MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PEDAGOGICKÁ FAKULTA

MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PEDAGOGICKÁ FAKULTA

Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání

Úprava pitné vody - učební opora Bakalářská práce

Brno 2014

Vedoucí bakalářské práce:

Vypracoval:

Mgr. Tomáš Miléř, Ph.D.

Radek Šikula

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci Úprava pitné vody - učební opora zpracoval samostatně pod odborným vedením Mgr. Tomáše Miléře, Ph.D. a použil jen prameny uvedené v seznamu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena na Masarykově univerzitě v Brně v knihovně Pedagogické fakulty a zpřístupněna ke studijním účelům V Brně dne:

Radek Šikula

………………………….

…………………………. 2

Poděkování Děkuji vedoucímu bakalářské práce panu Mgr. Tomáši Miléřovi, Ph.D. za odborné vedení, cenných rad při konzultacích a jeho trpělivosti při tvorbě mé bakalářské práce.

3

Anotace Předmětem bakalářské práce je voda, jakoţto důleţitý prvek pro ţivot člověka na planetě. Ke svému ţivotu člověk potřebu vodu jako zdroj hlavní tekutiny, kterou si musí nejprve upravit na vodu pitnou. První části bakalářské práci si přiblíţíme vodu jako takovou a její legislativní vymezení v ČR. Hlavní část se zaměří na úpravu pitné vody a druhy úpravy pitné vody. V praktické části je proveden průzkum na vybraných středních školách v ČR, Jihomoravský kraj, a to u učitelů a ţáků, se zaměřením k pitné vodě.

Annotation The object of the Bachelor´s Thesis is water, as an important element for human life on the planet. People need water in their as the main source of fluid, which has to be first adjusted to drinking water. The first part of my bachelor´s thesis focuses on water itself and its legislative definition in the Czech Republic. The main part will focus on the adjustment of drinking water and its methods. The empirical part is based on a survey conducted on selected high schools in the Czech Republic, in the South Moravian region, the respondents were teachers and students focusing on drinking water.

Klíčová slova filtr, kurikulum, odborné vzdělávání, pitná voda, spotřebitel, učební opora, úprava vody, zdroje podzemní a povrchové vody

Keywords filter, curriculum, professional education, drinking water, consumer, study support, water treatment, sources of groundwater and surface water

4

Obsah 1. Úvod .......................................................................................................................... 8 2. Zdroje vody ............................................................................................................. 10 2.1 Druhy vodních zdrojů ........................................................................................ 10 2.2 Podzemní voda ................................................................................................... 10 2.3 Povrchová voda .................................................................................................. 11 2.4 Způsoby odběru vody......................................................................................... 12 2.5 Kontrolní otázky ................................................................................................ 13 3. Pitná voda v zákonech............................................................................................. 14 3.1 Vodní zdroj a ochranná pásma ........................................................................... 14 3.2 Kontrola jakosti vodních zdrojů ......................................................................... 16 3.3 Kvalita pitné vody .............................................................................................. 17 3.4 Ukazatelé pitné vody.......................................................................................... 17 3.5 Hygienické poţadavky na vodu ......................................................................... 19 3.6 Doprava pitné vody ............................................................................................ 20 3.7 Radioaktivní látky ve vodě ................................................................................ 21 3.8 Kontrolní otázky ................................................................................................ 21 4. Úprava vody ............................................................................................................ 22 4.1 Způsoby úpravy vody......................................................................................... 23 4.2 Rozdělení způsobů úpravy dle zdroje vody ....................................................... 24 4.3 Kontrolní otázky ................................................................................................ 24 5. Úprava povrchové vody .......................................................................................... 25 5.1 Mechanické předčištění...................................................................................... 25 5.2 Preoxidace .......................................................................................................... 26 5.3 Číření.................................................................................................................. 27 5.4 Filtrace ............................................................................................................... 28 5

5.5 Adsorpce ............................................................................................................ 30 5.6 Dezinfekce ......................................................................................................... 31 5.7 Stabilizace .......................................................................................................... 33 5.8 Flotace ................................................................................................................ 34 5.9 Fluorizace ........................................................................................................... 35 5.10 Kontrolní otázky .............................................................................................. 35 6. Úprava podzemní vody ........................................................................................... 36 6.1 Odkyselování ..................................................................................................... 36 6.2 Odţelezování a odmanganování ........................................................................ 37 6.3 Odstraňování vápníku a hořčíku ........................................................................ 38 6.4 Deionizace a demineralizace .............................................................................. 38 6.5 Desorpce............................................................................................................. 39 6.7 Iontová výměna .................................................................................................. 39 6.8 Kontrolní otázky ................................................................................................ 39 7. Praktická část .......................................................................................................... 40 7.1 Učební opora ...................................................................................................... 40 7.2 Pouţitá literatura v bakalářské práci .................................................................. 40 7.3 Vybrané střední školy ........................................................................................ 42 7.4 Obsahové zaměření otázek................................................................................. 43 7.5 Otázky a odpovědi ţáků - vyhodnocení dotazníku ............................................ 46 7.5.1 Otázka č. 1 aţ č. 6 ........................................................................................... 46 7.5.2 Otázka č. 7....................................................................................................... 47 7.5.3 Otázka č. 8....................................................................................................... 48 7.5.4 Otázka č. 9....................................................................................................... 50 7.5.5 Otázka č. 10..................................................................................................... 52 7.5.6 Otázka č. 11..................................................................................................... 54 7.5.7 Otázka č. 12..................................................................................................... 55 6

7.5.8 Otázka č. 13..................................................................................................... 57 7.5.9 Otázka č. 14..................................................................................................... 59 7.5.10 Otázka č. 15 .................................................................................................. 61 7.5.11 Otázka č. 16 .................................................................................................. 63 7.5.12 Otázka č. 17 .................................................................................................. 65 7.5.13 Otázka č. 18 .................................................................................................. 66 8. Učební materiál ţáků středních škol ....................................................................... 68 8.1 Internetový portál Ekoškola ............................................................................... 68 8.2 Anorganická technologie ................................................................................... 68 8.3 Technologie anorganických látek ...................................................................... 69 8.4 Chemická technika ............................................................................................. 69 8.5 Základy ekologie ................................................................................................ 70 8.6 Biologie pro gymnázia ....................................................................................... 70 9. Závěr ....................................................................................................................... 71 10. Pouţitá literatura ................................................................................................... 73 11. Přílohy ................................................................................................................... 76 11.1 Příloha č.1 ........................................................................................................ 76

7

1. Úvod "Kdo jí ovoce, má při tom myslet na ty, kdo vypěstovali ovocné stromy. Kdo pije vodu, má myslet na pramen". Asijské přísloví(26) Věci v dnešním světě bereme jako automatickou věc, a málokoho zajímá, odkud jsou, kdo je vyrobil, kdo je dovezl. Prostě něco potřebuji a mám jen naučené, kde potřebnou věc dostanu. Je to škoda, ţe postupným dospíváním a získáváním statutu dospělého člověka se vytrácí ta dětská zvídavost se ptát, proč je to tak a ne jinak. Tak pojďme to změnit, buďme tím zvídavým dítětem a zkoumejme svět věcí okolo nás. V této práci si budeme povídat o běţné a přesto nejpotřebnější věci na světě, a to o vodě. Ano o vodě. O vodě, se kterou se ráno umyji, kterou si uvařím na čaj, kávu, ve které si vykoupu, se kterou zaliji květiny nebo, kterou jiţ přijímám v různé podobě pochutin. O vodě, o takové běţné věci v dnešní době, a přesto má pro nás veliký a zásadní význam. Na příjmu vody a jejím dostatku závisí jak naše zdraví, tak i náš ţivot a ţivot mnohých ostatních zvířat a rostlin. Jsme tvoření vodou jako kaţdá jiná ţivá hmota na zemi. Voda na zemi je nejrozšířenější, ale i nejzajímavější chemickou sloučeninou. Voda se na zemi vyskytuje jak v kapalné, tak i plynné a pevné podobě. Člověk potřebuje pro svůj ţivot vodu, která má určité vlastnosti. Na zemi jsou určité zdroje vody, kdy tato voda se můţe pouţívat ihned k lidské spotřebě. A zde se jiţ můţeme ptát: "Skutečně se dá pouţití tato voda? Jaké další látky voda obsahuje? Můţu se napít z řek, z rybníka? Proč uprostřed louky je oplocená studna s nápisem vodárenský objekt? Slyšel jsem slova tvrdá voda, co to je? Proč se na skle při umytí v myčce tvoří povlak? Proč se voda musí upravovat? Jaký obsah látek ve vodě je pro člověka vyhovující?" Zde vidíme, ţe si můţeme pokládat jednoduché, přitom základní, otázky na téma voda a známe na všechny odpověď? Pokud ne, nevadí. V této práci "Úprava pitné vody - učební opora" si na své základní otázky o vodě zkusíme nalézt odpověď. Práce je pojata jako základní a stručný, přitom přehledný text. Je určený nejen pro ţáky škol, hlavně pro ţáky středních škol, ale i pro ty, kteří se o toto téma zajímají a chtějí tak získat základní a v současné době aktuální informace o vodě a její úpravě. V teoretické části této práce ve druhé kapitole se budu věnovat zdrojům vody, kdy jako zdroj surové vody v České republice pouţíváme podzemní a povrchové vody. 8

U těchto zdrojů uvedu jejich charakteristiku, jak se získává voda ze zdrojů a také porovnám sloţení zdrojů vody, od kterého pak závisí její úprava na vodu pitnou. Pitná voda a její zdroj musí splňovat plno poţadavků spotřebitelů, ale i právních norem. O normách bude třetí kapitola této práce. Zdroj vody, který je určený pro úpravu vody na vodu pitnou, podléhá kontrole a určitému druhu sledování. Zdroj pitné vody proto musí splňovat určité předpoklady a také určité hodnoty látek ve vodě obsaţené, kdy toto je ošetřeno příslušným legislativním vymezením. Na základě výši spotřeby pitné vody, která je místně, republikově a v jiných zemích značně rozdílná, jsou stanoveny hygienické poţadavky na kvalitu pitné vody, která v současné době musí být i v souladu s normami Evropské unie(EU), neboť Česká republika je také členem EU. Ve čtvrté kapitole této práce je popsána úprava vody a co to vlastně úprava vody je. Zmíněny jsou zde také typy úpravy vody a způsoby úpravy vody, které máme mechanický, chemický, fyzikálně-chemický způsob a biologický. V závěru kapitoly je rozdělena úprava vody dle zdrojů vody, který máme podzemní a povrchovou. Způsoby úpravy se vhodně kombinují tak, aby byla dosaţena poţadovaná jakost vody. Jednotlivé způsoby úpravy povrchové vody jsou stručně popsány v páté kapitole. Převáţně se jedná o tyto způsoby - mechanické předčištění, preoxidace, číření, filtrace, adsorpce, dezinfekce, stabilizace, flotace a fluorizace. V šesté kapitole této práci jsou popsány způsoby úpravy podzemní vody. Popsány jsou následující způsoby - odkyselování, odţelezování a odmanganování, odstraňování vápníku a hořčíku, deionizace a demineralizace, desorpce a iontová výměna. V teoretické části této práce jsou u jednotlivých kapitol vţdy kontrolní otázky vztahující k danému tématu. Určitě po přečtení jednotlivých kapitol vyvstanou další otázky, na které jiţ zde nenaleznete odpověď, ale dle seznamu literatury určitě najdete příslušnou publikaci či internetový zdroj, kde svoji zvídavost nasytíte. Ve druhé a to praktické části této bakalářské práce budou shrnuty informace k tématu úprava vody. Dále zde jsou shrnuty studijní materiály, ze kterých se v současné době učí ţáci na středních školách. Na vybraných školách byl ţákům předloţen dotazník, mající vztah k úpravě pitné vody a do jaké míry mají znalosti o úpravě pitné vody. V závěru práce se pokusím osvětlit, proč tato práce, hlavně učební opora, vznikla.

