ÚPRAVA VODY. Dr. Ing. Pavla Šmejkalová prof. Ing. Václav Janda, CSc.

ÚPRAVA VODY Dr. Ing. Pavla Šmejkalová prof. Ing. Václav Janda, CSc.

VODNÍ ZDROJE

Cyklus vody Země planeta oceánů (téměř 3/4 povrchu) množství vody v hydrosféře konstantní dva hlavní motory oběhu: sluneční záření a zemská přitažlivost sluneční teplo vodní pára kondenzace oblaky srážky většina dopadá zpět do oceánů, vsakuje do hornin, mrzne na ledovcích velký oběh malý oběh bezodtokové oblasti doba koloběhu vody výpar srážka cca 9 dní

Rozložení světových zásob vody

vodní zdroj objem vody [km 3 ] podíl sladké vody [%] voda v oceánech, mořích a zálivech podíl z celkového objemu vody [%] 1 338 000 000 -- 96,5 voda v ledových příkrovech, ledovcích a věčném sněhu 24 064 000 68,7 1,74 podzemní voda 23 400 000 -- 1,7 sladká 10 530 000 30,1 0,76 slaná 12 870 000 -- 0,94 půdní vlhkost 16 500 0,05 0,001 suchozemský led a věčně zmrzlá půda 300 000 0,86 0,022 jezera 176 400 -- 0,013 sladká 91 000 0,26 0,007 slaná 85 400 -- 0,006 voda v atmosféře 12 900 0,04 0,001 voda v bažinách 11 470 0,03 0,0008 voda v řekách 2 120 0,006 0,0002 voda v rostlinách 1 120 0,003 0,0001 celkový objem vody 1 386 000 000-100 Odhad rozložení světových zásob vody

Ledovce část světového oběhu vody 10 11% zemského povrchu převážná část sladké vody na Zemi výskyt na všech kontinentech kromě Austrálie 90 % na Antarktidě vznik hromaděním sněhu typy pevninské horské kontinentální plovoucí (kry) stavba akumulační oblast ablační oblast

Jezera 2% souše pitná voda, ryby, zavlažování polí, energetika, rekreace mikroklima Bajkal hloubka 1620 m Erie hl. 64 m (hranice USA a Kanady) těchto šest jezer - 40% veškeré sladké vody na Zemi

Rozloha některých velkých kontinentálních vodních nádrží (vše ve stejném měřítku): 1 jezero Athobaska, 2 Velké Medvědí, 3 Ladoga, 4 Aralské, 5 Balkaš, 6 Oněga, 7 Winnipeg, 8 Neusiedlerské, 9 Bajkal, 10 Velké Solné, 11 Velké Otročí, 12 Černé moře, 13 Kaspické moře, 14 jezero Čad, 15 Viktoriino, I6 Njasa, 17 Innaren, 18 Tanganjika, 19 Ženevské, 20 Vättern, 21 Titicaca, 22 Nicaragua, 23 Hořejší, 24 Michigan, 25 Huron, 26 Erie, 27 Ontario, 28 Tana, 29 Rudolfovo, 30 Mrtvé moře, 31 Balaton

Voda v ČR hospodaření s vodou regulace, ochrana před povodněmi, zemědělství, energetika, doprava ČR na rozvodnici tří moří: Severní, Baltské, Černé hlavní povodí Labe (63 %), Odra (9 %), Morava (28 %) správa vodních toků Vltava, Labe, Morava, Odra, Ohře podle výskytu podzemní vody povrchové vody v ČR 3 667 vodních toků (100,4 tis. km) cca 24 tis. rybníků a nádrží (z toho 165 významnějších nádrží s celk. kapac. 3 343 mil. m 3 ) veřejné vodovody a kanalizace 9,9 mil. obyv. (tj. 94,2 %)

Hlavní vodní toky v ČR

Největší přehradní nádrže v ČR

10 dílčích povodí a jejich seskupení do národních částí mezinárodních oblastí povodí Labe, Odry a Dunaje

Povodí Labe, s. p. Povodí Vltavy, s. p. Povodí Ohře, s. p. Povodí Odry, s. p. Povodí Moravy, s. p.

