLM)?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
53
4.13. Urządzenia do oczyszczania ścieków
4.13.1. Materiał nauczania
1) Kraty
Wszystkie elementy kraty pokazanej na rys. 15 wykonuje siÄ™ ze stali kwasoodpornej.
Zarówno wymiary kraty, jak i odstęp (prześwit) między prętami, są wykonane według zaleceń
projektanta. KÄ…t pochylenia kraty wynosi 45 lub 60°.
Rys. 15. Krata rzadka, oczyszczana ręcznie
1-konstrukcja kraty, 2-rynna ociekowa, 3-grabie do usuwania, 4-konstrukcja kanału
y
ródło: Heidrich Z.,: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
Zamiast kraty oczyszczanej ręcznie można zastosować kratę oczyszczaną mechanicznie.
2) Piaskowniki
Rys. 16. Piaskownik
y
ródło: Heidrich Z.,: Wodociągi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
Parametrami charakteryzującymi pracę piaskownicy poziomych podłużnych są:
- pozioma prędkość
- orientacyjna długość części roboczej piaskownika powinna wynosić
Lp = 18 m ÷ 27 m
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
54
Podana wartość nie świadczy, że długość piaskownika jest stała zależy ona bowiem również
od jego napełnienia, a więc od drogi opadania cząstek.
Osadniki poziome podłużne są to zbiorniki o kształcie wydłużonego prostokąta w planie,
których wymiary powinny spełniać następujące wymagania:
" dÅ‚ugość  10÷100 m, z zaleceniem 25÷60 m,
" napeÅ‚nienie Å›ciekami  2,5÷5 m, z zaleceniem 3,5 m,
" szerokość  3÷24 m, z zaleceniem 6÷10 m,
" stosunek długości do szerokości  4, z dopuszczeniem 7,5,
" stosunek dÅ‚ugoÅ›ci do gÅ‚Ä™bokoÅ›ci  7÷18 z dopuszczeniem 4,2÷25.
Odtłuszczacze  to obiekty lub urządzenia służące do usuwania ze ścieków tłuszczów,
olejów oraz innych substancji o gęstości mniejszej od wody. W odtłuszczaczach wykorzystuje
się proces flotacji, który polega na wypływaniu cząstek lżejszych od cieczy na jej
powierzchnię, gdzie tworzą błonę lub kożuch.
Tłuszcze, do których usuwania dążymy przy oczyszczaniu ścieków  to w praktyce
mieszanina tłuszczów i olejów pochodzenia organicznego i mineralnego. Występują one
przeważnie w postaci wolnej, niezemulgowanej.
Przy wprowadzaniu ścieków do urządzeń kanalizacyjnych należy zwracać szczególną
uwagę na substancje szkodliwe dla środowiska wodnego. Ich wprowadzenie wymaga
uzyskania pozwolenia wodnoprawnego.
Szczególnie szkodliwe substancje określa Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 10
listopada 2005 r. w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego,
których wprowadzanie w ściekach przemysłowych do urządzeń kanalizacyjnych wymaga
uzyskania pozwolenia wodnoprawnego (Dz. U. Nr 233, poz. 1988). Substancje, o których
mowa zostały wyszczególnione w Załączniku Nr 1 do w/w rozporządzenia.
4.13.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1) Jakie urządzenia służą do oczyszczania ścieków?
2) Co to są odtłuszczacze?
3) Jaką rolę pełnią piaskowniki?
4) Jak działa krata oczyszczana ręcznie?
5) Jak działa krata oczyszczana mechanicznie?
4.13.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zaprojektuj schemat oczyszczalni ścieków bytowo-gospodarczych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z książką: Heinrich Z.: Wodociągi i kanalizacja, WSiP, Warszawa 1999,
2) poznać funkcje oczyszczalni ścieków bytowo-gospodarczych,
3) wykonać schemat.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- książka: Heinrich Z.: Wodociągi i kanalizacja, WSiP, Warszawa 1999,
- notes, ołówek,
- linijka.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
55
4.13.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) podać definicje pojęcia odtłuszczacze?
2) podać definicje pojęcia piaskowniki?
3) opisać urządzenia do oczyszczania ścieków
4) scharakteryzować istotę oczyszczania ścieków
5) zinterpretować Rozporządzenie Ministra Środowiska
z dnia 10 listopada 2005 r. w sprawie substancji
szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego,
których wprowadzanie w ściekach przemysłowych do
urządzeń kanalizacyjnych wymaga uzyskania pozwolenia
wodnoprawnego (Dz. U. Nr 233, poz. 1988).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
56
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem pytań testowych.