9

2. Zdroje vody 2.1 Druhy vodních zdrojů Za zdroj vody pro pitnou vodu a její úpravu můţeme povaţovat takový zdroj, který nejen svým objemem, ale v prvé řadě jiţ svým obsahem a koncentrací závadných sloţek v něm obsaţených bude odpovídat takovýmto specifikacím. Za takový zdroj je ve větší míře povaţován zdroj přírodní. Tento se dále dělí na dva druhy: a) zdroj podzemní vody, b) zdroj povrchové vody. Dalším kritériem pro posouzení vhodnosti zdroje se povaţuje investiční, provozní a dopravní náklady s ohledem na lokální podmínky zaměřené také na zabezpečení ochrany jakosti vody a k moţnému znečistění. [Slavíčková, K., et al., 2006]

2.2 Podzemní voda Jiţ z názvu je zřejmé, ţe jde o vodu, která se nachází pod zemským povrchem. Pod zemským povrchem horninové prostředí utváří podmínky pro vodu. Voda zde proudí nebo se shromaţďuje v horninách. V kaţdém případě typ horniny ovlivňuje sloţení vody, která můţe být ještě ovlivněna průsakem povrchové nebo atmosférické vody, kondenzací vodních par v půdě a také kondenzací vodních par z magmatu. Voda pocházející z větších hloubek má malé mnoţství organických látek a na druhé straně můţe tato voda obsahovat větší mnoţství minerálů (převáţně z velkých hloubek), solí, volný oxid uhličitý, ţelezo, mangan a také tato voda má stálou teplotu. Vše závisí na lokalitě zdroje a typu horniny. Hlavním ukazatelem sloţení látek ve vodě je vápník, hořčík, sodík, draslík, hydrogenuhličitan, chlorid a síran. Pokud jsou zvýšeny formy dusíku ve vodě, můţeme mluvit o znečistění vody, kdy toto má za následek fekální znečistění, hnojení, odpadní vody. Dle typu sloţení látek ve vodě je pak stanovena metoda úpravy vody na vodu pitnou. [Slavíčková, K., et al., 2006]

10

2.3 Povrchová voda Pokud zde budeme mluvit o povrchové vodě, budeme mít na mysli takovou vodu, která se vyskytuje na zemském povrchu. Tuto vodu můţeme ještě rozdělit na: stojatou - přehrady, jezera, vodní nádrţe, tekoucí - potoky, řeky. Na rozdíl od podzemní vody sloţení a vlastnosti vody je proměnlivé nejen v celé délce a šířce toku, ale také v rámci celého roku. Oproti podzemní vodě povrchová voda obsahuje málo oxidu uhličitého (v zimním období bývá vyšší), má proměnlivou teplotu, má vyšší obsah kyslíku, vyšší koncentraci organických látek, niţší mineralizace, chloridy, sírany a chemické sloţky se vyskytují v oxidované formě (niţší obsah ţeleza a manganu). Výskyt organických látek má v povrchové vodě přirozený (např. metabolity činnosti vodních organismů) a antropogenní (např. průmyslové, splaškové odpaní vody) původ. Odpadní vody společně se s plachy ze zemědělsky vyuţívané půdy můţou mít za následek zvýšení obsahu dusíkatých látek v povrchové vodě. Hlavní rozdíly mezi podzemní a povrchovou vodou můţeme srovnat v Tabulce č. 1.1. [Slavíčková, K., et al., 2006] Tabulka č.1.1 Charakteristika

Povrchová voda

Podzemní voda

Teplota

Značné kolísání

Relativně stálá

Barva a zákal

Jíl, řasy, humin. látky

Rozpuštěné látky, kovy

Rozpuštěné látky

Časté změny

Konstantní (vyšší neţ povrchová voda)

Fe, Mn

Většinou nejsou ( jen u dna)

Běţný výskyt

Agresivní CO2

Obvykle ţádný

Často vysoký obsah

H2S

Obvykle ţádný

Občasný výskyt

Ve znečištěných vodách

Výskyt, ale bez IH

NO3-

Obsah nízký

Vysoký obsah při znečištění

Si

Obsah nízký

Obsah často vysoký

Mikroznečištění

Nepravidelný výskyt

Většinou ţádný výskyt

Ţivé mikroorganismy

Bakterie, viry,…

Ţelezité bakterie

NH4

+

11

Chlorované uhlovodíky

Nepravidelný výskyt

Častý výskyt

Eutrofní charakter

Často, vzrůstá s teplotou

Ne

KNK4,5

Nízké hodnoty

Vysoké hodnoty

pH

6 - 8, 5, výjimečně 4,0

6-7

Tabulka č. 1.1: Hlavní rozdíly povrchové a podzemní vody: Slavíčková, K., et al., 2006

2.4 Způsoby odběru vody Voda, která je určená k úpravě na vodu pitnou, tak nějakým způsobem ji musíme získat a také dopravit na předem určené místo. Jedná se o dopravu vody ze zdroje nacházející se pod zemským povrchem či na povrchu, k úpravně vody. Můţeme zde hovořit o těţení vody nebo o odběru vody takovém, ale přesný a odborný název je jímání vody. Jímání vody, ať uţ podzemní či povrchové, nám umoţňují objekty k tomu určené. Jedná se o jímací zařízení, která musí splňovat jednoduchý a ekonomický provoz a při tom musí dbát na to, aby nedošlo ke zhoršení kvality dopravované vody. Tyto objekty se navrhují tak, aby tedy byly co nejvýhodnější, přitom se také zohledňuje výše spotřebované vody, moţné rozšíření zdroje či jímacího objektu samotného, pokud moţno za stávajících podmínek. Jelikoţ se jedná o objekty, které jsou důleţitého charakteru pro obyvatelstvo, musí být i zabezpečeny pro neţádoucí vstup nepovolaným osobám. [Slavíčková, K., et al., 2006] Rozdělení jímání dle zdroje vody: 1) Jímání podzemní vody 2) Jímání povrchové vody Za jímací objekty pro podzemní vodu povaţujeme: jímací objekty vertikální, o studny, o trubní (vrtané), o jehlové, o šachtové (kopané a spouštěné), jímací objekty horizontální, o jímací zářezy, 12

o galerie, o štoly, jímací objekty plošné - pramenní jímky, a objekty kombinované (např. horizontální vrty se šachtovou studnou). Jímací objekty pro povrchovou vodu: objektem je vodní nádrž, o věţová, o plovoucí, o nade dnem, o břehová, o sdruţená, objektem je vodní tok, o dnové, o břehové, o jezové.

2.5 Kontrolní otázky 1. Vyjmenujte zdroje vody určené pro úpravu pitné vody? 2. Vyjmenujte hlavní ukazatele sloţení látek podzemní vody? 3. Vyjmenujte rozdíly mezi povrchovou a podzemní vodou? 4. Co je to jímání a co se musí při tomto zohlednit? 5. Uveďte, které objekty pouţíváme při jímání podzemní vody a které při jímání povrchové vody?

13

3. Pitná voda v zákonech Předchozí kapitole jsme se zmínili o zdroji vody určenou pro úpravu pitné vody. Kaţdý takový zdroj vody, který je určený pro úpravu vody na vodu pitnou, podléhá kontrole a určitému druhu sledování. Zdroj pitné vody proto musí splňovat určité předpoklady a také určité hodnoty látek ve vodě obsaţené, kdy toto je ošetřeno příslušným legislativním vymezením. Na základě výši spotřeby pitné vody, která je místně, republikově a v jiných zemích značně rozdílná, jsou stanoveny hygienické poţadavky na kvalitu pitné vody.

3.1 Vodní zdroj a ochranná pásma Zdroje vody, které jsou určeny pro úpravu vody na vodu pitnou, se zaobírá vyhláška Ministerstva ţivotního prostředí č. 137/1999 Sb., ze dne 10. 6. 1999, kterou se stanoví seznam vodárenských nádrţí a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů(5). Touto vyhláškou se stanoví ochranná pásma pro zdroje vody. Ochranná pásma jsou důleţitá proto, aby u určených zdrojů vody nedocházelo k nadměrnému přirozenému znečišťování či znečišťování způsobené civilizačním faktorem, a to jak u povrchových tak i podzemních vod. Ve vodě se často objevují látky jako jsou např. tenzidy, fenoly, pesticidy, těţké kovy, radioaktivní látky, kancerogenní aromatické sloučeniny a jiné látky, které jiţ při nízké koncentraci ve vodě způsobují nepouţitelnost zdroje vody. Dle uvedené vyhlášky(5) jsou určeny tyto dvě ochranná pásma: "Ochranné pásmo prvního stupně se stanoví jako souvislé území: a) u vodárenských nádrží uvedených v příloze a u dalších nádrží určených výhradně pro zásobování pitnou vodou pro celou plochu hladiny nádrže při maximálním vzdutí rozšířenou o pruh o minimální šířce 50 m nad maximální kótu vzdutí podél celé nádrže, podle potřeby i v účelném rozsahu podél vybraných přítoků nádrže, b) u ostatních nádrží s vodárenským využitím s minimální vzdáleností hranice jeho vymezení na hladině nádrže 100 m od odběrného zařízení, c) u vodních toků 14

1. se vzdutím na břehu odběru minimálně v délce 200 m nad místem odběru proti proudu, po proudu k hraně vzdouvacího objektu a šířce ochranného pásma 15 m, ve vodním toku zahrnuje minimálně jednu polovinu jeho šířky v místě odběru, 2. bez vzdutí na břehu odběru minimálně v délce 200 m nad místem odběru proti proudu, po proudu do vzdálenosti 50 m od místa odběru a šířce ochranného pásma 15 m, ve vodním toku zahrnuje minimálně jednu třetinu jeho šířky v místě odběru, d) u zdrojů podzemní vody s minimální vzdáleností hranice jeho vymezení 10 m od odběrného zařízení, Vodohospodářský orgán může stanovit ochranné pásmo prvního stupně v rozsahu menším, než je uveden v odstavci 1 písm. a) až d), po projednání s Ministerstvem životního prostředí." "Ochranné pásmo druhého stupně se stanoví vně ochranného pásma prvního stupně; může být tvořeno jedním souvislým nebo více od sebe oddělenými územími v rámci hydrologického povodí nebo hydrogeologického rajónu. Vodohospodářský orgán může ochranné pásmo druhého stupně, je-li to účelné, projednávat i stanovovat postupně po jednotlivých územích. Ochranné pásmo druhého stupně se nestanoví v případech, kdy území ochranného pásma prvního stupně v daných místních podmínkách dostatečně zajišťuje ochranu vydatnosti, jakosti nebo zdravotní nezávadnosti vodního zdroje."

Obrázek č.1: Tabulka II. ochranného pásma(17) 15

Pokud byla některá vodní nádrţ prohlášena za vodní zdroj s odběrem surové vody pro úpravu na vodu pitnou, není v této nádrţi dovoleno koupání osob a provozování lodní dopravy. Za zmínku zde stojí uvést, ţe jako nejbliţší povrchový vodní zdroj pro pitnou vodu pro město Brno v okolí města Brna je vodní nádrţ Vír. Z vyhlášky(5) zjistíme, ţe vodní nádrţ Vír se nachází na řece Svratce v okrese Ţďár nad Sázavou. Voda z této vodní nádrţe se pak upravuje v úpravně vody Švařec a následně je dopravována do Brna. Město Brno má dále další vodní zdroj a to podzemní vodu z Březové nad Svitavou, která splňuje normy pro pitnou vodu a není ji třeba upravovat k lidské spotřebě(14).

