Naturalny obieg wody - od chmur po oceany

W przyrodzie nic nie dzieje się przypadkiem, a woda to przykład doskonale działającego obiegu zamkniętego. Wszystko startuje, gdy promienie słoneczne ogrzewają powierzchnię oceanów, jezior i lądów. Pod wpływem ciepła woda przechodzi w stan pary wodnej i przenika do atmosfery.

Kiedy para wodna trafia w chłodniejsze warstwy atmosfery zaczyna się skraplać. Niewidzialna mgiełka transformuje w drobniutkie kropelki, które łączą się ze sobą, tworząc chmury. To właśnie na tym etapie kształtują różne formacje atmosferyczne – od lekkich, wysokich cirrusów po potężne cumulonimbusy. W ekstremalnych przypadkach, gdy temperatura w górnych partiach chmur jest bardzo niska, dochodzi do formowania kryształków lodu.

Gdy zawartość wody w chmurach osiąga krytyczny poziom, rozpoczyna się opad. Część deszczu wsiąka w glebę i zasila wody gruntowe. Część spływa do rzek, jezior i ostatecznie do oceanów, a tam cały proces parowania zachodzi od nowa. Znaczna część wody wyparowuje również bezpośrednio z powierzchni ziemi, by powrócić do atmosfery w formie pary. W ten sposób cykl się zamyka – woda krąży nieustannie. Proces bezcenny z punktu widzenia życia na Ziemi.

W mieście deszcz ma trudniej. Ze względu na intensywną zabudowę, większość wody opadowej nie ma szans wsiąkać w ziemię. Zamiast tego spływa po nieprzepuszczalnych powierzchniach, zbierając rozmaite zanieczyszczenia.

W wielu miastach funkcjonują oddzielne sieci kanalizacyjne: jedna przeznaczona do odprowadzania ścieków bytowych, a druga do wód opadowych. Dzięki temu woda deszczowa może być przekierowana bezpośrednio do zbiorników retencyjnych, czasem po niewielkim oczyszczaniu mechanicznym. Jednak nie zawsze występuje taki układ. W wielu rejonach mamy do czynienia z kanalizacją ogólnospławną, która transportuje zarówno ścieki komunalne, jak i wody opadowe do oczyszczalni. W okresach intensywnych opadów przeciąża systemy, powodując zalania.

Jak skuteczne wykorzystać deszczówkę? Trzeba spowolnić odpływ wody z terenów zurbanizowanych – służą temu choćby zbiorniki retencyjne i ogrody deszczowe. Takie rozwiązania pomagają regulować poziom wód gruntowych, a przy okazji filtrują wodę w naturalny sposób. Kiedy jednak intensywne deszcze padają przez dłuższy czas, nawet najbardziej zaawansowana infrastruktura będzie niewystarczająca.

W konsekwencji część wód burzowych, zanim dotrze do rzek i kanałów, musi przejść przez proces wstępnego oczyszczenia – zwykle w tzw. osadnikach deszczowych lub specjalnych komorach retencyjnych. Większe zanieczyszczenia opadają, a tłuszcze i oleje oddzielają na powierzchni. Potem, w zależności od projektu sieci miejskiej, woda trafia do dalszego oczyszczania (jeśli sieć jest połączona) albo zostaje wypuszczona do rzeki lub kanału.

To wszystko ma znaczenie dla miejskiej gospodarki wodnej i globalnego cyklu hydrologicznego. Kiedy woda przedostała się już do rzek i zbiorników, płynie dalej z resztkami miejskich zanieczyszczeń. Później te same zbiorniki wykorzystywane są jako źródło wody pitnej dla innych regionów.

Pobór wody surowej - rzeki, jeziora, wody gruntowe

Zanim woda trafi do naszych kranów, przechodzi długą drogę. Najczęściej pobierana z rzeki, jeziora albo wód gruntowych. Te ostatnie, zgromadzone w warstwach wodonośnych są czyste, choć niekiedy zawierają zbyt wysokie stężenie naturalnych minerałów.

Pobór wody z rzek i jezior wymaga uwzględnienia wielu czynników. Należy obserwować sezonowe wahania przepływów rzek (np. niski poziom wody latem), zanieczyszczenia pochodzące z rolnictwa i przemysłu a nawet zrzuty ścieków komunalnych. Im źródło bardziej podatne na wahania zanieczyszczeń, tym więcej energii i kosztów poniesiemy w dalszych etapach uzdatniania.

Wody podziemne, czerpane przez studnie głębinowe też nie zawsze są stabilne. Czasem zbyt wysoka twardość powoduje osady kamienia w rurach i urządzeniach domowych. Z drugiej strony, twarda woda to źródło wapnia i magnezu.

Dlaczego nie wykorzystujemy wód opadowych bezpośrednio jako wody pitnej? Owszem, istnieją systemy zbierania wody deszczowej do celów gospodarczych (np. spłukiwanie toalet, podlewanie ogrodu), ale przetworzenie jej na wodę zdatną do picia jest nieopłacalne w masowej skali. Deszczówka jest narażona na szybkie zanieczyszczenie chemiczne (spływy z dachów, zanieczyszczenia w powietrzu) oraz mikrobiologiczne.

Niezależnie od wybranego źródła, trzeba monitorować skład wody surowej. Odpowiednie służby (np. w Polsce – przedsiębiorstwa wodociągowe podlegające nadzorowi Sanepidu) sprawdzają, czy pobierana woda nie zawiera niebezpiecznych substancji, bakterii i wirusów. Każde przekroczenie norm wymaga podjęcia działań korygujących, co czasem skutkuje np. chwilowym podwyższeniem dawki chloru.

