Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych 311[39].Z1.01

Transkrypt

1 MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Andrzej Świderek Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych 311[39].Z1.01 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

2

3 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 4 2. Wymagania wstępne 6 3. Cele kształcenia 7 4. Materiał nauczania 4.1. Ujęcia wody Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Jakość wody i jej uzdatnianie Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Zbiorniki wody i pompownie wodociągowe Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sieci wodociągowe i ich uzbrojenie Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Zasady wykonywania sieci wodociągowych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Odbiór i eksploatacja sieci wodociągowych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Lokalne zaopatrzenie w wodę Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Rodzaje sieci kanalizacyjnych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Zasady wykonywania sieci kanalizacyjnych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów 65 2

4 4.10. Obiekty inżynierskie na sieciach kanalizacyjnych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Odbiór i eksploatacja sieci kanalizacyjnych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Oczyszczalnie ścieków Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Lokalne oczyszczanie ścieków Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sprawdzian osiągnięć 6. Literatura

5 1. WPROWADZENIE Poradnik ten będzie pomocny w przyswajaniu wiedzy o zasadach wykonywania sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, ich odbiorze, a także ułatwi zrozumienie przyczyn nieprawidłowości występujących podczas eksploatacji sieci. W poradniku zamieszczono: Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej. Cele kształcenia tej jednostki modułowej. Materiał nauczania (rozdział 4), który umożliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Obejmuje on również ćwiczenia, które zawierają wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczeń. Po ćwiczeniach zamieszczony został sprawdzian postępów. Wykonując sprawdzian postępów powinieneś odpowiadać na pytania tak lub nie, co oznacza, że opanowałeś materiał albo nie. Sprawdzian osiągnięć, w którym zamieszczono instrukcję dla ucznia oraz zestaw zadań testowych sprawdzających opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu całej jednostki. Zamieszczona została także karta odpowiedzi. Wykaz literatury obejmujący zakres wiadomości dotyczących tej jednostki modułowej, która umożliwia Ci pogłębienie nabytych umiejętności. Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność. Jednostka modułowa: Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, której treści teraz poznasz, zawarta jest w module 311[39].Z1 Sieci komunalne i jest zaznaczona w schemacie na stronie 5. 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. 4

6 311[39].Z1 Sieci komunalne 311[39].Z1.01 Wykonywanie i eksploatacja sieci wodociągowych i kanalizacyjnych 311[39].Z1.02 Wykonywanie i eksploatacja sieci ciepłowniczych 311[39].Z1.03 Wykonywanie i eksploatacja sieci gazowych Schemat układu jednostek modułowych 5

7 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: przestrzegać przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska podczas wykonywania robót budowlanych i sieciowych, stosować procedury udzielania pierwszej pomocy w stanach zagrożenia zdrowia i życia, stosować odpowiednie zabezpieczenia i oznaczenia terenu budowy, dobierać odzież ochronną oraz środki ochrony indywidualnej do określonych robót budowlanych i sieciowych, charakteryzować elementy dokumentacji technicznej, stosować oznaczenia graficzne materiałów i elementów budowlanych oraz sieci komunalnych, wykonywać szkice i rysunki robocze elementów budowlanych i sieciowych, posługiwać się dokumentacją techniczną, normami, normatywami technicznymi oraz przepisami prawa budowlanego, rozróżniać rodzaje i kategorie gruntów oraz oceniać ich przydatność do celów budowlanych, określać zasady wykonywania robót ziemnych, określać zasady wykonywania prostych pomiarów geodezyjnych, korzystać z map i planów sytuacyjno-wysokościowych, charakteryzować metody wykonywania oraz umacniania skarp wykopów i nasypów, charakteryzować sposoby odwadniania wykopów, wykonywać przedmiary i obmiary robót, określać warunki uzyskania pozwolenia na budowę, prowadzić dokumentację budowy zgodnie z obowiązującymi przepisami, opracowywać projekt organizacji budowy, opracowywać projekty zagospodarowania i likwidacji terenu budowy, posługiwać się dokumentacją techniczną w różnych fazach procesu budowlanego, klasyfikować roboty ziemne, rozróżniać rodzaje wykopów i nasypów, charakteryzować sposoby wykonywania wykopów, dobierać sposoby zabezpieczania ścian wykopów w różnych gruntach, zabezpieczać wykopy przed napływem wód powierzchniowych i gruntowych, charakteryzować bezwykopowe metody układania rurociągów, wykonywać roboty ziemne zgodnie z warunkami technicznymi ich wykonywania i odbioru, dobierać metody zagospodarowania terenu po zakończeniu robót budowlanych i sieciowych, określać rodzaje i źródła zanieczyszczenia gleby, określać sposoby ochrony gleby oraz zasobów naturalnych, korzystać z różnych źródeł informacji. 6