Podnebí ČR prům. roční teplota 7,5 o C prům. roční srážkový úhrn 693 mm (55 mld. m 3 ) Úhrn srážek na území ČR v roce 2014 v mm zdroj: ČHMÚ Úhrn srážek na území ČR v roce 2014 v % normálu 1961 1990 zdroj: ČHMÚ Úhrn srážek na území ČR v roce 2013 v mm zdroj: ČHMÚ

Obnovitelné vodní zdroje v letech 2002-2014 v mil. m 3 položka roční hodnoty 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 srážky 71298 40695 53629 57730 55837 59544 48818 58676 68692 49449 54812 57336 51815 evapo-transpirace 48 533 29 319 41473 42 872 37 617 46 194 37 394 44 090 46824 35511 42239 38296 41542 roční přítok na území ČR z okolních států roční odtok z území ČR zdroje povrchových vod (průtok v hl. povodích) využitelné zdroje podzem. vod (kvalif. odhad) 1 341 524 640 781 1 070 637 462 714 781 482 492 845 388 24 106 11 900 12 796 15 639 19 290 13 987 11 886 15 300 22649 14420 13065 19885 10661 6 506 3 758 4 270 5 489 5 317 4 673 4 503 5 112 8788 5770 5195 6626 5273 1 625 1 195 1 224 1 305 1 345 1 244 1 209 1 266 1594 1340 1311 1657 1077 zdroj: ČHMÚ

Přírodní faktory ovlivňující vodní zdroje srážky a výpar morfologické a geologické poměry složení půdy a hydrogeologické vlastnosti území vegetační pokryv

Podpovrchová voda půdní voda (nenasycená zóna) podzemní voda (nasycená zóna)

Hydrogeologická stratifikace

Podzemní odtok

Povrchový odtok S srážky V výpar P průsak PO - povrchový odtok ZO - podzemní odtok HV - hladina podzemní vody T - tok

Vztah srážek a odtoku

Využití vody zásobování pitnou vodou zásobování užitkovou a provozní vodou zemědělství rybářství rekreace a sport plavba energetika přenos a zneškodnění odpadů

Charakterizace vodních zdrojů množství (předpoklad možnosti využívání) stojaté vody objem, plocha tekoucí vody průtok jakost (rozhodující pro způsob využívání) fyzikální, chemické, biologické, organoleptické vlastnosti ukazatele jakosti vody - dány NV a ČSN např. NV č. 401/2015 Sb. o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech ČSN 75 7221 Klasifikace jakosti povrchových vod

Složení a vlastnosti přírodních vod rozdělení látek obsažených v přírodních vodách podle skupenství plyny kapalné látky (anorganické a organické) pevné látky (anorganické a organické) Ca 2+, Mg 2+, Na +, K + HCO 3-, SO 4 2-, Cl -, NO 3 - podle velikosti částic suspenze - hrubé, jemné anorganické (jíl, bentonit, kaolin, uhličitan vápenatý) organické (živé nebo uhynulé organismy) koloidní složky (koloidní oxid křemičitý, huminové látky, proteiny, škrob) rozpuštěné složky anorganické (NO 3-, NO 2-, PO 4 3-, Fe 2+ apod.) organické (fenoly, ropné látky apod.)

povrchové podzemní mineralizace mineralizace kolísání fyz.-chem. parametrů kolísání fyz.-chem. parametrů O 2 O 2 CO 2 CO 2 suspenze, koloidní l., disperze suspenze, koloidní l., disperze organické látky organické látky organismy organismy

Přírodní vody povrchové podzemní suspendované a koloidní látky, rozpuštěné anorg. a org. látky Ca 2+, Mg 2+, Na +, K + HCO 3-, SO 4 2-, Cl -, NO 3 - Ca 2+, Mg 2+, Na +, K +, Fe 2+, Mn 2+, NH 4 + HCO 3-, Cl -, SO 4 2-, NO 3 - CO 2, Rn, H 2 S, NH 3, CH 4 málo oživeny susp., koloid. l. X

Podzemní vody zdroje infiltrace srážkových a povrchových vod kondenzace par v horninových pórech (voda vadózní) kondenzace par magmatu (voda juvenilní)