Kiedy już woda surowa trafia do zakładu uzdatniania, przechodzi przez szereg etapów usuwania zanieczyszczeń fizycznych, chemicznych i biologicznych. Choć szczegóły zależą od lokalnych warunków i jakości ujęcia, można wyróżnić kilka uniwersalnych etapów.

1. Wstępne oczyszczanie
   Na samym początku kraty i sita zatrzymują większe zanieczyszczenia. Niektóre obiekty posiadają również komory grawitacyjne.

2. Koagulacja i sedymentacja
   Środki koagulujące łączą drobne, rozproszone zanieczyszczenia w większe aglomeraty (tzw. kłaczki), które szybciej opadają na dno osadnika.

3. Filtracja
   Po sedymentacji przychodzi czas na filtrowanie, zwykle w specjalnie przygotowanych złożach piaskowo żwirowych.

4. Dezynfekcja
   Kiedy woda jest już niemal krystalicznie czysta, należy wyeliminować ewentualne bakterie, wirusy i grzyby. Najpopularniejszą metodą jest chlorowanie, choć coraz częściej ozonowanie lub promieniowanie UV.

5. Dystrybucja
   Na końcu woda trafia do zbiorników lub wież ciśnień, skąd jest rozprowadzana siecią wodociągową do odbiorców. W wielu nowoczesnych instalacjach monitoring jakości odbywa się nieprzerwanie, a pomiary parametrów (mętność, stężenie chloru) są przesyłane do systemów sterowania w czasie rzeczywistym.

Cały proces przypomina pracę wielkiej fabryki. Surowcem jest woda z natury, a produktem – czysta, bezpieczna woda pitna. Wymaga ogromnych nakładów inżynieryjnych, technologicznych i finansowych. Wszystko po to abyśmy mogli odkręcić kran i napić się wody bez obaw o zdrowie.

Domowe filtry - po co dodatkowa filtracja?

Woda z kranu najczęściej spełnia rygorystyczne normy bezpieczeństwa. Mimo to filtrujemy ją w celu poprawy walorów smakowych i zapachowych. Czasem przeszkadza intensywny aromat chloru, używanego w stacjach uzdatniania jako środek dezynfekcyjny. W pewnych regionach woda jest wyjątkowo twarda, a użytkownicy odczuwają dyskomfort związany z osadem kamienia w czajniku.

Domowe filtry do wody występują w kilku podstawowych wariantach. Jednym z najbardziej popularnych jest dzbanek filtrujący. Węgiel aktywny i żywica jonowymienna usuwają część związków odpowiedzialnych za nieprzyjemny posmak i wysoką twardość. Dzbanek jest stosunkowo tani i prosty w obsłudze, a wymaga jedynie okresowej wymiany wkładu. Kolejną opcją są filtry przepływowe montowane bezpośrednio w kuchni pod zlewem.

Jeszcze bardziej zaawansowanym rozwiązaniem jest tzw. odwrócona osmoza. Woda przechodzi przez półprzepuszczalną membranę, zatrzymującą zdecydowaną większość substancji rozpuszczonych, w tym metale ciężkie a nawet niektóre mikroorganizmy. Jednak odwrócona osmoza usuwa również pożądane minerały, zostaje jałowa i pozbawiona naturalnego smaku woda. Dla niektórych to zaleta, dla innych – wada, w zależności od oczekiwań.

Po co więc filtrować wodę, skoro wodociągi robią to za nas? W dużej mierze chodzi o komfort – smak bez chlorków i nadmiernej twardości oraz pewność, że ewentualne resztki zanieczyszczeń (np. z nieidealnej sieci wodociągowej) zostały dodatkowo zatrzymane. Dochodzi kwestia ekologiczna: zamiast masowo kupować wodę butelkowaną w plastiku, wybierajmy filtrowanie. W ten sposób ograniczymy ilość odpadów i jednocześnie oszczędzimy pieniądze.

Jak zaoszczędzić wodę i dbać o jej jakość?

Choć duża część wysiłków związanych z ochroną i uzdatnianiem wody spoczywa na administracji i firmach wodociągowych, my sami też możemy zrobić wiele. Wbrew pozorom oszczędzanie wody to nie tylko kwestia niższych rachunków – ma istotny wpływ na cały bilans hydrologiczny, a tym samym na poziom zbiorników i stopień zanieczyszczenia.

Niektórym wydaje się, że kilka litrów dziennie nie robi różnicy. Jednak w skali globalnej to da rewolucyjny efekt. Wystarczy choćby wspomnieć o naprawianiu cieknących kranów. Pozornie niewielki wyciek to utrata setek litrów wody. Podobnie z prysznicem – skrócenie go o minutę czy dwie znaczy wiele przy codziennym użytkowaniu.

W ogrodach i na działkach korzystajmy z wody deszczowej. Deszczówka jest zazwyczaj miękka, więc lepiej służy kwiatom i warzywom niż kranówka przepełniona minerałami. W miastach coraz częściej propaguje się ideę ogrodów deszczowych i zielonych dachów, które spowalniają spływ wody i umożliwiają jej częściowe wsiąkanie w glebie.

Nie wyrzucajmy szkodliwych substancji do zlewu i toalety. Resztki farb, olejów silnikowych, lekarstw powinny trafiać do specjalnie wyznaczonych miejsc utylizacji. W przeciwnym razie nawet najnowocześniejsza oczyszczalnia ścieków nie poradzi sobie z groźnymi związkami.

Krótka lista prostych metod na oszczędzanie wody:

• Szybsze prysznice zamiast długich kąpieli.

• Naprawianie cieknących kranów i spłuczek.

• Korzystanie z deszczówki do podlewania.

• Odpowiedzialne pranie i zmywanie, przy pełnym załadunku.

• Zakręcanie podczas mycia zębów czy golenia.