8 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: sklasyfikować wody powierzchniowe i wody podziemne, określić zasoby i metody ochrony wód powierzchniowych i podziemnych, scharakteryzować ujęcia wód powierzchniowych i podziemnych, określić zasięg strefy ochrony sanitarnej ujęć i źródeł wody, określić zasady eksploatacji ujęć wody powierzchniowej i podziemnej, scharakteryzować źródła zanieczyszczenia wody, określić fizyczne, chemiczne, biologiczne i bakteriologiczne cechy wody, określić wymagania, jakie powinna spełniać woda wykorzystywana do różnych celów, scharakteryzować metody uzdatniania wody, wyjaśnić procesy zachodzące podczas uzdatniania wody, wyjaśnić budowę i zasadę działania urządzeń stosowanych do uzdatniania wody, dobrać urządzenia do uzdatniania wody w zależności od stopnia jej zanieczyszczenia oraz przeznaczenia, określić zasady obsługi, kontroli działania i eksploatacji urządzeń do uzdatniania wody, scharakteryzować sposoby magazynowania wody, określić zasady, warunki montażu i odbioru technicznego zbiorników wodociągowych, dobrać zbiorniki do magazynowania wody w zależności od ich przeznaczenia i usytuowania, sklasyfikować pompy i pompownie, określić wielkości charakterystyczne pomp, dobrać pompy wodne do określonych warunków pracy, dobrać wyposażenie pompowni wodociągowej, określić zasady użytkowania, konserwacji i remontów zbiorników wodociągowych oraz pompowni wodociągowych, scharakteryzować rodzaje sieci wodociągowych, określić właściwości materiałów stosowanych do budowy sieci wodociągowych, rozróżnić rodzaje oraz określić miejsca i warunki montażu uzbrojenia sieci wodociągowej, posłużyć się dokumentacją techniczną sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, posłużyć się dokumentacją techniczno-ruchową urządzeń stosowanych w wodociągach i kanalizacji, zaplanować wykonywanie sieci wodociągowej, określić zasady wyznaczania w terenie trasy sieci wodociągowej, dobrać materiały, uzbrojenie, narzędzia i sprzęt do budowy sieci wodociągowej w określonej technologii, dobrać metody wykonania i obudowy wykopu, zorganizować wykonanie robót ziemnych oraz zabezpieczenie ścian wykopów, zaplanować montaż przewodów i uzbrojenia sieci wodociągowej, wykonać połączenia rur, kształtek i uzbrojenia w określonej technologii, dobrać materiały do izolacji przewodów sieci wodociągowych, określić warunki wykonywania próby szczelności sieci wodociągowej, przygotować sieć wodociągową do odbioru technicznego, zorganizować prace związane z zasypywaniem wykopów oraz płukaniem i dezynfekcją przewodów, wykonać prace przy instalacji urządzeń lokalnych ujęć wody, przygotować materiały potrzebne do montażu urządzeń lokalnych ujęć wody, ocenić stan techniczny urządzeń lokalnych ujęć wody do montażu, 7

9 dobrać urządzenia lokalnych ujęć wody i lokalnego jej uzdatniania, zamontować aparaturę kontrolno-pomiarową i sterującą, wykonać ciśnieniowe próby szczelności po wykonaniu montażu urządzeń lokalnych ujęć wody, ocenić stan techniczny sieci oraz dokonać jej konserwacji i naprawy, określić źródła powstawania ścieków, scharakteryzować rodzaje ścieków i określić ich ilość, scharakteryzować rodzaje odbiorników ścieków, określić warunki odprowadzania ścieków do odbiorników, scharakteryzować systemy sieci kanalizacyjnych, określić właściwości materiałów stosowanych do budowy sieci kanalizacyjnej, określić zasady tyczenia trasy kanałów, dobrać metody odwodnienia wykopu, dobrać materiały, narzędzia i sprzęt do budowy sieci kanalizacyjnej, dobrać uzbrojenie przewodów sieci kanalizacyjnych i wyznaczyć miejsca jego montażu, zorganizować prace związane z budową sieci kanalizacyjnych, wykonać sieć kanalizacyjną zgodnie z przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska, przygotować sieć kanalizacyjną do odbioru technicznego, określić zasady eksploatacji sieci kanalizacyjnej, ocenić stan techniczny sieci kanalizacyjnych, scharakteryzować rodzaje pompowni ścieków, określić wyposażenie pompowni kanalizacyjnych, sklasyfikować oczyszczalnie ścieków, określić wymagania dotyczące jakości ścieków oczyszczonych, scharakteryzować metody oczyszczania ścieków, wyjaśnić procesy zachodzące podczas oczyszczania ścieków, scharakteryzować schematy technologiczne oczyszczalni ścieków, zaplanować wykonanie przydomowej oraz zbiorczej oczyszczalni ścieków, dobrać metody i urządzenia do oczyszczania ścieków w zależności od rodzaju i stopnia ich zanieczyszczenia, sklasyfikować osady ściekowe, scharakteryzować procesy zachodzące podczas przeróbki osadów ściekowych, dobrać urządzenia do przeróbki osadów ściekowych, przewidzieć skutki niewłaściwej gospodarki osadami ściekowymi, ocenić wpływ osadów ściekowych na środowisko, określić zasady eksploatacji oczyszczalni ścieków i urządzeń do unieszkodliwiania osadów ściekowych, przygotować na podstawie wykazu (dokumentacji) materiały potrzebne do montażu urządzeń lokalnych oczyszczalni ścieków, wykonać lokalne oczyszczalnie ścieków, przeprowadzić próby szczelności zamontowanych urządzeń lokalnych oczyszczalni ścieków, określić zagrożenia pojawiające się podczas budowy sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, zastosować zasady racjonalnej gospodarki wodą, ściekami i odpadami, zastosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska podczas wykonywania robót związanych z budową oraz użytkowaniem sieci wodociągowej i kanalizacyjnej. 8