Podzemní vody rozdělení podle propustnosti horninového prostředí - průlinová - puklinová - krasová hydraulických poměrů zvodnělého prostředí - s volnou hladinou - s napjatou hladinou (voda artéská) skupenství obsahu minerálních látek - prosté (> 1 g/l) - minerální (> 1 g/l)

Podzemní vody procesy vyluhování minerálních a organických složek z půd rozpouštění částečně rozpustných hornin vylučování nerozpustných sraženin ze složek přítomných ve vodě adsorpce a desorpce již rozpuštěných složek na částicích půdy a hornin a výměna iontů aerobní a anaerobní odbourávání organických látek míchání vod různého původu obvykle spojené s průběhem chemických reakcí

Povrchové vody klasifikace jakosti tekoucích vod Vyhl. č. 98/2011 Sb., o způsobu hodnocení stavu útvarů povrchových vod, způsobu hodnocení ekologického potenciálu silně ovlivněných a umělých útvarů povrchových vod a náležitostech programů zjišťování a hodnocení stavu povrchových vod stav útvarů povrchových vod chemický a ekologický stav ekologický potenciál (silně ovlivněných nebo umělých útvarů) metodika situační monitoring provozní monitoring monitoring kvantitativních charakteristik povrchových vod průzkumný monitoring

Povrchové vody klasifikace jakosti tekoucích vod ČSN 75 7221 Jakost vod Klasifikace jakosti povrchových vod třídy jakosti skupiny ukazatelů jakosti ČSN 75 7220 Jakost vod - Kontrola jakosti povrchových vod vyhl. 428/2001 Sb. příl. 13 Požadavky na jakost surové vody kategorie A1 A3

Mezné hodnoty tříd jakosti vody ukazatel obecné, fyzikální a chemické ukazatele jednotka třída 1 2 3 4 5 rozpuštěný kyslík mg.l -1 >7,5 >6,5 >5 >3 3 biochemická spotřeba kyslíku mg.l -1 <2 <4 <8 <15 15 chemická spotřeba kyslíku - Mn mg.l -1 <6 <9 <14 <20 20 chemická spotřeba kyslíku - Cr mg.l -1 <15 <25 <45 <60 60 celkový organický uhlík mg.l -1 <7 <10 <16 <20 20 elektrolytická konduktivita ms.m -1 <40 <70 <110 <160 160 rozpuštěné látky mg.l -1 <300 <500 <800 <1 200 1 200 nerozpuštěné látky mg.l -1 <20 <40 <60 <100 100 amoniakální dusík (a) mg.l -1 <0,3 <0,7 <2 <4 4 dusičnanový dusík (c) mg.l -1 <3 <6 <10 <13 13 celkový fosfor mg.l -1 <0,05 <0,15 <0,4 <1,0 1,0 železo mg.l -1 <0,5 <1 <2 <3 3 saprobní index makrozoobentosu <1,5 <2,2 <3,0 <3,5 3,5

Jakost vody v tocích ČR v letech 1991-1992

Jakost vody v pražských tocích v letech 2012-2013

Vodní zdroje povrchové podzemní smíšené Počet zásobovaných obyvatel z jednotlivých zdrojů v r. 2014

Standardní metody úpravy vody pro jednotlivé kategorie surové vody vyhl. MZe 428/2001 Sb. A1 jednoduchá fyzikální úprava a dezinfekce Úprava surové vody s koncovou dezinfekcí pro odstranění sloučenin a prvků, které mohou mít vliv na její další použití a to zvláště snížení agresivity vůči materiálům rozvodného systému včetně domovních instalací (chemické nebo mechanické odkyselení), dále odstranění pachu a plynných složek provzdušňováním. Prostá filtrace pro odstranění nerozpuštěných látek a zvýšení jakosti. A2 běžná fyzikální úprava, chemická úprava a dezinfekce Surová voda vyžaduje jednodušší úpravu, např. koagulační filtraci, jednostupňové odželezňování, odmanganování nebo infiltraci, pomalou biologickou filtraci, úpravu v horninovém prostředí a to vše s koncovou dezinfekcí. Pro zlepšení vlastností je vhodná stabilizace vody. A3 intenzivní fyzikální a chemická úprava, rozšířená úprava a dezinfekce Úprava surové vody vyžaduje dvou či vícestupňovou úpravu čiřením, oxidací, odželezňováním a odmanganováním s koncovou dezinfekcí, popř. jejich kombinaci. Mezi další vhodné procesy se řadí např. využívání ozónu, aktivního uhlí, pomocných flokulantů, flotace. Ekonomicky náročnější postupy technicky zdůvodněné (např. sorpce na speciálních materiálech, iontová výměna, membránové postupy) se použijí mimořádně.