Obrázek č. 2 : Vodní nádrţ Vír(18)

3.2 Kontrola jakosti vodních zdrojů V kapitole 3.1 Vodní zdroj a ochranná pásma jsme si osvětlili podstatu vodního zdroje a ochranného pásma. Pokud máme určený vodní zdroj pro pitnou vodu nebo odběr surové vody za účelem její úpravy na vodu pitnou, musíme tyto vodní zdroje také kontrolovat. Monitorování a kontrola je ošetřena vyhláškou č. 98/2011, ze dne 30. března 2011, o způsobu hodnocení stavu útvarů povrchových vod, způsobu hodnocení ekologického potenciálu silně ovlivněných a umělých útvarů povrchových vod a náleţitostech programů zjišťování a hodnocení stavu povrchových vod(12). Součástí této 16

vyhlášky(12) jsou přílohy, kdy v příloze č. 1 jsou uvedeny poţadavky pro monitoring útvarů povrchových vod v chráněných oblastech a pro pitnou vodu platí odstavec 1. V 1 odstavci je uvedeno, ţe "V rámci monitoringu území vyhrazených pro odběr vody pro lidskou spotřebu se monitorují všechny zdroje povrchových vod, kde odběr vody činí více než 10 m3/den nebo zásobují více než 50 obyvatel. Monitorování vod se zajišťuje podle jiných právních předpisů(10). Profily sledování jakosti povrchové vody provozního monitoringu se lokalizují tak, aby byla sledována antropogenní činnost, která může ohrožovat zdroje pitné vody a vést k nedodržení limitů daných jiným právním předpisem(10). Sledování stavu útvarů povrchových vod v těchto oblastech se provádí v souladu s přílohou č. 9 této vyhlášky." V příloze č. 9, uvedené vyhlášky(12) se dozvíme, ţe monitoring se rozděluje na situační, provozní a průzkumný monitoring, kdy kaţdý má své náleţitosti a specifika. Monitoringem se zjišťují ty "ukazatele, které jsou indikativní pro stav každého příslušného kvalitativního ukazatele. Při výběru ukazatelů pro ukazatele biologické kvality je identifikována přiměřená taxonomická úroveň potřebná pro dosažení přiměřené spolehlivosti a přesnosti klasifikace kvalitativních ukazatelů."

3.3 Kvalita pitné vody Legislativní vymezení kvality pitné vody v České republice je dáno vyhláškou Ministerstva zdravotnictví ČR č. 252/2004 Sb., ze dne 22. 4. 2004, kterou se stanoví hygienické poţadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody(6), tato byla pozměněna a doplněna vyhláškou Ministerstva zdravotnictví ČR č. 293/2006 Sb., ze dne 6. 6. 2006(7), kterou byly doplněny hygienické poţadavky na pitnou vodu. V rámci Evropské unie je vyhláška č. 252/2004 Sb.(6) společně s vyhláškou č. 293/2006 Sb.(7) v souladu se Směrnicí Evropské unie 98/83/EC, která stanoví jakost vody určené k lidské spotřebě(4).

3.4 Ukazatelé pitné vody Vyhláška č. 252/2004 Sb.(6) obsahuje základní vymezení pojmů, jaké jsou ukazatelé jakosti pitné a teplé vody a jejich hygienické limity, dále také vymezuje kontroly pitné vody a poţadavky na odběr vzorků a metody rozboru vody a s tím 17

spojené náleţitosti. Důleţitým aspektem mimo vymezené kontroly pitné vody jsou ukazatelé jakosti vody. Jak je uvedeno v § 3 citované vyhlášky "Pitná voda musí mít takové fyzikálně - chemické vlastnosti, které nepředstavují ohrožení veřejného zdraví. Pitná teplá voda nesmí obsahovat mikroorganismy, parazity a látky jakéhokoliv druhu v počtu nebo koncentraci, které by mohly ohrozit veřejné zdraví." Součástí vyhlášky jsou pak přílohy, kde jsou jednotlivé ukazatelé jakosti uvedeny. Zvlášť jsou uvedeny ukazatele fyzikálně - chemických vlastností a zvlášť ukazatele pro mikroorganismy, parazity a látek jakéhokoliv druhu. Pozměněnou vyhláškou č. 293/2006 Sb.(7) došlo právě ke změně a doplnění těchto ukazatelů fyzikálně - chemických vlastností. Jedná se o tyto ukazatele: Legionella pneumophila, počty kolonií při 36 st. C, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, atypická mykobakteria, barva, celkový organický uhlík, chemická spotřeba kyslíku, chlor volný, fosforečnany, oxid chloričitý, pach, pH, teplota, trihalomethany a zákal. V Tabulce č. 1.2 je jejich přehled společně s hodnotami NMH, MH a DH. Hodnoty NMH, MH a DH jsou vysvětleny následovně: NMH - nejvyšší mezní hodnota - jedná se o ukazatele jakosti vody, překročení této hodnoty vylučuje vodu uţít jako vodu pitnou. MH - mezní hodnota - překročením této hodnoty ztrácí voda vyhovující jakost. DH - doporučená hodnota - udává doporučenou hodnotu ukazatele, pod udanou hodnotu by ukazatele neměl klesnout. Tabulka č. 1.2 Č.

Ukazatel

Symbol

Jednotka

_______Limit_______

Typ limitu

Vysvětlivky

MH

1, 2

NMH

1, 3

MH

1

Teplá voda | teplá voda vyrobená z |vyrobená z pitné vody | jiné vody | neţ z pitné | vody 1.

Legionella pneumophila

2.

100

|

100

0

|

0

200

|

300

Legionella pneumophila

3.

KTJ/100 ml

počty

KTJ/100 ml

kolonií

při 36 st.C

KTJ/ml

18

4.

Escherichia coli

5.

Pseudomonas aeruginosa

6.

-

|

0

NMH

1

KTJ/100 ml

-

|

0

MH

1

|

100

MH

1, 4

-

MH

1

atypická mykobakteria

7.

barva

8.

celkový organický uhlík

9.

KTJ/100 ml

chemická spotřeba kyslíku

KTJ/100 ml

-

mg/l Pt TOC

20

|

mg/l

5,0

|

5,0

MH

1, 5

mg/l

3,0

|

5,0

MH

1, 6

CHSKMn

10

chlor volný

mg/l

1,0

|

1,0

MH

1, 7

11

fosforečnany

mg/l

3,5

|

3,5

MH

1, 8

12

oxid chloričityý

mg/l

0,8

|

0,8

MH

1,7

13

pach

MH

1, 9

přijatelný | přijatelný pro

| pro

odběratele|odběratele 14

pH

pH

15

teplota

16

trihalomethany

17

zákal

THM

6,5-9,5

|

6,0-9,5

MH

1, 10

st.C

55

|

55

DH

1, 11

mikrog./l

100

|

100

NMH

1,12

5

|

5

MH

1, 13

ZF(t,n)

Tabulka č. 1.2: Mikrobiologické, biologické, fyzikální, chemické a organoleptické ukazatele teplé vody dle vyhlášky Ministerstva zdravotnictví ČR č. 293/2006 Sb., ze dne 6. 6. 2006(6), kdy součástí tabulky jsou i vysvětlivky k tabulce č. 1.2 nacházející v příloze č.1 v závěru této práce.

3.5 Hygienické požadavky na vodu Hygienickými poţadavky na vodu, ze širšího úhlu, se také zaobírá zákon č. 258/2000 Sb., ze dne 14. července 2000, o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů(9). Tento zákon(9) v §3 vymezuje pitnou vodu jako "veškerou vodu v původním stavu nebo po úpravě, která je určena k pití, vaření, přípravě jídel a nápojů, voda používaná v potravinářství, voda, která je určena k péči o tělo, k čištění předmětů, které svým určením přicházejí do styku s potravinami nebo lidským tělem, a k dalším účelům lidské spotřeby, a to bez ohledu na její původ, skupenství a způsob jejího dodávání." Dále zákon vymezuje postavení osob, ať

19

fyzických či právnických subjektů a jejich práva a povinnosti, nejen v souvislosti s pitnou vodou.

3.6 Doprava pitné vody Distribuce pitné vody je zakotvena v zákoně č. 274/2001 Sb., ze dne 10. července 2001, o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu(10) a o změně některých zákonů, ve znění pozdější změn, předpisů a provádějící vyhlášky(8). Zákon uvádí povinnosti a práva vlastníků vodovodu a kanalizace, technické poţadavky vodovody, poţadavky na jakost vody k úpravě na pitnou vodu a další činnosti s tímto spojené. Úzce s tímto zákonem je spojená vyhláška Ministerstva zdravotnictví ČR č. 409/2005 Sb., ze dne 30. září 2005, o hygienických poţadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody(11). Na základě této vyhlášky se musí posoudit nezávadnost jakéhokoliv materiálu či chemikálie, která má přijít do přímého kontaktu s pitnou vodou. Při distribuci pitné vody se musí pouţít takový materiál, který nemění a neovlivňuje sloţení pitné vody. V domácnosti se dříve pouţívali kovové trubky, které byly pozinkovány. V současné době se jiţ od toho materiálu upustilo, i kdyţ se ještě hojně nachází v domech a v bytových jednotkách. Nyní se pouţívá pro rozvod pitné vody trubky z polyvinylchloridu, nejčastěji však z polypropylenu, který má dobré vlastnosti a také dobrou manipulaci při montáţi. Na přepravu pitné vody na větší vzdálenosti se pouţívá trubek z polyvinylchloridu nebo hadic pryţe v kombinaci s jinými materiály tak, aby vyhovovaly potřebnému tlakovému rozmezí(3).

Obrázek č. 3 : Plastové trubky(19) 20

3.7 Radioaktivní látky ve vodě V neposlední řadě se musíme také zmínit o radioaktivních látkách ve vodě. Radioaktivní látky, především v našich podmínkách je to radon, se můţou v některých lokalitách vyskytovat ve vyšší koncentraci. Tyto hodnoty měříme převáţně u zdrojů vody pocházející z podzemí. Jaká má být výše těchto hodnot, tak je ošetřeno vyhláškou Státního úřadu pro jadernou bezpečnost č. 307/2002 Sb., ze dne 13. června 2002, o radiační ochraně(13). Tyto hodnoty jsou uvedeny v tabulce č. 4 přílohy č. 10 citované vyhlášky(13), kdy se jedná o směrné hodnoty objemových aktivit v dodávané vodě. V tabulce č. 5 přílohy č. 10 citované vyhlášky(13) jsou mezní hodnoty objemových aktivit, při jejichţ překročení se nesmí voda dodávat. K radonu můţeme uvést, ţe se jedná o přírodní radioaktivní plyn bez barvy, chuti a zápachu. Výskyt radonu je vázán na určité horninové prostředí. Ze zdravotního hlediska není radon sám o sobě nebezpečný. Nebezpečnost nastává tehdy, kdyţ je člověk vystaven záření rozpadových produktů z radonu (polonium) a to ve vysoké koncentraci. Tímto je pak způsobena rakovina, nejčastěji rakovina plic(16).

3.8 Kontrolní otázky 1. Uveďte název směrnice, která upravuje jakost vody v ČR v souladu EU? 2. Jaká známe ochranná pásma vodních zdrojů, stručně je definujte? 3. Vysvětlete hodnoty NMH, MH a DH? 4. Definujte pitnou vodu dle zákona o ochraně veřejného zdraví? 5. Ve kterém zákoně je zakotvena distribuce pitné vody pro obyvatelé ČR?