10 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Ujęcia wody Materiał nauczania Wody powierzchniowe Do wód powierzchniowych zalicza się: wody opadowe, wody powierzchniowe płynące, wody powierzchniowe stojące. Wody opadowe pochodzą wprost z opadów atmosferycznych (deszcz, śnieg). Mogą być wykorzystywane do lokalnego zaopatrzenia w wodę pod warunkiem zbierania wody o odpowiedniej jakości, odbywa się to: w terenach górskich wysoko położonych nad dolinami, na wyspach pozbawionych wody słodkiej, na terenach oddalonych od innych źródeł wody. Ilość wód opadowych zależy od natężenia opadów. Woda ta jest miękka, nie zmineralizowana. Zawiera zanieczyszczenia z powietrza oraz ze spływu powierzchniowego (pyły, sadze, rdza, kwas azotowy i siarkowy, fenole, mikroorganizmy). Woda opadowa jest w smaku niezbyt przyjemna, mdła, o temperaturze zbliżonej do temperatury otoczenia. Wody powierzchniowe płynące (rzeki, strumienie, potoki) posiadają ilość wód zależną od opadów w dorzeczu. Charakteryzują się niewielką twardością, dużą ilością zanieczyszczeń mechanicznych i organicznych, temperaturą wahającą się od 0,3 o C do 20 o C. Zmienna jest ich mętność i barwa, zależnie od podłoża zlewni, natężenia opadów atmosferycznych, rodzaju i jakości odprowadzanych ścieków. Wody powierzchniowe płynące noszą nazwę cieków. Nazwa ciek obejmuje również koryto (łożysko), w którym płynie woda. W cieku porusza się nie tylko woda, ale i materiał stały stanowiący materiał łożyska. Poruszający się materiał to: cząstki iłu, piasek, żwir, a nawet kamienie. Materiał ten nosi nazwę rumowiska: wleczonego, gdy całość materiału porusza się po dnie, zawieszonego, gdy całość jest unoszona przez strumień płynącej wody. W wodach powierzchniowych stojących (określenie wody stojące nie jest zupełnie ścisłe z uwagi na to, że we wszystkich wodach występuje ruch wody), jakość wody jest różna na różnych głębokościach. Na głębokości ok m woda jest klarowna. W miejscach wpływu cieków występują zanieczyszczenia fizyczne, chemiczne i bakteriologiczne. Temperatura wody jest stała. Woda z jeziora jest miękka, zawiera mniej domieszek mineralnych niż woda w cieku. Do wód powierzchniowych stojących zaliczamy: oceany, morza, jeziora naturalne, stawy i jeziora sztuczne (zbiorniki). Wody podziemne Do wód podziemnych zaliczamy: wody zaskórne zalegające najpłycej pod ziemią, posiadające kontakt ze środowiskiem zewnętrznym, a zatem możliwość skażenia, duże wahania temperatur, co ma duży wpływ na ich jakość i cechy fizyko-chemiczne oraz biologiczne (z tego względu woda zaskórna nie powinna być ujmowana do celów spożywczych), wody gruntowe oddzielone od powierzchni gruntu warstwą przepuszczalną będącą naturalną barierą oddzielającą je od gleby. Wody te zasilane są opadami atmosferycznymi 9

11 wsiąkającymi w powierzchnię ziemi oraz wodami powierzchniowymi. Woda gruntowa ma zwierciadło swobodne (nie przykryte warstwą nieprzepuszczalną) i podlega zmianom poziomu zwierciadła oraz składu chemicznego. Wpływ środowiska zewnętrznego na ten poziom wodonośny maleje wraz z głębokością. Wodę gruntową można ujmować za pomocą studni abisyńskiej lub studni kopanej. Używanie tej wody jako wody pitnej jest możliwe po odpowiednim uzdatnieniu, ale nadaje się ona do nawadniania ogrodu, wody wgłębne artezyjskie o stałym składzie i cechach fizyko-chemicznych. Powyżej zwierciadła wody zalega warstwa nieprzepuszczalna, która chroni przed wpływami atmosferycznymi i wahaniami składu, pozwala na zachowanie stałej temperatury. Wody te są pod ciśnieniem. Skład chemiczny i temperatura oraz łatwość w pozyskiwaniu sprawiają, że wody te są często wykorzystywanie w lokalnych ujęciach, wody głębinowe zlegające na dużych głębokościach w związku z tym nie mające kontaktu z wodami powierzchniowymi dzięki odizolowaniu wieloma warstwami nieprzepuszczalnymi. Woda głębinowa jest czysta pod względem bakteriologicznym i chemicznym. Może mieć podwyższoną zawartość żelaza i manganu, co dyskwalifikuje je jako przydatne do bezpośredniego wykorzystywania w celach wodociągowych. Związki te można usunąć za pomocą stosunkowo prostej i taniej technologii uzdatniania wody. Ujęcia wód powierzchniowych Ujęcie wód powierzchniowych z rzek i potoków powinno być usytuowane w sposób zapewniający pobór wody możliwie czystej, gdyż koryta wód płynących są naturalnymi odbiornikami wszelkich spływów powierzchniowych i kanalizacyjnych, a jakość wody jest stosunkowo niska. Ujęcie powinno być zabezpieczone przed lodem powierzchniowym i dennym, umieszczane ok. 1,0 1,5 m pod zwierciadłem niskiej wody i ok. 1,0 1,5 m nad dnem, aby zapobiec dostawaniu się rumowiska. Wlot powinien być zabezpieczony kratami rzadkimi o prześwicie mm i kratami gęstymi o prześwicie mm, a często i sitami o oczkach ok. 3 mm. Ujęcia wód powierzchniowych powinny być tak usytuowane, by nie tworzyły przeszkód w przepływie wielkich wód i nie utrudniały normalnego użytkowania rzeki. Lokalizacja ujęcia musi uwzględniać kształt profilu poprzecznego, sposób zabezpieczenia brzegów, budowle regulacyjne, obwałowanie. Rodzaje ujęć wód powierzchniowych płynących to: brzegowe, nurtowe, zatokowe. Ujęcia brzegowe (otwarte, komorowe) stosowane jest wówczas, gdy głębokość przy brzegu jest wystarczająca. Budowane są na brzegu wklęsłym, gdy prędkość wody w rzece nie przekracza 0,3 m/s. Ujęcia nurtowe wykonuje się, gdy głębokość przy brzegu jest mała. Składają się one z wlotu (czerpni) założonego w nurcie rzeki, przewodu doprowadzającego wodę oraz komory zbiorczej usytuowanej na brzegu. Ujęcia zatokowe stanowią pośrednie ujmowanie wód z dużych rzek, w których prędkość przekracza 0,3 m/s, w okresie zimowym tworzy się lód denny lub śryż, a stężenie zanieczyszczeń w wodzie jest znaczne. Ujęcie składa się z zatoki przybrzeżnej i czerpni zlokalizowanej na końcu zatoki. Głębokość zatoki powinna być większa o 0,5 1,0 m od głębokości rzeki, i powinna stanowić rodzaj osadnika. Prędkość przepływu wody w zatoce powinna stanowić 25% prędkości wody w rzece. Ujęcia wód powierzchniowych stojących ze względu na jakość wody i falowanie powierzchni powinno być zakładane na głębokości od 5,0 do 15,0 m pod zwierciadłem wody, a ze względu na opadające zawiesiny i obumarłe organizmy roślinne i zwierzęce od 3,0 do 6,0 m ponad dnem. Ujęcia wody z jezior naturalnych to: ujęcia denne (za pomocą czerpni stojakowej), brzegowe i przegubowe. 10