Podíl vodních zdrojů pitné vody jednotlivých kategorií podle vyhl. 428/2001 Sb. v r. 2012 kategorie surové vody povrchové zdroje podzemní zdroje A1 7,1 76,5 A2 53,0 11,4 A3 39,9 12,1

Zvyšování množství vodních zdrojů vodní nádrže převádění vodních zdrojů umělá infiltrace

Vodní nádrže

Rozdělení objemu vodárenské nádrže

Vltavská kaskáda vodní dílo říční km Lipno I 329,540 Lipno II 319,120 Hněvkovice 210,390 Kořensko 200,405 Orlík 144,700 Kamýk 134,730 Slapy 91,694 Štěchovice 84,440 Vrané 71,325

Orlík na Vltavě Lipno va Vltavě Nechranice na Ohři Slapy na Vltavě Švihov na Želivce Dalešice na Jihlavě Vranov na Dyji Rozkoš na R.potoce Šance na Ostravici Vír na Svratce Jesenice na Odravě Přísečnice na Př. potoce Vodní zdroje Významné nádrže celkový objem 800 700 600 miliony m 3 500 400 300 200 100 0

Převádění vodních zdrojů místní přerozdělování vodních zdrojů otevřenými kanály (gravitačně) potrubím (gravitačně, s čerpáním) neupravené vody upravené vody odpadní vody

Umělá infiltrace řízené převádění povrchové vody do podzemní účel zlepšení jakosti zvýšení množství základní druhy nepřímá (nucená břehová) přímá

Umělá infiltrace nucená břehová

Umělá infiltrace přímá s volnou hladinou s napjatou hladinou s předúpravou povrchové vody

Umělá infiltrace přímá s volnou hladinou

Ochrana vodních zdrojů obecná celé území zvláštní vybrané oblasti speciální vybrané oblasti

Obecná ochrana vodních zdrojů při nakládání s vodami při hospodaření na zemědělských a lesních pozemcích při vypouštění odpadních vod při zacházení s rizikovými látkami NV 401/2015 Sb. vymezeny tzv. citlivé oblasti

Speciální ochrana vodních zdrojů chráněné oblasti přirozené akumulace povrchových vod chráněné oblasti přirozené akumulace podzemních vod vodárenské toky a jejich povodí ochranná pásma vodních zdrojů podzemní vody aridní povodí zátopová území budoucích nádrží trasa průplavního spojení Dunaj-Odra-Labe

Speciální ochrana vodních zdrojů ochranná pásma vodních zdrojů zákon 254/2001 Sb. 30, vyhláška MŽP 137/1999 Sb. I. stupně k ochraně jímacího nebo odběrového zařízení vodárenské nádrže plocha hladiny při max. vzdutí + 50 m ostatní nádrže min. 100 m od odběrového zařízení vodní toky se vzdutím 200 m nad místem odběru, ke hraně vzdutí objektu, šíře 15 m a min. ½ šíře toku v místě odběru bez vzdutí 200 m nad místem odběru, 50 m po proudu, šíře 15 m a min. 1/3 šíře toku v místě odběru zdroje podzemní vody 10 m od odběrového zařízení ostatní případy individuálně II. stupně k ochraně vodního zdroje omezení: žumpy, skládky, průsaky, těžba, stavba komunikací, vedení odpadních vod, hnojení, táboření

Ochranná pásma vodních zdrojů

Průplavní spojení Dunaj Odra - Labe

Tyto materiály jsou určeny především pro studenty Vysoké školy chemicko-technologické v Praze. Některá data v nich obsažená jsou z veřejných zdrojů a z důvodu přehlednosti nejsou uvedeny všechny citace tak, jak bývá v odborné literatuře zvykem. S případnými výhradami se, prosím, obracejte na autory. Pavla Šmejkalová Pavla.Smejkalova@vscht.cz