21

4. Úprava vody Za úpravu vody je povaţováno zlepšení kvality vody, která je dále pouţívána nejen k pitným účelům, ale i k provozním, výrobním a všude tam, kde je vyţadována pitná voda. Za pitnou vodu se povaţuje taková voda, která svými vlastnostmi nevyvolá onemocnění a vyhovuje náročným poţadavkům dnešního člověka. Jak jiţ víme, pro úpravu vody se pouţívá zdroj podzemní a povrchové vody. U podzemního zdroje se zohledňuje jakost vody, která má stejné parametry jako pitná voda nebo se k těmto parametrům blíţí. U povrchového vodního zdroje je zas zohledňována lokalita vodních nádrţí na horních tocích řek, které nejsou zatíţeny lidskou činností. Fyzikálně chemické a bakteriologické sloţení podzemní a povrchové vody podmiňuje způsoby úpravy vody na vodu pitnou. Jaká úprava surové vody bude pouţita je uvedeno v zákoně č. 274/2001 Sb., ze dne 10. července 2001, o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu(10) a o změně některých zákonů, ve znění pozdější změn, předpisů a provádějící vyhlášky(8) a jsou níţe vypsány v Tabulce 1.3. [Slavíčková, K., et al., 2006] Tabulka 1.3 Kategorie Typy úprav Úprava surové vody s koncovou dezinfekcí pro odstranění sloučenin a prvků, které mohou mít vliv na její další pouţití a to zvláště sníţení agresivity

A1

vůči materiálům rozvodného systému včetně domovních instalací (chemické nebo mechanické odkyselení), dále odstranění pachu a plynných sloţek provzdušňováním. Prostá filtrace pro odstranění nerozpuštěných látek a zvýšení jakosti. Surová

A2

voda

vyţaduje

jednodušší

jednostupňové odţelezňování,

úpravu,

např.

koagulační

filtraci,

odmanganování nebo infiltraci, pomalou

biologickou filtraci, úpravu v horninovém prostředí a to vše s koncovou dezinfekcí. Pro zlepšení vlastností je vhodná stabilizace vody. Úprava surové vody vyţaduje dvou či vícestupňovou úpravu čiřením, oxidací, odţelezňováním a odmanganováním s koncovou dezinfekcí popř. jejich

A3

kombinaci. Mezi další vhodné procesy se řadí např. vyuţívání ozónu, aktivního uhlí, pomocných flokulantů, flotace. Ekonomicky náročnější postupy technicky zdůvodněné (např. sorpce na speciálních materiálech, iontová výměna, membránové postupy) se pouţijí mimořádně.

22

Tabulka 1.3: Typy úprav pro jednotlivé kategorie surové vody dle zákona č. 274/2001 Sb., ze dne 10. července 2001, o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu(10) a o změně některých zákonů, ve znění pozdější změn, předpisů a provádějící vyhlášky(8). 4.1 Způsoby úpravy vody Způsob úpravy vody můţeme rozdělit úpravu podzemní vody a na úpravu povrchové vody. Pro úpravu těchto vod se vyuţívají mechanické, chemické, fyzikálněchemické a biologické způsoby. Tyto způsoby se vhodně kombinují, kdy se tak jedná o vícestupňovou úpravu surové vody. Jednotlivé způsoby úpravy jsou rozepsány níţe. [Slavíčková, K., et al., 2006] Mechanický způsob - mechanický způsob se pouţije při odstraňování hrubých nečistot, které se nacházejí většinou v povrchových vodách. Mechanický způsob slouţí k ochraně čerpacích zařízení a to před mechanickým poškozením a dále pak před zanášením potrubí. K tomuto způsobu řadíme česle, síta, lapáky písku a usazovací nádrţe. Chemické způsoby - tento způsob úpravy se pouţívá při úpravě podzemní vody a to k odstranění agresivního oxidu uhličitého, ţeleza, manganu, fluoridu, vápníku, hořčíku atd. Tento způsob je zaloţen na neutralizaci, sráţení, příp. oxidací vzdušným kyslíkem nebo silnými oxidačními činidly (např. chlor, ozon, manganistan draselný, peroxid vodíku atd.). Fyzikálně-chemické způsoby - tento způsob úpravy slouţí k odstranění nerozpuštěných a koloidně dispergovaných látek z vody, rozpuštěných plynů, k odbarvování a dezodorizaci vody. Při této úpravě se pouţívají metody jako např. koagulace, flotace, desorpce vzduchem, adsorpce aktivním uhlím, iontová výměna, ultrafiltrace, nanofiltrace, reverzní osmóza. Biologické způsoby - tento způsob úpravy se vyuţije při odţelezování a odmanganování a to při pomalé filtraci, desulfataci, denitrifikaci, umělé infiltraci a také při úpravě vody v horninovém prostředí

23

4.2 Rozdělení způsobů úpravy dle zdroje vody Jaký způsob úpravy a následně jaká metoda bude pouţita při pouţití vody z podzemního či povrchového zdroje vody, si ukáţeme v Tabulce 1.4. Jak jsme si jiţ uvedli, tyto způsoby se vhodně kombinují tak, aby byla dosaţena potřebná jakost vody. [Slavíčková, K., et al., 2006] Tabulka 1.4 Povrchová voda

Podzemní voda

Mechanické předčištění

Odkyselování

Preoxidace

Odţelezování

Číření

Odmanganování

Filtrace

Filtrace

Adsorpce

Dezinfekce

Dezinfekce

Odstraňování vápníku a hořčíku

Ultrafiltrace, nanofiltrace

Deionizace

Stabilizace

Demineralizace

Flotace

Desorpce

Fluorizace

Membránové procesy Iontová výměna

Tabulka 1.4: Rozdělení způsobů úpravy dle zdrojů [Slavíčková, K., et al., 2006]

4.3 Kontrolní otázky 1. Vyjmenujte rozdíly, které jsou zohledňovány u podzemní a povrchové vody? 2. Jaké známe typy úprav surové vody? 3. V čem spočívá mechanický způsob úpravy vody? 4. K jakému způsobu úpravy zařadíte iontovou úpravu surové vody? 5. Znáte společné způsoby úpravy podzemní a povrchové vody?

24

5. Úprava povrchové vody 5.1 Mechanické předčištění Mechanického předčištění se pouţívá před další úpravou vody. Tímto způsobem se surová voda zbavuje hrubých nečistot a jiných nerozpuštěných látek, a také slouţí k ochraně čerpacích zařízení před mechanickým poškozením a před zanášením potrubí. V surové vodě rozeznáváme nečistoty dle velikosti na látky rozpuštěné, koloidní a suspendované. Pro

zachycení

hrubých

nečistot, kdy tímto

dochází

sníţení

suspendovaných látek, se pouţívá mechanické cezení. Do mechanického předčištění patří: hrubé česle 50 - 150 mm, střední česle 10 - 50 mm, jemné česle 2 - 10 mm, rotační síta a makrosítra, mikrosíta lapáky písku usazovací nádrţe.

Obrázek č. 4 : Česle(20) 25

Jaký objekt mechanického předčištění bude pouţit, se určuje dle znečištění surové vody. Česle a jejich velikost se pouţívají pro odstraňování plovoucích látek. Síta se uţijí při drobných nečistotách, také bývají dalším stupněm předčištění surové vody. Mikrosíta se pouţívají pro odstraňování řas ze surové vody. Lapáky písku se pouţívají na odstraňování písku a dalších látek, které se sunou po dně, převáţně pro přečerpávání vody. Usazovací nádrţe se většinou pouţije před jemné česle, kdy síta nezachytí většinu rozptýlených částic. [Slavíčková, K., et al., 2006]

5.2 Preoxidace Preoxidace je termín, kterým se označuje proces, kdy k surové vodě se přidává oxidační činidlo a to ještě před její další úpravou. Tímto ve vodě dochází k oxidaci anorganických a organických látek. Jak se dále preoxidace rozděluje, uvedeme si dále. [Slavíčková, K., et al., 2006] Preoxidaci rozdělujeme následovně: Fyzikálně-chemická preoxidace vzdušným kyslíkem - tato preoxidace je nutná, pokud je nízký obsah rozpuštěného kyslíku, a nebo také, pokud voda obsahuje přebytek plynů (např. sulfan - H2S, který způsobuje zápach ve vodě). Chemická preoxidace - tato se dále dělí na: preoxidaci ozonem - má lepší dezinfekční účinky neţ chlor, rozkládá huminové látky, barviva a fenoly, preoxidace manganistanem draselným - pouţije se tehdy, pokud voda obsahuje mangen, preoxidace peroxidem vodíku - pouţívá se v kombinaci s ozonizací, čímţ dochází k většímu úbytku chlorofylu, preoxidace chlorem - zlepšuje flokulaci, zvyšuje rychlost usazovacího kalu, potlačuje tvorbu řas a jiných organismů, pokud se pouţije na druhou stranu větší mnoţství chloru neţ doporučené mnoţství, můţe to mít za následek vzniku neţádoucích sloučenin škodící lidskému zdraví,

26

preoxidaci oxidem chloričitým - při jeho pouţití nedochází k vytváření helaformů.

5.3 Číření Při tomto způsobu úpravy vzniká a separují se v čiřičích, tak se zařízení nazývá, vločky (hydroxidy) a vyuţívá se tak tzv. vločkového mraku. Pokud to můţeme blíţe rozvést, tak vločkový mrak je "vznášená vrstva vločkových částic". Tato vrstva je závislá na rychlosti proudící kapaliny, neboť při určité rychlosti tak můţe docházet k "ortokinetické koagulaci". Vznášená vrstva zvyšuje svůj objem za pomocí dalších vloček, které přitékají do čiřícího prostoru. Pokud se vznášená vrstva udrţuje v konstantní výšce, toto zajišťuje přelivová hrana, můţe kal přes přelivovou hranu přepadat. Jen pro srovnání, čiřiče jsou v porovnání s vločkovacími nádrţemi úspornější, ale na druhou stranu jsou zas citlivější na průtok a vyţadují náročnou obsluhu při přerušovaným provozu. Reakční látkou je sůl hliníku nebo ţeleza, která se dávkuje do vody. Rozlišujeme čiřiče: s rovnoměrným průtokem o dokonalým vznášením vločkového mraku, o nedokonalým vznášením vločkového mraku, o s intenzivní recirkulací kalu. s nerovnoměrným průtokem Všechny typy mají následující čtyři pracovní prostory a to flokulační prostor, prostor vločkového mraku, prostor vyčiřené vody a zahušťovací prostor. [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996]

27

Obrázek č. 5 : Schéma čiřiče(21)

5.4 Filtrace Filtrace rámci vodárenství náleţí mezi nejčastější proces úpravy surové vody a to jak podzemní tak povrchové. Při tomto procesu prochází upravovaná voda zrnitým nebo porézním substrátem. V zrnitém nebo porézním substrátu se tak zachycují částice málo rozpustných látek, které mohou být určité velikosti. Uvedené zachycování dochází při těchto procesech:  mechanické cezení,  adsorpcí,  chemické působení (např. odkyselování, odželezování a odmanganování),  biologické působení (oživení na filtrační vrstvě při pomalé filtraci). Níţe jsou uvedeny druhy filtrace a také poţadavky, které jsou kladeny na filtrační náplně. [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996] Druhy filtrace: objemová filtrace (přes vrstvu zrnitého materiálu), o pomalá filtrace (anglická), o rychlá filtrace, 

přímá filtrace bez přídavku reakčních činidel,



koagulační filtraci s přídavkem koagulantu před filtrem,



filtrace vyčiřené vody,

náplavná filtrace, 28

membránová filtrace (membránové procesy).