12 Ujęcie za pomocą czerpni stojakowej stosowane jest dla jezior głębokich (wlot wykonany w kształcie leja zaopatrzonego w kratę rzadką). Ujęcie przegubowe wykonane jest zazwyczaj z dwóch rurociągów zakończonych koszem ujmującym. Za pomocą podnośnika można regulować położenie czerpni dostosowując je do aktualnego stanu wody w jeziorze. Do ujmowania wody ze zbiorników sztucznych stosowane jest ujęcie zaporowe (ujęcie szybowe w korpusie zapory).wloty czerpalne umieszczane są na kilku poziomach odpowiadających charakterystycznym stanom wody w zbiorniku. Ujęcia wód podziemnych Do ujęcia wód podziemnych stosowane najczęściej są: studnie kopane (szybowe) dla wód zalegających na głębokości m i wydajności wodociągu do 90 m 3 /h; studnie wiercone stosowane do ujmowania wód podziemnych z głęboko położonych warstw wodonośnych przykrytych warstwami gruntu nieprzepuszczalnego. Jest to obecnie najlepsze rozwiązanie dla gospodarstw domowych. Zasoby wody w tych warstwach są znaczne, nie ma więc problemu z wydajnością studni. Woda ze studni wierconych jest mniej niż w innych studniach narażona na zanieczyszczenia. Strefy ochrony sanitarnej ujęć i źródeł wody Zgodnie z ustawą Prawo wodne z dnia 18 lipca 2001r (Dz. U. Nr 115 poz. 1229) z późn. zm. w celu zapewnienie odpowiedniej jakości wody ujmowanej na cele wodociągowe oraz z uwagi na fakt ochrony zasobów wodnych, mogą być ustanawiane: strefy ochronne ujęć wody, obszary ochronne zbiorników wód śródlądowych. Strefa ochronna ujęcia i źródła wody jest to obszar poddawany zakazom i ograniczeniom w użytkowaniu gruntów i korzystaniu z wody obejmujący ujęcie wody, zbiornik wody stanowiący źródło wody dla jej poboru oraz tereny przyległe do ujęcia i zbiornika wody. Strefę ochronną ujęcia wody stanowi obszar, na którym obowiązują zakazy, nakazy i ograniczenia w zakresie użytkowania gruntów oraz korzystania z wody. Przy określaniu zasięgu i granic terenów strefy ochronnej dla podziemnych ujęć i źródeł wody należy uwzględnić dane hydrogeologiczne: budowę geologiczną terenu, głębokość zalegania utworów wodonośnych, głębokość zalegania źródła wody i jego wahania, kierunki i prędkości przepływu w utworach wodonośnych, zasoby eksploatacyjne wody, cechy fizyczne, chemiczne i bakteriologiczne wody, wielkość i zasięg depresji. Przy określaniu zasięgu i granic strefy ochronnej dla powierzchniowych ujęć i źródeł wody należy uwzględniać: rodzaj powierzchniowego źródła wody, kształt, rozmiary i charakter zlewni, dane w zakresie spływu podziemnego i powierzchniowego, dane dotyczące stanów wody i ich wahań, cechy fizyczne, chemiczne, bakteriologiczne i hydrobiologiczne wody, źródła zanieczyszczenia wody. Wyróżnia się strefy ochrony: bezpośredniej, pośredniej. 11