4. Test zawiera 10 pytań o różnym stopniu trudności. Są to pytania: otwarte (krótkiej
odpowiedzi i z luką ) oraz zamknięte (wielokrotnego wyboru).
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej
rubryce znak X lub wpisując prawidłową odpowiedz
. W przypadku pomyłki należy
błędną odpowiedz
zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedz

prawidłową.
6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część  poziom
podstawowy, II część - poziom ponadpodstawowy.
7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie
na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.
9. Na rozwiÄ…zanie testu masz 40 min.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
57
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
I część
1. & & & & & & & & & & & & & .. jest to ilość wody, która powinna pozostać w cieku
niezależnie od istniejących potrzeb eksploatacyjnych.
2. Kraty i sita służą do & & & & & & & & & & .. oczyszczania ścieków.
3. Wymień rodzaje przewodów wodociągowych.
4. Do czego służą odtłuszczacze?
5. Przewód wodociągowy z wodomierzem, łączący sieć wodociągową z instalacją obiektu
zasilanego w wodÄ™ to:
a. magistralny (magistrala wodociÄ…gowa),
b. rozdzielczy,
c. przyłącze domowe (połączenie domowe),
d. grawitacyjny ciśnieniowy.
II część
6. & & & & & & & & & & jest to opadanie cząstek w płynie pod wpływem sił grawitacji.
7. Horyzont czasowy jest to okres, na jaki projektuje się wodociąg; przyjmuje się, że okres
perspektywiczny to:
a. 30 lat,
b. 20 lat,
c. 10 lat,
d. 5 lat.
8. Co to jest wydajność wodociągu?
9. Najczęściej przyjmuje się, że przepływ gwarantowany to taki, którego
prawdopodobieństwo osiągnięcia lub przewyższenia wynosi:
a. 90-99%,
b. 60  75%,
c. 50%,
d. 100%,
10. Retencja naturalna dotyczy:
a. Jezior przepiętrzonych
b. Glinianek i stawów rybnych
c. Zbiorników wiejskich gospodarczych
d. Koryt i dolin rzecznych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
58
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ..
Wykorzystanie zasobów wodnych
Zakreśl poprawną odpowiedz
, wpisz brakujące części zdania.
Numer
Odpowiedz
Punktacja
pytania
1.
2.
3.
4.
5. a b c d
6.
7. a b c d
8.
9. a b c d
10. a b c d
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
59
6. LITERATURA
1. Chełmicki W. Woda. zasoby, degradacja, ochrona, Wydawnictwo PWN, Warszawa 2002
2. Dymaczewski Z., Oleszkiewicz J., Lozański M.: Poradnik eksploratora oczyszczalni
ścieków. Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Poznań 1997
3. Dubel K., Ochrona i kształtowanie środowiska, Fundacja Centrum Edukacji Ekologicznej
Wsi, Krosno 2001
4. Gajkowska - Stefańska L., Guberski S., Gutowski W., Mamak Z., Szperliński Z.
Laboratoryjne badania wody, ścieków i osadów ściekowych. Oficyna Wydawnicza
Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1994
5. Grochwicz E, Korytowski J., Ochrona przyrody i wód. WSiP, Warszawa 1999
6. Hartmann L., Biologiczne oczyszczanie ścieków. Wydawnictwo Instalator Polski,
Warszawa 1999
7. Heidrich Z., WodociÄ…gi i kanalizacja. WSiP, Warszawa 1999
8. Heidrich Z., UrzÄ…dzenia do uzdatniania wody. Arkady, Warszawa 1980
9. Lipkowska  Grafowska K., Faron  Lewandowska E. Pracownia chemiczna. Analiza
wody i ścieków. WSiP, Warszawa 1988
10. Radlin  Ruchlowa H., Hydrologia i hydraulika z elementami hydrologii. WSiP,
Warszawa 1997
11. Szpindor A. Zaopatrzenie w wodÄ™ i kanalizacjÄ™ wsi. Arkady Warszawa 1992
12. Wiśniewski H, Kowalewski G. Ekologia z ochroną i kształtowaniem środowiska.
Podręcznik dla szkół ponadpodstawowych, wydawnictwo Agmen, Warszawa 2002
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
60