Obrázek č. 6 : Membránové procesy(22) K filtraci se pouţívá převáţně křemičitého písku, ale také se můţe pouţívat antracitu, aktivního uhlí, preparované písky nebo jiné náplně speciálně upravené. Toto platí pro objemovou filtraci. Filtrační kapacita se závisí na průběhu, kdy suspenze se zachycuje vně filtrační vrstvě, která můţe mít různou zrnitost, různý druh a pórovitost filtračního substrátu, ale také na rychlosti filtrace a jaký druh částic je zachycován. Při náplavné filtraci je vyuţívána vrstva materiálu, nejčastěji v podobě tkaniny ze syntetického vlákna, a to ještě před samotnou filtrací upravované vody. Tímto se dá zachytit částice větší neţ 1 m a jemné zákalotvorné částice, odstranit koliformní bakterie, odstranit parazity a larvy, a v neposlední řadě také sníţit počet bakterií a virů. K membránové filtraci (membránové procesy) patří mikrofiltrace, ultrafiltrace, nanofiltrace a reverzní osmóza. Membránové procesy se pouţívají jak při úpravě povrchových tak i při úpravě podzemních vod. Hlavním činitelem úpravy je membrána, tato je vyuţívána jako bariéra, kterou je třeba odstranit látky z vody určité velikosti popřípadě určitého elektrického náboje. Ultrafiltrací lze separovat částice z vody o velikosti 0,005 aţ 0,1 µm (molekulová hmotnost organických látek – 103 - 106, nanofiltrací se z vody odstraňují částice organických látek o molekulové hmotnosti 500 – 1000. 29

Poţadavky, které jsou kladeny na filtrační náplně:  mechanická stálost a pevnost,  chemická odolnost,  stejnozrnnost,  tvar zrn,  mezerovitost,  měrná hmotnost zrn.

5.5 Adsorpce Tímto způsobem se odstraňuje z vody zbarvení, organické látky a pach. Jedná se o proces, při kterém dochází k zachycování látek, plynů a par na stěně pevných látek. Tento proces se nazývá adsorpce. Materiál, který k tomuto pouţit, se nazývá sorpční materiál. Pouţívá se především aktivní uhlí (zrněné, práškové) nebo jiný materiál s velkou adsorpční plochou (měniče iontů, křemičitanů, hlinito křemičitanu). Aktivní uhlí se vyrábí speciálními termickými a chemicko-termickými postupy z přírodních organických materiálu a má tu vlastnost, ţe jeho velký účinný povrch je velmi porézní a v mikropórech jsou pak zachycovány neţádoucí látky. Tohoto způsobu se vyuţívá u velmi znečištěných vod, ale také k odstranění pesticidů,

huminových

látek,

trihalomethanů,

uhlovodíků,

dále

ke

zlepšení

organoleptických vlastností a pro dechloraci. Dle druhu znečištění vody se vyuţívá adsorpce na práškovém či zrněném aktivním uhlí. Práškové aktivní uhlí je zařazováno před filtraci a pouţito pro odstranění příchutě a pachu. Práškové aktivní uhlí je pouţito přímo do vody. Zrněného aktivního uhlí se pouţívá při trvalé špatné jakosti vody a tento způsob je zařazován za čiření a pískovou filtraci. Zrněného aktivní uhlí je pouţito jako náplně do filtru, voda pak protéká skrz toto zrněné aktivní uhlí. [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996]

30

Obrázek č. 7 : Černé uhlí(23)

5.6 Dezinfekce Tento způsob úpravy se pouţívá jak při úpravě podzemní vody tak i při úpravě povrchové vody. Cílem této úpravy je, aby provedenou úpravou byly zneškodněny choroboplodné zárodky bakterií a virů. Aby dezinfekce byla účinná, musejí mít ostatní předřazené procesy optimální průběh, jedná se o převáţně o koagulaci a adsorpci. Při dezinfekci se pouţívá řádně odměřená dávka dezinfekčního činidla tak, aby vyhovovala v celém vodovodním systému, a na druhé straně se musí také minimalizovat vedlejší produkty tohoto způsobu úpravy. Jaké druhy dezinfekce rozeznáváme, je rozepsáno dále. [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996] Rozeznáváme tyto druhy dezinfekce: primární dezinfekce - je součástí vlastního procesu samotné úpravy vody, sekundární dezinfekce - je pouţita k hygienickému zabezpečení pitné vody v distribučním systému, dezinfekce chemickými způsoby - tento způsob dezinfekce je zaloţen na působení silných oxidačních činidel na patogenní zárodky. Současně tímto způsobem probíhá oxidace látek anorganického a organického původu. Tímto způsobem také vznikají vedlejší produkty lidskému zdraví škodlivé. V České republice se chemickým způsobem pro dezinfekci pouţívá chlor (kapalný chlor, chlornan sodný) a chloraminy,

31

o dezinfekce ozonem (O3) – nejsilnější oxidační dezinfekční činidlo, pouţívá se jako primární dezinfekce, pro hygienické zabezpečení nevhodný, většinou se dosazuje pro preoxidaci surové vody a k oxidaci za první separační stupeň, nebo také před filtry, ve kterých je pouţito zrněné aktivní uhlí, z důvodu zvýšení reakce eliminaci organických látek a organismů, musí se vyrábět přímo při úpravě vody, pro lidský organismus škodlivý, o dezinfekce chlorem a chlornany -

zde je pouţit chlor (Cl2), chlornan

sodný (ClO-) a chlornan vápenatý (ClO2), při styku s vodou vzniká kyselina chlorná, kdy tato skutečné oxidační činidlo, účinnost klesá s navyšujícím se pH a to od pH 6, dávkuje se pomocí chlorátorů přímo (rozptýlení do vody ve formě drobných bublinek) nebo nepřímo (odměřená dávka se přidává do vody), výhodou je nízká cena, dostupnost, relativní stálost, nevýhodou jsou, ţe při chloraci vznikají specifické chlorované látky, které mají karcinogenní účinky, o dezinfekce chloraminy – jedná se o anorganické chloraminy, které jsou stálejší a vyuţívají se tam, kde se předpokládá delší doba ke spotřebiteli, jedná se o slabší činidlo neţ chlor, musí se pouţit větší dávka, není doporučována pro primární dezinfekci, vhodné pro méně znečistěné vody, o dezinfekce oxidem chloričitým – silné oxidační činidlo, pouţívá se k preoxidaci, připravuje se na místě ve vodném roztoku, výhodou je, ţe se rozpouští lépe neţ ozón, ale hůře neţ chlor, při pouţití se netvoří haloformy, nereaguje s ostatními látky (fenoly, s řasy, bakrteriemi, s amoniakem), širší pH rozsah, nevýhodou jsou vyšší provozní náklady, výskyt

chloritanů,

vznik

chlorečnanů,

chinonů

a

další

látky

s mutagenními vlastnostmi, o dezinfekce stříbrem a jeho solemi – zaloţen na oligodynamických účincích vody, pouţitím nemění voda chuť, snadné dávkování, z rozpustných solí stříbra se pouţívá Sagen – jedná se komplexní chlorid stříbrný, dezinfekce fyzikálně chemickými způsoby – vhodné pro primární dezinfekci a dezinfekci balených vod, výhodou je, ţe se nepřidávají další látky s oxidačním 32

účinkem a nedochází tak dalšímu znečištění či vzniku sloučenin s mutagenními vlastnostmi, kombinuje se s chlorováním, o dezinfekce UV zářením – pro zdroj jsou pouţity vysokotlaké nebo nízkotlaké rtuťové výbojky, UV záření má nejlepší spektrální účinnost při vlnové délce 254 nm, při které dochází k poškozování DNA, RNA, ale také enzymy, buněčné membrány a k pomnoţování mikroorganismů, při pouţití UV zářením se jiţ nepřidávají další látky s oxidačním účinkem, nedochází tak k dalšímu (indukovanému) znečištění, nevýhoda je, ţe účinek není trvalý, pouţívá se proto v kombinaci s chlorováním, další nevýhodou jsou vysoké nároky na energii, krátká ţivotnost ozařovacích lamp, za určitých okolností můţe také docházet k redukci dusičnanů na dusitany, o dezinfekce anodickou oxidací – spočívá v přímé a nepřímé oxidaci, přímá oxidace spočívá v tom, ţe se mikroorganismy dostanou k anodě se ztrátou elektronů, nepřímá oxidace spočívá v tom, ţe vznikají sekundární látky např. chlor na anodě, vše závisí na intenzitě proudu, hustotě proudu, napětí, konduktivitě vody atd., při vyšší intenzitě proudu je účinnost inaktivace bakterií vyšší, o dezinfekce zářením – závisí, jaké záření se pouţije, neboť ionizující záření způsobuje inaktivaci patogenních mikroorganismů, které následně vyvolává u ozářených látek ve vodě chemické reakce různého typu, vytvářejí se reaktivní částice (ionty, elektrony, el. neutrální volné radikály), tito pak reagují s organickými a anorganickými látky a likviduje se tak bakteriální znečištění, výhodou je, ţe se nepřidávají ţádná reakční činidla, dávky energie jsou nízké, způsob je univerzální a účinný, nevýhodou jsou vysoké náklady, rozklad organických látek je omezován na přítomnost aniontů a také slovo „ozáření“ nebudí na lidi dobrý pocit.

5.7 Stabilizace Stabilizace se je pouţito, pokud voda určená ke spotřebě obsahuje nízké hodnoty vápníku, hořčíku a KNK4,5. Povrchové vody jsou tzv. měkké, proto je třeba je uvést do 33

vápenato-uhličitanové rovnováhy, kdy se tak zvýší pH, tvrdost a solnost. Pro přidání oxidu uhličitého se pouţije přímý (probublávání – provzdušňování, směšování se sodným roztokem) nebo nepřímý (reakce uhličitanu vápenatého s kyselinou sírovou, a poté následuje odkyselení uvolněného oxidu uhličitého vápenatým hydrátem) způsob. Nepřímý způsob se navíc kombinuje s chemickým čířením. Ke stabilizaci se pouţívá oxid uhličitý a vápno, oxid uhličitý a filtrace vody bazickými materiály, hydrogenuhličitan sodný a soli vápníku a další způsoby (hydrogenuhličitanem sodným a hydroxidem vápenatým, uhličitanem sodným a oxidem uhličitým, kyselinou sírovou a uhličitanem vápenatým). [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996]

5.8 Flotace Jedná se o fyzikální děj, který probíhá za konkrétních podmínek, a také není třeba dalších koagulačních činidel nebo s předchozí koagulací. Jedná se o to, ţe pevné částice jsou vynášeny k hladině, kde po vytvoření určité stálé vrstvy zahuštěných suspendovaných částic, se můţou odebírat několika způsoby. Pevné části jsou vynášeny na hladinu pomocí kapaliny, tvořená mikrobublinkami plynu suspendovaných částic. Flotace se pouţívá jako první separační stupeň. Pouţije se společně s čiřičem nebo místo to čiřiče. Můţe být pouţito i při havarijních stavech. Pouţívá se pro silně povrchové eutrofizované vody, zabarvené, zakalené, pro vody s vysokým obsahem ţeleza a manganu. [Slavíčková, K., et al., 2006]

Obrázek č. 8 : Schéma zařízení flotace(25)

34

5.9 Fluorizace Jedná se o zušlechťování vody, kdy do vody se přidává přesně odměřená dávka fluoridu sodného nebo fluorokřemičitanu sodného. Nedostatek fluoru má za následek kazivost zubu, převáţně v dětském věku (metoda prevence kazivosti zubů v ČR od padesáti let). Jedná se o velice nákladnou úpravu vody, kdy v současné době se od této úpravy vody upouští a sloučeniny fluoru se přidávají do zubních past. [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996]

5.10 Kontrolní otázky 1. Co vše můţeme zařadit do mechanického předčištění povrchové vody? 2. Jak se rozděluje chemická preoxidace? 3. Porovnejte výhody a nevýhody dezinfekce mezi chemickým a fyzikálně chemickým způsobem? 4. Jakého materiálu je pouţito k adsorpci a proč? 5. Stručně charakterizujte flotaci a stabilizaci?