13 Tereny ochrony bezpośredniej obejmują: część zbiornika wody w miejscu poboru wody, obiekty i urządzenia związane bezpośrednio z poborem wody, część terenu przylegającego do tych obiektów i urządzeń. Na terenie strefy może być dozwolone użytkowanie gruntów tylko do celów związanych z eksploatacją urządzeń do ujmowania wody. Zasięg terenu strefy na potrzeby ujęć wód podziemnych należy określić tak, aby budowle i urządzenia związane z poborem wody były otoczone pasem terenu o szerokości: dla studni wierconych 8 10 m, dla studni kopanych m, ujęcia naturalnego wypływu wód podziemnych m. Zasięg terenu strefy dla ujęć wód powierzchniowych należy określić tak, aby budowle i urządzenia związane z poborem wody były otoczone pasem terenu o szerokości m. Teren ochrony bezpośredniej powinien być ogrodzony. Tereny ochrony pośredniej mogą być objęte ograniczeniami w użytkowaniu gruntów i korzystaniu z wód, jeżeli użytkowanie to mogłoby spowodować pogorszenie jakości tych wód, warunków zdrowotnych lub wydajności ujęcia i źródła wody. Ograniczenia te mogą dotyczyć: wprowadzania ścieków do wód powierzchniowych i wód podziemnych, wydobywania materiałów i lodu, wycinania roślin z wód powierzchniowych, pojenia bydła i trzody chlewnej, moczenia lnu i konopi, prania bielizny, kąpieli, rolniczego wykorzystania ścieków, grzebania zwierząt, urządzania obozowisk, postoju obiektów pływających, lokalizacji zbiorników i rurociągów do magazynowania lub transportu materiałów i olejów łatwo palnych, stosowania środków ochrony roślin. Zasięg terenu ochrony pośredniej dla wód podziemnych wynosi: dla studni wierconych zależy od głębokości zamontowania filtru w studni; może być od 20 do 40 m a może też dochodzić do 100 m, dla studni kopanych od 70 do 100 m. Zasięg terenu ochrony pośredniej na potrzeby ujęć wód powierzchniowych ustala się zależnie od charakterystyki hydrologicznej źródła wody, zdolności wody do samooczyszczania się, kształtu i wielkości terenu ochrony bezpośredniej, ukształtowania i zagospodarowania terenu otaczającego ujęcie wody Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie wody powierzchniowe ujmowane są do celów wodociągowych? 2. Kiedy budowane są ujęcia brzegowe? 3. W jakim celu tworzone są zatoki przybrzeżne? 4. Jakie wody ujmowane są przez studnie wiercone? 5. Jakie są uwarunkowania dla ustanowienia strefy bezpośredniej ochrony sanitarnej ujęcia wód podziemnych? 12

14 4.1.3.Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Na arkuszu papieru formatu A4 przedstaw porównanie warunków wykonywania ujęć wód powierzchniowych. Wykonaj schemat blokowy tych ujęć według różnych kryteriów, które wynikają z rozwiązań lokalizacyjnych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować warunki sytuowania ujęć wód powierzchniowych, 2) w punktach przedstawić uwarunkowania wykonywania i sytuowania ujęć wód powierzchniowych, 3) wykonać schemat blokowy ujęć wód powierzchniowych podając kryteria podziału na schemacie, 4) zaprezentować wykonane ćwiczenie. Wyposażenie stanowiska pracy: arkusz papieru formatu A4, długopis, ołówek, linijka, gumka, literatura z rozdziału 6 dotycząca ujęć wody. Ćwiczenie 2 Określ zasięg strefy ochrony sanitarnej ujęcia wody ze studni wierconej na podstawie dokumentacji hydrogeologicznej ujęcia wody. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) przeanalizować dokumentację hydrogeologiczną ujęcia wody, 2) określić zasięg i wypisać uwarunkowania ustanowienia strefy ochrony sanitarnej ujęcia wody, 3) dokonać oceny poprawności ćwiczenia. Wyposażenie stanowiska pracy: dokumentacja hydrogeologiczna ujęcia wody ze studni wierconej, przepisy prawne w zakresie ustanawiania stref ochrony sanitarnej ujęć wody, plan sytuacyjny terenu na którym znajduje się ujęcie wody, arkusz papieru A4, długopis, ołówek, gumka, linijka, literatura z rozdziału 6 dotycząca ujęć wody. 13

15 Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyjaśnić, kiedy stosuje się ujęcia wód opadowych? 2) określić warunki prawidłowego wybudowania ujęcia brzegowego? 3) określić miejsce lokalizacji czerpni wody w ujęciu nurtowym? 4) wyjaśnić, na czym polega ujęcie wód z jezior naturalnych? 5) wyjaśnić, które wody podziemne stosowane są do celów wodociągowych? 6) wyznaczyć zasięg strefy ochrony bezpośredniej dla studni wierconej? 7) wyjaśnić, czego dotyczą ograniczenia w strefie ochrony bezpośredniej ujęcia? 8) wody powierzchniowej? 14

