„Mamo, tato, a jak to się dzieje, że odkręcam kran i leci woda?” - pyta cię kilkuletnie dziecko. Co odpowiadasz?
Skąd się bierze woda pitna?
Woda pitna pozyskiwana jest w zakładach zwanych ujęciami wody. Może być pobierana z różnych źródeł – powierzchniowych czy podziemnych. Bardziej zanieczyszczona jest zwykle woda pozyskiwana z powierzchni.
Niezależnie od źródła, zanim woda trafi do domów, jest uzdatniana do picia, czyli pozbawiana zanieczyszczeń i występujących naturalnie szkodliwych związków chemicznych. Dostępne techniki stosuje się w różnych kombinacjach.
Niekiedy proces uzdatniania zaczyna się od napowietrzenia, czyli rozbicia na krople, co powoduje utlenienie części szkodliwych substancji. Woda może też przepływać przez sita wyłapujące większe zanieczyszczenia.
Kolejny etap to ozonowanie, czyli mieszanie wody z ozonem w specjalnych komorach. W procesie tym wyniszczane są drobnoustroje. Wykorzystanie go poprawia także smak i zapach wody. Następnie woda jest dokładnie filtrowana z wykorzystaniem filtrów piaskowych, a potem chlorowana, czyli poddawana dezynfekcji.
W niektórych stacjach uzdatniania usuwanie zanieczyszczeń jest kontrolowane w ciekawy sposób: za pomocą małży i ryb. Jeżeli ich zachowanie jest „podejrzane” – skorupiak zamyka się, a ryby kierują się do brzegu, czyli jak najdalej od świeżo dodawanej do zbiornika wody – oznacza to, że poziom zanieczyszczeń jest zbyt wysoki.
To nie wszystkie metody uzdatniania. Wykorzystuje się także koagulację, czyli dodanie do wody związków wiążących małe i lekkie cząstki, które nie opadają na dno. Dzięki ich „obciążeniu” zaczynają one opadać. Poza tym można jeszcze mówić o sedymentacji, sorpcji, flotacji i innych procesach. Stacje uzdatniania wykorzystują całe mnóstwo rozwiązań, w zależności od stopnia zanieczyszczenia wody czy poziomu zaawansowania technicznego.
Po uzdatnieniu woda jest pompowana do ogromnych zbiorników, a stamtąd – do stacji pomp, gdzie jest tłoczona do wodociągów.
Jak działają wodociągi?
W przesyle wody kluczową rolę gra ciśnienie, dlatego miasta dzieli się na strefy. Wyższe budynki wymagają większego ciśnienia – w przeciwnym razie woda nie dotrze na wysokie piętra. Jakie rozwiązania umożliwiają tłoczenie wody?
Najprostszą metodą, na której opierały się pierwsze systemy wodociągowe, i która bywa wykorzystywana do dziś, jest budowa wysokiego zbiornika, z którego woda jest rozprowadzana dalej. Mówimy wtedy o wodociągach ciśnieniowo-grawitacyjnych, wykorzystujących wieże ciśnień. Polegają one na sile grawitacji. Jak konkretnie działają?
W systemie naczyń połączonych, którym są wodociągi, ciecz jednorodna zawsze zatrzymuje się na takim samym poziomie. Jeżeli znajdziecie rurę w kształcie litery „U”, spróbujcie nalać wodę do jednego z otworów. Wysokość tafli będzie taka sama w obu połączonych odnogach.
W przypadku wodociągów oznacza to tyle, że długość rur oraz fakt, że niekiedy unoszą się w górę, nie ma znaczenia. Jeżeli rurociąg znajduje się niżej niż poziom wody w głównym zbiorniku, po odkręceniu kranu zacznie lecieć z niego woda. Jeżeli więc chcecie podłączyć się do sieci na dwunastym piętrze, wieża ciśnień musi być choć odrobinę wyższa, a tafla – położona wyżej niż kran.
Budowanie wież nie zawsze jest możliwe lub opłacalne, toteż w wodociągach wykorzystuje się także zautomatyzowane pompy. Aby utrzymywać równe ciśnienie na całej długości rurociągu, na poszczególnych odcinkach są stosowane hydrofory. To małe zbiorniki z pompami, które wtłaczają wodę i podnoszą ciśnienie, gdy czujnik wykryje, że opadło poniżej ustalonego poziomu. Zestawy hydroforowe, gromadzące wodę „na zapas” i utrzymujące równe ciśnienie, są często wykorzystywane w domach jednorodzinnych.
Jak biegną rurociągi?
Sieć wodociągowa może być skonstruowana na trzy sposoby. W sieci promienistej główny przewód tranzytowy rozgałęzia się na kolejne odnogi, a te na kolejne – doprowadzające wodę do poszczególnych budynków. Wadą tego rozwiązania jest fakt, że zakręcenie wody na wczesnym odcinku sprawi, że dopływ zostanie odcięty do całej reszty odbiorców.
W sieci pierścieniowej woda płynie w obiegu zamkniętym, to znaczy krąży w rurach łączących się na różnych odcinkach. Nawet jeśli jeden z tych odcinków zostanie zamknięty, woda wciąż będzie dopływać z innych kierunków.
Zwykle stosuje się sieć mieszaną, która na niektórych odcinkach wykorzystuje budowę promienistą, na innych – pierścieniową.
Skąd się bierze ciepła woda w kranie?
Za ogrzewanie wody użytkowej odpowiadają węzły cieplne, czyli urządzenia znajdujące się w jednym z pomieszczeń w budynku lub w osobnych budynkach. Ich zadaniem jest rozdzielanie ciepła przesyłanego z elektrociepłowni do poszczególnych odbiorców. To tam woda z wodociągów jest ogrzewana do 55-60 stopni Celsjusza, a następnie trafia do kranów. Pojedynczy węzeł może obsługiwać jeden lub wiele budynków.
Jak działa kran?
Odkręcenie tradycyjnego kranu z kurkami powoduje „odkorkowanie” rury z wodą pod ciśnieniem. Działa to podobnie, jak odkręcenie trzymanej szyjką do dołu butelki, choć ciśnienie w rurach jest znacznie większe. Im dłużej kręcimy zaworem, tym większa jest szczelina, przez którą wydostaje się woda, i tym więcej wylatuje jej z kranu.
Nieco inaczej działa bateria jednouchwytowa. W jej środku znajdują się szczelnie przylegające do siebie krążki. Jeden z nich wyposażony jest w otwory. Odchylenie „dźwigni” powoduje przesunięcie jednego z krążków i odsłonięcie kanałów z zimną albo ciepłą wodą. Im dalej odchylimy rączkę, tym większa będzie szczelina – i tym silniejszy strumień.
Poruszając uchwytem w lewo lub w prawo, przesuwamy krążek z otworami, który zasłania lub odsłania kanały z wodą. Tym samym decydujemy, z którego wypływa więcej wody: z ciepłego, z zimnego, czy z obu naraz. Dzięki temu możemy regulować temperaturę. Nie takie skomplikowane, prawda?