35

6. Úprava podzemní vody 6.1 Odkyselování Odkyselováním se z vody odstraňuje agresivní oxid uhličitý, který má za následek ten, ţe se voda chová agresivně vůči kovovým a betonovým konstrukcím a jiným materiálům pouţitých na úpravu a dopravu vody. Odkyselováním se provádí zvyšování pH, ale hlavním účelem je, aby byla nastolena vápenato-uhličitanová rovnováha. Tento způsob úpravy je často spojován s odţelezováním a odmanganováním vody. Odkyselování rozdělujeme na způsob mechanický a chemický, kdy toto je popsáno níţe. [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996] Odkyselování vody rozdělujeme: Mechanický způsob – mechanické odkyselování se provádí provzdušňováním, je vhodný pro vody s větším obsahem oxidu uhličitého a také se doporučuje pro vody s vyšším obsahem vápníku a hořčíku (obsahují agresivní oxid uhličitý), jaká je velikost mezifázové plochy voda – vzduch, taková je rychlost odkyselování, do mechanického způsobu řádíme např. kaskádové rozstřikování, sprchové rozstřikování, tryskové rozstřikování, vhánění vzduchu do vody Chemický způsob – tento způsob je zaloţen na reakci oxidu uhličitého s bazicky reagujícími hmotami (hydroxid vápenatý, hydroxid sodný, uhličitan sodný, uhličitan vápenatý, ale i mramor, dolomit, magnezit atd.) Materiály, který se pouţívají k filtraci, jsou pouţity v otevřených systémech nebo můţou být pouţity jako náplně pro rychlofiltry, můţe se přesně odměřit potřebná dávka na určité mnoţství upravované vody, u takto upravované vody dochází k nárůstu tvrdosti vody, o Odkyselování vápnem – nejdéle pouţívaný způsob, jedná se o nejúčinnější a nejlevnější způsob, vhodný pro kaţdou vodu, vyţaduje zodpovědnou obsluhu a přesné dávkování vápna (neustálá kontrola vody a dávkování vápna) o Odkyselování mramorem – tento způsob se řadí mezi nejstarší a provádí filtrací skrz mramorovou drť o různé velikosti (1 – 3 mm), je vhodný pro vody s nízkým obsahem vápníků a hořčíku, ţeleza, manganu a 36

organických látek, vzhledem k potřebné reakční době mezi vodou a mramorem (20 – 30 min.) je tento způsob vhodný pro úpravný malé kapacity, o Odkyselování polovypáleným dolomitem – pro tento způsob se pouţívá polovypálená dolomitická hmota pocházející z přírodního dolomitu, která prošla technickou úpravou, při takové úpravě vzniká porézní směs, která třikrát více reaguje s oxidem uhličitým neţ mramor, tento způsob je nevhodný při vyšším obsahu ţeleza a manganu ve vodě.

6.2 Odželezování a odmanganování Odţelezování a odmanganování se provádí na základě toho, v jakém mnoţství jsou tyto látky ve vodě obsaţeny. Ţelezo a jeho zvýšený výskyt ve vodě ovlivňuje chuť, barvu a zákal. Ţelezo můţe být ve vodě obsaţeno rozpuštěné nebo nerozpuštěné, to záleţí

na

hodnotě

pH,

oxidačním

–

redukčním

potenciálu

a

přítomnosti

komplexotvorných látek ve vodě. Mangan má stejné vlastnosti jako ţelezo a to, ţe vyvolává organoleptické vlastnosti vody, dále má také za následek technické závady, které nastanou při transportu vody a voda je také nepouţitelná pro průmyslovou výrobu. Dále si uvedeme, jakými způsoby se provádí odţelezování a odmanganování, kaţdé zvlášť. [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996] Přehled způsobů odţelezování: provzdušněním, alkalizací, oxidací, o ozon, o chlor, o manganistan draselný, o peroxide vodíku, kontaktní odželezování, v horninovém prostředí, iontová výměna, biologickou cestou koagulací. 37

Přehled způsobů odmanganování: alkalizací, oxidací, o ozon, o chlor, o manganistan draselný, o oxid chloričitý, kontaktní odmanganování, koagulací, biologickou cestou, pískovou filtrací, provzdušněním.

6.3 Odstraňování vápníku a hořčíku Vápník a hořčík má za následek, ţe voda je tzv. tvrdá a vzniká také nadměrná ankrustace (povlak, vodní kámen). Tento způsob se vyuţívá málokdy, pouze pokud je voda hodně tvrdá s vysokým obsahem těchto látek. Ve vodárenství se nejčastěji pouţívá jen částečné změkčování vody označované také dekarbonizace (karbonátová tvrdost). Jaký způsob bude pro změkčení pouţit, záleţí na chemickém sloţení vody a také na poţadované zbytkové hodnotě obou kationtů vápníku a hořčíku (ve vodě jsou obsaţeny dvou a vícemocnými kationty).

Způsoby můţe rozdělit na termické, chemické a

fyzikálně – chemické. [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996]

6.4 Deionizace a demineralizace Deionizace spočívá pouţitím silně kyselých katexů (vyměňující kationt – záporný náboj) a slabě bazických anexů (vyměňují anionty – kladný náboj), kterými lze z vody odstranit všechny ionty. Pouţívá se tam, kde nevadí přítomnost oxidu křemičitého nebo byl jiţ předcházejícím způsobem odstraněn. Deionizovaná voda pak obsahuje zbytkový oxid uhličitý a veškerý oxid křemičitý. Demineralizace je pokud se pouţije silný kyselý katex se silně bazickým anexem, kdy takto se z vody odstraní všechny rozpuštěné látky anorganického původu včetně neelektrolytů. [Slavíčková, K., et al., 2006] 38

6.5 Desorpce Desorpcí se rozumí opačný proces neţ u adsorpce. Desorpce spočívá uvolňováním adsorbovaných molekul z povrchu pevné látky, které se provádí zvýšením teploty u adsorbentu, zmenšením koncentrace adsorbované látky, dále sníţením tlaku nebo sníţením proudu neutrálního plynu. Cílem desorpcí je regenerace adsorbentu, při kterém dochází k odstranění plynů, par a rozpuštěných látek. Rychlost závisí na teplotě, tlaku, rychlosti proudu neutrálního plynu a také na povaze desorbovaných látek a adsorbentu.(24)

6.7 Iontová výměna Jedná se o velice účinný způsob úpravy vody. Nevýhodou tohoto způsobu je, ţe při úpravě vody tímto způsobem vznikají regenerační roztoky s vysokým obsahem solí, které se špatně likvidují. Proto se pouţívá tento způsob jen u malých úpraven vod, ve kterých je nízká solnost. Iontová výměna spočívá ve výměně iontů, kdy se jedná o „vratný difuzní proces, při kterém jsou některé ionty v roztoku zachycovány na skeletu ionexu a současně jsou nahrazovány stejně nabitými jinými ionty z ionexu“ (katex a anex – vyměňující náboje). Nejčastěji se pouţívá pro odstraňování vápníku a hořčíku, hydrogenuhličitanů,

k deionizaci,

k demineralizaci,

k desilikaci,

k odstraňování

amonných iontů, dále odstraňování dusičnanů a organických látek. [Slavíčková, K., et al., 2006], [Malý, J., et al., 1996]

6.8 Kontrolní otázky 1. Vyjmenujte společné způsoby úpravy povrchové a podzemní vody? 2. Co znamená vápenato – uhličitanová rovnováha? 3. Co má za následek zvýšený obsah ţeleze a manganu ve vodě? 4. Co znamená „tvrdá voda“, a které látky tvrdost způsobují? 5. V čem spočívá iontová výměna a co se tímto způsobem dá odstranit při úpravě podzemní vody?

39

7. Praktická část 7.1 Učební opora V názvu této bakalářské práce jsou pouţita slova "učební opora". Co je vlastně učební opora? Slovo "učební" není zde třeba nějak moc rozebírat, jiţ po přečtení víme jaký význam toto slovo má učební - učebnice, učit, slovo mající vztah k učení. Druhé slovo "opora" si můţeme vyloţit nejedním způsobem. Pokud se na dané slovo podíváme z pohledu laika, tak nás napadne, ţe se jedná o něco, o co se můţeme opřít. Oporu můţeme přirovnat k mostovým sloupům či dokonce k lidské kostře. Je to něco o co se můţeme opřít a na základě této opory (sloupu, pilíře, mostu) můţeme pokračovat v další jiţ započaté práci. Je to mezičlánek či dokonce základní stavební kámen, který nám pomůţe překlenout začátek práce a danou práci pak rozšířit a dokončit. Učební oporu v této bakalářské práci bych přirovnal k základnímu učebnímu pilíři, neboť téma voda je sice běţné, ale v dnešní době za to potřebné téma. Učební opora k tématu "Úprava pitné vody" by měla poskytovat ţákovy, čtenáři, základní informace o daném tématu s odkazem na pouţité zdroje informací. O vodě takové bylo jiţ napsáno mnoho kniţních publikací a článků (jak v psané tak i elektronické formě), ale ne všechny se přímo vztahují k danému tématu. Učební opora zde představuje souhrn vydaných publikací, ze kterých jsou pouţity základní potřebné informace ke studiu o úpravě pitné vodě, ale i o vodě takové, kterou potřebujeme kaţdý den a kaţdý den s ní přicházíme do kontaktu.

7.2 Použitá literatura v bakalářské práci K tvorbě bakalářské práci byly čerpány informace ze dvou hlavních kniţních publikací, které jsem si vybral pro tvorbu své bakalářské práce. Jedná se o publikaci Úprava pitné vody od Slavíčkové, K., Slavíček, M.(2) a dále o Chemii a technologie vody od Malý, J., Malá, J.(1). Úprava pitné vody od Slavíčkové, K., Slavíček, M.(2) nám poskytuje souhrnné informace týkající se k vodě, kdy první část knihy je zaměřená na zdroje vody a na úpravu surové vody na vodu pitnou. S tímto pak souvisí i jednotlivé kapitoly mající vztah k jednotlivým procesům a stádiím úpravy vody. Studentovi či čtenáři jsou zde 40

vysvětleny jednotlivé procesy úpravy vody, kdy se autoři knihy snaţí o to, aby poskytnuté informace obsahovalo vše a student či čtenář pochopil celý systém a to od zdroje, samotnou úpravu a následnou distribuci ke spotřebitelovi. Druhá část knihy je věnována tématu čištění odpadních vod. V knize čtenář najde také plno přehledných tabulek, schémat jednotlivých etap a nákresů zařízení mající vztah k samotné úpravě vody či čištění odpadních vod. Druhá kniţní publikace od Malý, J., Malá, J. - Chemie a technologie vody(1) je zaměřená na samotné procesy, které při jednotlivých etapách úpravy nastávají. Etapy jsou zde řádně na technické úrovni vysvětleny a také jsou zde popsány jednotlivé chemické reakce ve vzorcích.