16 4.2. Jakość wody i jej uzdatnianie Materiał nauczania Źródła zanieczyszczania wody Wody przesiąkające przez warstwę gleby oraz spływające po jej powierzchni wzbogacane zostają w jony soli mineralnych oraz w związki organiczne ługowane z ziemi. Wody opadowe spływające do otwartych cieków mogą pobierać z gleby znaczne ilości zawiesin i cząstek koloidalnych. Wody opadowe zawierają znaczne ilości rozpuszczonych gazów, śladowe ilości soli. W rejonach o dużym zanieczyszczeniu atmosfery zawierają większe ilości domieszek. Wody przesiąkające do gruntu wzbogacają się, w miarę przesiąkania, w CO 2, a ubożeją w tlen zużywany na utlenianie związków organicznych. Wody podziemne są na ogół pozbawione tlenu, podczas gdy wody powierzchniowe zawierają znaczne jego ilości aż do nasycenia, a niekiedy przy intensywnych procesach fotosyntezy, mogą być nawet przesycone. Wody powierzchniowe zawierają oprócz rozpuszczonych związków mineralnych także związki organiczne pochodzenia naturalnego i obcego oraz produkty ich biologicznego rozkładu. Specyficzną grupę domieszek stanowią związki organiczne pochodzenia przemysłowego trudno podatne na procesy biologicznego rozkładu, których nawet śladowe ilości skażają wodę i komplikują proces jej oczyszczenia. W wodach powierzchniowych występują często znaczne ilości zawiesin szczególnie w okresie wysokich stanów wód i powodzi. Substancje koloidalne (związki rozproszone pochodzenia organicznego i nieorganicznego i powodujące wzrost mętności) występują w wyższym stężeniu przy stanach niskich wody. Organizmy żywe w wodach powierzchniowych to: glony, bakterie, wirusy. O powstawaniu zakwitu glonów czyli zabarwieniu wody spowodowanym występowaniem zwykle jednego gatunku mikroskopijnych, samożywnych organizmów decyduje obecnośćw wodzie powierzchniowej związków biogennych: fosforanów, związków azotu, które mogą pochodzić z mineralizacji zanieczyszczeń odprowadzanych do rzek oraz spływów powierzchniowych z terenów upraw rolnych. Przy dużym nadmiarze fosforanów i związków azotowych, czynnikiem limitującym rozwój glonów może być CO 2. Występowanie bakterii chorobotwórczych w wodach jest przeważnie skutkiem zanieczyszczenia ściekami i fekaliami, natomiast obecność pozostałych bakterii w wodach należy uważać za zjawisko normalne. Wody powierzchniowe zawierają rozpuszczony tlen w różnym stopniu nasycenia, z wyjątkiem dolnych partii wody w głębokich zbiornikach zaporowych i jeziorach, które mogą być całkowicie odtlenione. CO 2 w wodach powierzchniowych występuje w niewielkich ilościach i przeważnie wody te są w stanie równowagi węglanowo wapniowej. W górskich zbiornikach zaporowych, w wodach z topnienia śniegu, obecność CO 2 powoduje obniżenie odczynu. Skład wód podziemnych zależy od ich pochodzenia, rodzaju skał, z którymi woda się kontaktuje, stopnia zwietrzenia skał, uziarnienia, prędkości ruchu wody podziemnej oraz stopnia kontaktu z wodami powierzchniowymi i opadowymi. Zawierają one zazwyczaj: więcej rozpuszczonych soli niż wody powierzchniowe, CO 2, sole żelaza i manganu, które są najbardziej uciążliwe. Ujęte wody podziemne sprzyjają rozwojowi bakterii żelazistych w rurociągach. Sprzyja to zarastaniu przewodów, co w konsekwencji prowadzi to do zmniejszenia ich średnicy 15

17 i straty ciśnienia wody w sieci. Proces ten przy wodomierzach może powodować błędne odczyty. Wodociąg miejski powinien dostarczać wodę: pewną pod względem sanitarnym nie powodującą zakażenia chorobami np. durem brzusznym, czerwonką, biegunką, nie zawierającą metali ciężkich, na przykład arsenu, ołowiu, a jeżeli one występują, to ich zawartość nie powinna przekraczać wartości granicznych wskazanych w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dn. 29 marca 2007r w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, bez domieszek niekorzystnie wpływających na organizm ludzki, apetyczną, pozbawioną domieszek nadających jej nieprzyjemny smak i zapach, w dostatecznej ilości, w sposób ciągły. Warunki stawiane wodzie mogą być spełnione przez ujmowanie wody odpowiedniej jakości, stosowanie właściwych procesów oczyszczania i uzdatniania oraz należyte podawanie wody do sieci wodociągowej. Fizyczne cechy jakości wody Do cech fizycznych wody należą: temperatura, mętność, barwa, zapach, smak Temperatura dla wód powierzchniowych zmienna w ciągu dnia i roku, zależy od głębokości. Dla wód podziemnych jest zwykle prawie stała, w granicach od 7 12 o C. Jedynie wody z głębokich warstw wodonośnych mogą mieć temperaturę podwyższoną do 17 o C Mętność może być wywołana obecnością w wodzie drobno dyspergowanych (rozproszonych) zawiesin mineralnych i organicznych. Dla wód powierzchniowych mętność zależy od rodzaju koryta rzeki, rodzaju zlewni, stanu wody w rzece (przy stanach wysokich mętność jest wyższa ni z przy stanach niskich wody) i wynosi ona od kilku do mg/dm 3. Dla wód podziemnych przeważnie jest niewielka, jednak po wypompowaniu na powierzchnię może wytrącać się Fe(OH) 2 i Fe(OH) 3 oraz CaCO 3 przy wysokiej twardości węglanowej. Mętność jest odwrotnością przezroczystości wody: 100% mętności = 0% przezroczystości. Barwa wywołana jest związkami humusowymi lub zanieczyszczeniami zawartymi w ściekach. Wody o podwyższonej barwie pochodzą ze zlewni zalesionych bądź bagnistych i torfowych. Oznacza się ją w skali platynowej np. 15 mg Pt / dm 3 oznacza wodę pozbawioną barwy (woda bezbarwna) lub przez opisowe określenie barwy np. szaro-zielona. Zapach mogą go powodować różne związki pochodzenia organicznego i gazy. W wodach podziemnych najczęstszą przyczyną zapachu jest obecność H 2 S. W wodach powierzchniowych zapach powstaje w wyniku zakwitu glonów, mineralizacji osadów dennych oraz doprowadzania zanieczyszczeń ze ściekami. Rodzaje zapachów: R roślinny, G gnilny, S specyficzny. Zapach może być oznaczany na zimno w temp. 20 o C lub na gorąco w temp. 60 o C. Skala intensywności: 0 brak zapachu, 1 bardzo słaby, 2 słaby, 3 wyraźny (dyskwalifikujący wodę do picia), 4 silny (dyskwalifikujący wodę do picia i na potrzeby gospodarcze), 16

18 5 bardzo silny (dyskwalifikujący całkowicie wodę). Smak wody podziemne zazwyczaj ze słabo wyczuwalnym smakiem, niekiedy może go powodować H 2 S. Wody powierzchniowe zazwyczaj o wyczuwalnym smaku nadawanym produktami procesów biochemicznych. Wyróżnia się smak: słony, gorzki, alkaliczny, kwaśny. Wszelkie inne odczucia smakowe to posmaki, np.: chlorowy, rybi, metaliczny. Chemiczne wskaźniki jakości wody Decydują one o ocenie przydatności danego źródła wody na potrzeby komunalne i do celów przemysłowych. Wśród nich wyróżnia się: Odczyn wyraża stopień kwasowości lub zasadowości wody, czego wyrazem jest wartość stężenia jonów wodorowych w wodzie. Tabela 1. Odczyn wody [źródło własne] Nazwa odczynu Warunek dla stężenia jonów Wartość [ph] obojętny [ H + ] = [ OH ] 6,5 8,5 kwaśny [ H + ] > [ OH ] < 6,5 zasadowy [ H + ] < [ OH ] > 8,5 Wody o małych wartościach ph powodują korozję, a wody o wysokim ph wykazują zdolności pienienia się jej. Twardość jest to właściwość wywołana obecnością substancji rozpuszczonych w wodzie głównie jonów Ca +2 i Mg +2. Twardość powodowana przez węglany /CO 3 2 /, wodorowęglany / HCO 3 /, wodorotlenki / OH / wapnia i magnezu to twardość węglanowa (t w ). Twardość powodowana przez chlorki / Cl /, siarczany / SO 4 2 / wapnia i magnezu to twardość niewęglanowa (t nw ). Twardość ogólna wody jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej: t o = t w + t nw. Jednostkami twardości wody mogą być: 1 mval/dm 3 = 2,8 o n = 10 mg CaO / dm 3. Tabela 2. Twardość wody [źródło własne] Rodzaj twardości wody Wartość [ o n] woda bardzo miękka 0 5 woda miękka 5 10 woda średniotwarda woda twarda woda bardzo twarda powyżej 30 Zasadowość wody zdolność wody do zobojętniania kwasów mineralnych w obecności określonych wskaźników. Jest wynikiem zawartości w wodzie soli słabych kwasów, a niekiedy wolnych zasad. Żelazo występuje w wodach podziemnych jako Fe(HCO 3 ) 2, FeSO 4 i FeCl 2. Nadmiar żelaza w wodzie pogarsza jej smak, może być przyczyną rozwoju bakterii żelazistych i zarastania rurociągów. W wodach powierzchniowych występuje w postaci Fe(OH) 3, a w przypadku wód z terenów bagiennych może występować w postaci fosforanów i związków humusowych. Mangan występuje w wodach podziemnych zazwyczaj razem z żelazem w ilości ok % zawartości żelaza. Powoduje pogorszenie smaku wody. Chlorki są łatwo rozpuszczalne w wodzie i występują w niej różnych ilościach. W wodach podziemnych są pochodzenia geologicznego. W wodach powierzchniowych 17