Publikace je rozdělena na dvě části. První část je

zaměřena na úpravu pitné vody a druhá část na čištění odpadních vod. V oblasti legislativy bylo čerpáno z aktuálních zákonů a vyhlášek, které byly vydány k úpravě vody. Jedná se o Směrnici rady 98/83/ES(4), vyhláška č. 137/1999 Sb., kterou se stanoví seznam vodárenských nádrţí a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů(5), vyhláška č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické poţadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody(6), vyhláška č. 293/2006 Sb., kterou se mění vyhláška č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické poţadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody, ve znění vyhlášky č. 187/2005 Sb.(7), vyhláška č. 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů(8), zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů(9), zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů(10), vyhláška Ministerstva zdravotnictví ČR č. 409/2005 Sb., o hygienických poţadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody(11), vyhláška č. 98/2011, o způsobu hodnocení stavu útvarů povrchových vod, způsobu hodnocení ekologického potenciálu silně ovlivněných a umělých útvarů povrchových vod a náleţitostech programů zjišťování a hodnocení stavu povrchových vod(12), vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost č. 307/2002 Sb., o radiační ochraně(13). Dle výčtu vyhlášek a zákonů vidíme, ţe se jedná skutečně o ty základní, mající vztah k pitné vodě. Daná legislativa se mění a přizpůsobuje se poţadavkům a potřebám dnešního člověka. Pouţitá literatura byla i předlohou pro tvorbu dotazníku, který byl následně předloţen ţákům na vybraných školách. 41

7.3 Vybrané střední školy Za účelem předloţení dotazníku studentům na středních školách, jsem si vybral střední školy v Jihomoravském kraji, z města Brna a také několik škol se v kraji Vysočina. Jednalo se o střední školy se zaměřením nejen na strojírenství, zemědělství, zdravotnictví, ale i do oblasti chemické a automobilismu. Z uvedeného výčtu škol, které jsem oslovil, mi nabídli spolupráci pouze tyto školy: SŠ strojírenská a elektrotechnická, Trnkova 113, Brno, SPŠ chemická, Vranovská 65, Brno, ISŠ automobilní, Křižíkova 15, Brno. Na uvedených školách jsem oslovil učitele, kterým jsem zaslal dotazník v elektronické formě pomocí aplikace Google - disk. Učitelé odpovídali na otázky se zaměřením na: název školy, název studijního oboru a předmětu ve vztahu tématu "Pitná voda", pohlaví, věkový rozsah učitele, jak dlouho se téma vyučuje na škole, v kterém ročníku se ţáci dozví informace o pitné vodě, hodinový rozsah na toto téma, zdroj informací, zda jsou informace dostačující, zda postrádají k tomuto tématu nějaké informace, a jaké jsou ohlasy ţáků k tomuto tématu. Na základě poloţených otázek, bylo dle odpovědí zjištěno následující: SŠ strojírenská a elektrotechnická K této škole bylo zjištěno, ţe o tématu "Pitná voda" věnuje velice okrajově, skoro vůbec. Několik málo informací se ţák dozví v předmětu "Chemie + ekologie". Dané téma se na škole vyučuje 8 let. K tématu je věnováno 1-6 hod. v předmětu a 42

informace se čerpají z internetového portálu Ekoškola(32). Uvedené informace jsou pro dané téma dostačující a reakce ţáků je kladná. Zde byl dotazník k tématu "Pitná voda" předloţen 50-ti ţákům, vyplněno bylo všech 50 dotazníků. SPŠ chemická Na uvedené téma "Pitná voda" je věnováno 7 - 14 hod. a to v předmětech Aplikovaná chemie, Analýza potravin a Přírodovědné lyceum. Tyto předměty učí celkem dva učitelé. Téma "Pitná voda" se vyučuje jiţ 30 let, převáţně od 2. ročníku aţ po 4. ročník. Informace čerpají z publikací Anorganická technologie(27), Technologie anorganických látek(28), Chemická technika(29). Informace jsou dostačující a ţáci téma přijímají pozitivně. Na dotazník k tématu "Pitná voda" odpovědělo 79 ţáků, předloţeno bylo 100 dotazníků. ISŠ automobilní Zde bylo zjištěno, ţe na ISŠ se vyučuje předmět Základy biologie a ekologie, převáţně v 1. ročníku. K tématu "Pitná voda" je věnováno 1 - 6 hod. z uvedeného předmětu a toto téma se vyučuje na škole 8 let. Informace jsou čerpány z publikací Základy ekologie(30) a Biologie pro gymnázia(31). Z publikací čerpají pouze základy a informace jsou pro ţáky dostačující. Ţáci mají spíš zájem o biologii. U této školy bylo zjištěno, ţe rámci tohoto předmětu postrádají učebnici pro učňovské školy Ekologie a automobilismus. Na této škole bylo předloţeno 100 dotazníků, kdy bylo vráceno 76 dotazníků od ţáků.

7.4 Obsahové zaměření otázek Ţákům byl předloţen dotazník za účelem zjištění základních informací k ţákovi, učebnímu oboru a vyučovaného předmětu, k tomuto se vztahovaly otázky uvedené pod číslem 1 aţ 6. Další otázky byly k tématu "Úprava pitné vody" a s tímto spojené další všeobecné informace o vodě, k tomu se vztahovaly otázky pod číslem 7 aţ 18. Uvedený dotazník byl předloţen studentům v měsíci září 2013.

43

Obrázek č. 9 : Dotazník pro ţáky, první strana. 44

Obrázek č. 10 : Dotazník pro ţáky, druhá strana. 45

7.5 Otázky a odpovědi žáků - vyhodnocení dotazníku 7.5.1 Otázka č. 1 až č. 6 Zadání otázek Pod č. 1 aţ č. 6 byly ţákům předloţeny základní otázky mající vztah na pohlaví, na název školy, jaký obor studují, ve kterém ročníku nyní studují, ve kterém předmětu se dozvěděli informace mající vztah k pitné vodě, a ve kterém ročníku se samotné informace dozvěděli. Cíl otázek Cílem těchto otázek bylo získat nejen základní přehled o oboru, předmětu či studujícího ročníku, ale také to, zda ţák bude skutečně dané informace znát a zvláště pak, zda si vybaví dané téma o pitné vodě. Také to, zda jiţ s tímto tématem přišel do styku, jaké informace se dozvěděl, a ve kterém předmětu a ročníku. Stěţejní zde i pro ostatní otázky bylo to, ţe na uvedený dotazník studenti odpovídali v měsíci září, v době začátku nového školního roku po letních prázdninách. Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická Zde bylo zjištěno, ţe z celkového počtu 50 předloţených dotazníků, kterých se vrátilo taktéţ 50, odpovídalo 46 chlapců, 2 dívky a u 2 dotazníků otázka č. 1 nebyla zodpovězena. Na otázku č. 2 odpovědělo všech 50 ţáků. Z názvu oboru, který studenti zrovna studují bylo na základě zodpovězení otázky č. 3 zjištěno, ţe se jedná o obory "Mechanik, elektrotechnik a Mechanik seřizovač". Obor "Mechanik, seřizovač" se učí 32 ţáků a obor "Mechanik seřizovač" se učí 18 ţáků. Dále bylo zjištěno, ţe 30 ţáků se zrovna učí v 1. ročníku a 20 ţáků ve 3. ročníku. Informace mající vztah k pitné vodě dle zadání 5 otázky bylo zjištěno, ţe tyto informace vědí z předmětů chemie, zeměpis, přírodopis, fyzika, matematika, coţ jsou předměty ze základní školy a takto odpovídali ţáci 1. ročníku. Další uváděný předmět byla ekologie, která jiţ byla zahrnuta mezi ostatní předměty na střední škole. Uvedené informace o pitné vodě se dozvěděli převáţně v 1. ročníku na střední škole, takto odpovědělo 18 ţáků, 5 ţáků ve 2. ročníku a 24 ţáků odpovědělo, ţe se informace o pitné vodě nedozvědělo v ţádném předmětu.

46

Odpověď - SPŠ chemická Na této škole bylo zjištěno, ţe na předloţený dotazník odpovědělo 35 dívek a 44 chlapců, tedy celkem 79 ţáků. Jen pro kontrolu uvádím, ţe bylo mezi ţáky rozdáno 100 dotazníků. 21 dotazníků nebylo vráceno. Název školy uvedlo 77 ţáků a 2 ţáci název školy neuvedli. Ke studovanému oboru bylo zjištěno, ţe se jedná o obory "Přírodovědné lyceum a Aplikovaná chemie". Obor " Přírodovědné lyceum" studuje 25 ţáků a "Aplikovanou chemii" studuje celkem 52 ţáků. 2 ţáci název oboru neuvedli. K aktuálnímu ročníku, který zrovna studuji bylo zjištěno, ţe 28 ţáků navštěvuje 2. ročník, 25 ţáků navštěvuje 3. ročník a 26 ţáků navštěvuje 4. ročník. Za předměty, ve kterých se dozvěděli informace o pitné vodě, uvedli chemii, člověk a prostředí, technické práce, monitorování ţivotního prostřední a ochrana ţivotního prostředí. Informace o pitné vodě získali jak v 1. ročníku, to získalo 17 ţáků, tak i ve 2. ročníku, takto odpovědělo 28 ţáků a 23 ţáků odpovědělo, ţe informace o pitné vodě získali ve 3. ročníku. 6 ţáků odpovědělo, ţe informace o pitné vodě nezískalo v ţádném předmětu a 5 ţáků na danou otázku neodpovědělo. Odpověď - ISŠ automobilní Na této škole bylo mezi ţáky předloţeno 100 dotazníků, kdy vyplněných se jich vrátilo v počtu 76. Na základě vyplněných dotazníků bylo zjištěno, ţe odpovídalo na dotazník 6 dívek, 67 chlapců a 3 ţáci neuvedli své pohlaví. Všech 76 ţáků uvedlo název své školy. Za učební obory byly zjištěny tyto obory: "Lakyrník", tento obor se učí 16 ţáků, "Karosář", tento obor se učí 3 ţáci, "Dopravní prostředky", tento obor se učí 27 ţáků a obor "Autotronik", se učí 28 ţáků. Uvedené obory se učí ţáci v 1. ročníku. Takto odpovědělo všech 76 ţáků. Jako předměty ţáci uvedli předmět chemii, základy ekologie a biologie, přírodopis, fyziku a biologii. Vzhledem k tomu, ţe se jednalo o ţáky z 1. ročníku, byly zde uvedeny i předměty ze základních škol. V další otázce, ve kterém ročníku se dozvěděli informace o pitné vodě, uvedlo 59 ţáků zrovna 1. ročník, 15 ţáků neuvedlo ţádný předmětem a 2 ţáci na danou otázku neodpověděli.

7.5.2 Otázka č. 7 Zadání otázky "Jaká je chemická značka pro vodu? o H2O2 47

o H2O o H3O o H2O3" Cíl otázky Cílem takto poloţené otázky bylo, aby se nejen zjistilo, zda ţáci na středních školách znají chemickou značku pro vodu, ale také se jednalo o první otázku zaměřenou jiţ cíleně na informace a znalosti o pitné vodě. Daná otázka patřila mezi ty jednodušší a předpokládalo se, ţe na takto poloţenou otázku, odpoví všichni správně. Odpovědi - SŠ strojírenská a elektrotechnická, SPŠ chemická a ISŠ automobilní Na uvedenou otázku odpověděli všichni ţáci v dotazníku a všichni správně uvedli, ţe chemická značka pro vodu je "H2O".

7.5.3 Otázka č. 8 Zadání otázky "Voda, kterou doma používáte, je stejně kvalitní jako voda v přírodě (např. z řek, rybníka, jezera, přehrady atd.)? □ Ano, bez jakékoliv úpravy. □ Ano, ale musí se částečně upravit pro pitné podmínky. □ Ne, musí se vždy upravit pro pitné podmínky. □ Ne, musíme ji vyrobit." Cíl otázky Za cíl u této otázky bylo, aby se zjistilo, zda ţáci ví, jakou vodu doma mají. Zda se aspoň někdy pozastavili nad tím, jakou vodu doma mají. Zda vodu, kterou pouţívají doma, pochází sice z přírodního zdroje, ale musí se upravit pro pitné účely.

48

Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická

Porovnání vody v domácnosti s vodou v přírodě 2 1

bez úpravy

9

částečně upravit pro pitné podmínky

27

vždy upravit pro pití 29 musí se vyrobit nezodpovězeno

Odpověď - SPŠ chemická

Porovnání vody v domácnosti s vodou v přírodě 10 bez úpravy

4

částečně upravit pro pitné podmínky

47

43

vždy upravit pro pití musí se vyrobit nezodpovězeno

49

Odpověď - ISŠ automobilní

Porovnání vody v domácnosti s vodou v přírodě 10 bez úpravy

7

40 56

částečně upravit pro pitné podmínky vždy upravit pro pití musí se vyrobit nezodpovězeno

Vyhodnocení Z uvedených grafů je zřejmé, ţe převládala ta odpověď, ţe vodu, kterou mají doma, není stejná jako v přírodě a musí se upravit pro pitné podmínky. S nepatrným rozdílem následuje odpověď, ţe voda je stejná jako v přírodě, ale musí se částečně upravit pro pitné podmínky. Dané můţeme uzavřít s tím, ţe ţáci o vodě ví, kterou pouţívají doma, sice pochází z přírodních zdrojů, ale musí projít nějakou úpravou tak, aby se jednalo o pitnou vodu.