19 mogą dodatkowo pochodzić ze ścieków i z nawożenia gleb. Występują razem ze związkami azotowymi i bakteriami. Siarczany występują we wszystkich wodach naturalnych, a ich występowanie w wodach zbliżone jest jak w przypadku chlorków. Azot amonowy może pochodzić z rozkładu związków białkowych, z procesów redukcji NO 2, NO 3, z nawożenia gleby solami amonowymi, ze ścieków. W wodach podziemnych NH 3 może powstawać w wyniku redukcji NO 2, NO 3 przez H 2 S i piryty. Azotany (III) i azotany (V) mogą pochodzić z utleniania azotu amonowego. Azotany (V) są końcowym produktem rozkładu białek. Azotany (III) mogą również powstawać w wyniku redukcji azotanów (V). Zawiesiny są to substancje nierozpuszczalne, pływające lub zawieszone w wodzie. Mogą być pochodzenia naturalnego np. cząstki drobnego piasku, gliny, wytrącone związki Fe i Mn, różne organizmy wodne lub pochodzić z zanieczyszczenia wód ściekami, odpadami komunalnymi. Dzielą się na: łatwo opadające, trudno opadające, mineralne składają się ze związków nieorganicznych, lotne składające się ze związków organicznych. Tłuszcze są to substancje ekstrahujące się eterem naftowym (ekstrakt eterowy). Mogą pochodzić z zanieczyszczeń ściekami, smarami, olejami. Oleje mogą pochodzić z rozkładu planktonu, lub innych organizmów wodnych. Występują w wodach pod postacią emulsji lub jako roztwory koloidalne. Biologiczne zapotrzebowanie tlenu pięciodobowe (BZT 5 ) pojęcie umowne określające ilość tlenu potrzebną do utlenienia w czasie 5 dni związków organicznych obecnych w wodzie, przez mikroorganizmy bakterie aerobowe (tlenowe). Oznaczenie wykonuje się w temp. 20 o C. Procesy biochemiczne najintensywniej przebiegają w ciągu pierwszych 5 dni. Procesy biologicznego całkowitego rozkładu substancji organicznych odbywają sięw okresie ok. 20 dni w warunkach tlenowych i prowadzą do stabilizacji, tj. do przekształcenia związków organicznych w proste, stabilne związki nieorganiczne. Końcową fazą procesów biologicznych jest nitryfikacja związków azotowych. Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT) pojęcie umowne, oznaczające ilość tlenu potrzebnego do utlenienia związków organicznych i nieorganicznych (sole Fe +2, NO 2 SO 3 2, S 2 ). Utlenienie związków organicznych nie zawsze przebiega w 100%, zależy od rodzaju utleniacza: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, warunków prowadzenia utleniania, rodzaju substancji zawartych w wodzie. Biologiczne i bakteriologiczne właściwości wody W naturalnych wodach powierzchniowych mogą występować znaczne ilości bakterii chorobotwórczych. Zawartość bakterii (liczba kolonii bakterii w 1 cm 3 wody)zależy od rodzaju źródła wody. Rodzaje organizmów występujących w zbiornikach wodnych określają odbywające się w niej procesy biochemiczne. Organizmy te są wskaźnikami stopnia czystości wody. Wymagania stawiane wodzie stosowanej do różnych celów Wymagania stawiane wodzie zależą od sposobu jej wykorzystywania. Ujęcie wody, miejsce, z którego jest czerpana, warunki geologiczne na trasie jej przebiegu, wpływają na skład wody, a w związku z tym na jej jakość. W zależności od sposobu jej wykorzystania do celów: bytowych, komunalnych, gospodarczych i wymagań dodatkowych związanych np. z wykorzystaniem jej w określonej gałęzi przemysłu, woda powinna posiadać określone aktami prawnymi obowiązującymi w Polsce, wartości wskaźników jakości.. Jakość wody do 18

20 picia reguluje Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz. U. Nr 61, poz. 417, z dn r.). Woda w gospodarstwach rolnych używana do hodowli zwierząt, nawadniania upraw, hodowli ryb nie nadaje się do picia, jej jakość jest niższa niż wody pitnej, ale jest zgodna z wielkościami dla niej dopuszczalnymi. Specyfika różnych gałęzi przemysłu w wymaganiach technologicznych jasno i wyraźnie precyzuje wymagania jakościowe dla wody zarówno w zakresie wskaźników fizycznych jak i wymagań co do zawartości zanieczyszczeń chemicznych i biologicznych i często jakość jej jest wyższa niż wody do picia. Uzdatnianie wody Uzdatnianie wody polega na dostosowaniu jej właściwości fizykochemicznych do wymagań wynikających z jej przeznaczenia. Podstawowym czynnikiem decydującym o sposobie uzdatniania wody jest jej skład. Przed doborem technologii uzdatniania wody, urządzeń, konieczne jest wykonanie analizy fizykochemicznej. Od prawidłowej oceny składu wody zależy dobór odpowiednich urządzeń oraz efektywność usuwania z niej zanieczyszczeń. Zakres uzdatniania wynika z rozbieżności między stanem jakościowym ujmowanej wody, a warunkami, którym powinna ona odpowiadać. Przy uzdatnianiu stosowane są zabiegi i operacje: absorpcja pochłanianie objętościowe przez aktywny materiał cząstek zanieczyszczeń z wody, adsorpcja pochłanianie powierzchniowe przez aktywny materiał (sorbent) cząstek zanieczyszczeń z wody, aeracja (napowietrzanie) wprowadzenie tlenu do wody z jednoczesnym usunięciem rozpuszczonych w niej innych gazów, cedzenie przepływ strumienia wody przez płaską perforowana lub porowatą przegrodę, degazacja (odgazowanie) usuwanie gazów rozpuszczonych w wodzie, destylacja wydzielenie wody z roztworu przez kolejne odparowania i skraplania; w pozostającym roztworze zawartość zanieczyszczeń wzrasta, dezodoryzacja usuwanie przykrego i specyficznego zapachu i smaku wody, dezynfekcja niszczenie lub usuwanie drobnoustrojów chorobotwórczych, dializa jednokierunkowy transport rozpuszczonych substancji przez membranę półprzepuszczalną (przepuszczającą cząsteczki substancji, a nie przepuszczającą rozpuszczalnik) pod wpływem różnicy stężeń substancji po obu stronach membrany, filtracja wydzielenie rozpuszczonych w wodzie cząstek podczas jej przepływu przez ośrodek porowaty, flotacja (wypienianie) unoszenie do góry cząsteczek zanieczyszczeń o gęstości mniejszej od wody, flokulacja (kłaczkowanie) łączenie się mniejszych cząsteczek w większe pod wpływem dodatku flokulanta, klarowanie usuwanie lub zmniejszenie mętności wody spowodowanej obecnością zawiesin i koloidów (mineralnych i organicznych); zwiększenie przezroczystości wody, koagulacja usuwanie z wody zanieczyszczeń koloidalnych, zawiesin trudno opadających i niektórych zanieczyszczeń rozpuszczonych przez ich łączenie w większe skupiska, co prowadzi do wytrącenia się ich w formie osadu w wyniku dodania koagulantów, mieszanie wprowadzenie wody w ruch burzliwy w celu ujednorodnienia kilku substancji, neutralizacja doprowadzenie odczynu wody do bliskiego obojętnemu, 19