7.5.4 Otázka č. 9 Zadání otázky „Co se rozumí pod pojmem „Voda zdravotně nezávadná“? o Je to pitná voda, ale musíme si ji v domácím prostředí ochutit např. sirupem. o Je zdravotně nezávadná, ale není to pitná voda. o Tuto vodu můžeme použít k zalévání, koupání atd.. o Jedná se o pitnou vodu.“ Cíl otázky Zde bylo cílem zjistit, zda ţáci se jiţ setkali s tímto názvem či s označením vody, konkrétně s označením „Voda zdravotně nezávadná“. Já osobně jsem se s tímto 50

termínem setkal např. při návštěvě studánek v ČR, který byly takto označeny ze strany spravujících úřadů. Jedná se o vodu, kdy po poţití takovéto vody by neměli vzniknout ţádné zaţívací či zdravotní problémy. Můţeme říci, ţe se jedná o pitnou vodu. Zde měli studenti jen jednu moţnost na výběr, a to, ke které by se nejvíce přiklonili. Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická

Co se rozumí pod pojmem "Voda zdravotně nezávadná" 0 2

je to pitná voda, ale musíme si ji v domácím prostředí ochutit

15

je zdravotně nezávadná, ale není to pitná voda tuto vodu můžeme použít k zalévání, koupání

31 2

jedná se o pitnou vodu neodpověděli

Odpověď - SPŠ chemická

Co se rozumí pod pojmem "Voda zdravotně nezávadná" 0

je to pitná voda, ale musíme si ji v domácím prostředí ochutit

3 36 34

je zdravotně nezávadná, ale není to pitná voda tuto vodu můžeme použít k zalévání, koupání jedná se o pitnou vodu

6

neodpověděli

51

Odpověď - ISŠ automobilní

Co se rozumí pod pojmem "Voda zdravotně nezávadná" 0 2

je to pitná voda, ale musíme si ji v domácím prostředí ochutit

18 4

je zdravotně nezávadná, ale není to pitná voda tuto vodu můžeme použít k zalévání, koupání

52

jedná se o pitnou vodu neodpověděli

Vyhodnocení Z vyobrazených grafů je zřejmé, ţe většina dotazovaných ţáků vybrala odpověď tu, ţe se jedná o pitnou vodu. Nejvíce se k této otázce přiklonili ţáci na ISŠ automobilní a SŠ strojírenské. Takto označenou vodu si přirovnali k pitné vodě.

7.5.5 Otázka č. 10 Zadání otázky „K chemické značce H2O vyberte přesný název. o hydroxonium o peroxid vodíku o oxid vodný o trioxidan“ Cíl otázky Zde ţáci měli vybrat příslušný název chemické značce H20. Ostatní názvy se vztahují k otázce č. 7, kdy hydroxonium má chemickou značku H3O, peroxid vodíku má chemickou značku H2O2 a trioxidan má chemickou značku H2O3 . Ţáci měli na výběr jen jednu moţnost.

52

Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická

Chemická značka H2O a její název 0 3

hydroxonium

21

peroxid vodíku 24

oxid vodný trioxidan

2

neodpověděli

Odpověď - SPŠ chemická

Chemická značka H2O a její název 0 3

0

14

hydroxonium peroxid vodíku oxid vodný trioxidan

62

neodpověděli

Odpověď - ISŠ automobilní

Chemická značka H2O a její název 0 3

12

3

hydroxonium peroxid vodíku oxid vodný trioxidan

58

neodpověděli

53

Vyhodnocení Je chvályhodné, ţe většina ţáků vybrala k chemické značce H2O přesný název a to, oxid vodný. Nejlépe dopadla SPŠ chemická. Zde pro ostatní byl stěţejní název hydroxonium H3O, kdy z tohoto názvu je patrné, ţe se můţe jednat o vodu - hydro, ale není tomu tak. Tato otázka potrápila ţáky ze SŠ strojírenské.

7.5.6 Otázka č. 11 Zadání otázky „Znáte zdroj pitné vody pro Brno? □ Upravovaná voda z řeky Svratky v Brně-Pisárkách. □ Brněnská přehrada. □ Vodní nádrž Vír – úpravna Švařec. □ Podzemní voda z Březové nad Svitavou.“ Cíl otázky Jelikoţ se jednalo o ţáky škol nacházející se v městě Brně, pokládal za důleţité zde poloţit takovou otázku. Nicméně to navazuje i na citát v úvodu bakalářské práce. Pro Brno se pouţívá voda pocházející z vodní nádrţe Vír a podzemního zdroje z Březové nad Svitavou. Upravená voda z řeky Svratky v Brně – Pisárkách slouţí jako záloha. Voda z Brněnské přehrady se nepouţívá vůbec. Ţáci měli v této otázce více moţností pro své odpovědi. Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická Zde z 50-ti dotazovaných ţák odpovědělo, ţe pro město Brno slouţí vodní zdroj upravená voda z řeky Svratky v Brně – Pisárkách, to odpovědělo 21 ţáků, dále 22 ţáků odpovědělo Brněnskou přehradu, dále 22 ţáků odpovědělo, ţe je to vodní nádrţ Vír – úpravna Švařec a podzemní vodu z Březové nad Svitavou označilo jen 14 dotazovaných ţáků. Na danou otázku neodpověděli dva ţáci. Odpověď - SPŠ chemická Ţáci na této škole odpověděli, ţe Brno vyuţívá zdroje pitné vody z upravené vody z řeky Svratky v Brně – Pisárkách, takto odpovědělo 11 ţáků, dále 10 ţáků zatrhlo moţnost vodního zdroje jako Brněnskou přehradu, dále 38 ţáků dalo moţnost vodního zdroje z vodní nádrţe Vír – úpravna Švařec a podzemní vodu z Březové nad Svitavou 54

označilo 34 dotazovaných ţáků. Na této škole 10 ţáků nezodpovědělo uvedenou otázku vůbec. Celkem odpovídalo 79 ţáků. Odpověď - ISŠ automobilní Zde ze 76-ti dotazovaných ţáků odpovědělo, ţe pro město Brno slouţí vodní zdroj upravená voda z řeky Svratky v Brně – Pisárkách, to odpovědělo 32 ţáků, dále 21 ţáků odpovědělo Brněnskou přehradu, dále 26 ţáků odpovědělo, ţe je to vodní nádrţ Vír – úpravna Švařec a podzemní vodu z Březové nad Svitavou označilo 18 dotazovaných ţáků. Na danou otázku neodpovědělo pět ţáků. Vyhodnocení Z přehledu odpovědí vyplývá, ţe ţáci na uvedených školách nejsou dobře seznámeni se zdrojem pitné vody pro město Brno. S takovouto informací by měli být obeznámeni nejen ţáci na školách, ale mělo by to zajímat i ostatní uţivatele vody v Brně. Jedná se o dva zdroje vody, povrchový a podzemní, a oba dva zdroje jsou vyhovující, se svými hodnotami, být zdrojem pitné vody pro Brno.

7.5.7 Otázka č. 12 Zadání otázky „Jaká látka se používá pro dezinfekci vody? □ □ □ □

Peroxid vodíku. Chlor. Chlorman sodný. Oxid chloričitý.“

Cíl otázky U předchozích otázek jsme si trochu objasnili podstatu, co je to pitná voda, voda zdravotně nezávadná, jakou vodu pijí doma. Pokud voda projde úpravnou vody, tak se pouţívají různé prostředky a látky na úpravu, v této otázce převáţně na dezinfekci. Cílem bylo zjistit do jaké míry jsou obeznámeny dezinfekcí vody při úpravě vody. Zde ţáci měli na výběr více moţností. Jsou uvedeny ty nejčastější. Podotýkám, ţe pro úpravu vody se pouţívají všechny uvedené látky v otázce.

55

Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická

Jaká látka se používá pro dezinfekci vody 3

3

6

8 peroxid vodíku chlor chlorman sodný oxid chloričitý 44

neodpověděli

Odpověď - SPŠ chemická

Jaká látka se používá pro dezinfekci vody

7

11

15 peroxid vodíku chlor chlorman sodný 69

oxid chloričitý neodpověděli

56

Odpověď - ISŠ automobilní

Jaká látka se používá pro dezinfekci vody

10

5

1

9 peroxid vodíku chlor chlorman sodný oxid chloričitý 64

neodpověděli

Vyhodnocení Převáţná většina dotazovaných ţáků ví, ţe pro dezinfekci vody se pouţívá chlór. Chlór je pro dezinfekci nejznámější, pouţívá se např. pro dezinfekci vody v bazénech. U této otázky ani jeden ţák nezatrhl všechny uvedené látky pro dezinfekci vody. Uvedená byla buď jen jedna látka, nebo dvě látky zároveň.

7.5.8 Otázka č. 13 Zadání otázky „Dle obrázku "Koloběh vody", přiřaďte jednotlivé procesy k číslům. ___povrchový odtok ___sluneční záření ___kondenzace ___odtok z podzemních vod ___výpar a evapotranspirace ___oceány, moře a vodní nádrže“

57

Cíl otázky V této otázce jsem vybral téma koloběh vody na zemi. Cílem bylo zjistit, do jaké míry ţáci znají uvedený koloběh vody na zemi. S tímto koloběhem je následně spojena kvalita vodního zdroje, který je určený pitnou vodu. Zde ţáci měli jednotlivá čísla dopsat k jednotlivým uvedeným procesům. Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická Na danou otázku odpovědělo pouze 26 ţáků dobře z 50. Zbývajících 24 ţáků odpovědělo s jednou nebo s více chybami. Celkem 6 ţáků mělo odpověď úplně špatně, 1 ţák si zaměnil proces pod číslem 1 a 3, dalších 9 ţáků si zaměnilo proces pod číslem 7 s procesem pod číslem 6 a 8 ţáků si zaměnili proces 4 s 5. Odpověď - SPŠ chemická Zde celkem 54 ţáků přiřadilo správně čísla k uvedeným procesům. 23 ţáků opět udělali jednu nebo nanejvýš dvě chyby. 9 ţáků si zaměnilo proces pod číslem 7 s 9, 2 ţáci proces pod číslem 2 s 3, 7 ţáků proces pod číslem 4 s 5, 6 ţáků mělo odpověď úplně špatně zodpovězenou a 2 ţáci danou otázku nezodpovědělo. Odpověď - ISŠ automobilní Na této škole celkem 36 ţáků mělo uvedenou otázku úplně dobře. 7 ţáků uvedenou otázku nemělo zodpovězenou vůbec. S jednou či s několika chybami odpovědělo 33 ţáků. Z toho 4 ţáci zaměnili proces pod číslem 6 s 7, proces pod číslem 4 zaměnilo s procesem pod číslem 5 celkem 7 ţáků a 22 ţáků mělo chybu ve všem. Vyhodnocení Můţeme říci, ţe tato otázka patřila mezi ty jednodušší, a i přesto tato otázka ţáky potrápila. Těţko říct čím to bylo, zda nepozorností či jen špatným přiřazením. Pokud z nevědomosti, tak by bylo toto téma ţákům blíţe osvětlit, popřípadě připomenout učivo ze základní školy tak, aby si jej daly do souvislosti s úpravou pitné vody.

58

7.5.9 Otázka č. 14 Zadání otázky „Když se řekne: „Máme tvrdou vodu“, co se tím myslí? o Voda je tvrdá jako beton. o Voda je pevná a nic nepropustí. o Voda obsahuje minerální látky. o Voda pochází z povrchového vodního zdroje.“ Cíl otázky Máme tvrdou vodu. Tak toto jsem slýchával a slyším ještě občas i dnes. Pokud někdo vlastní studnu a odebírá si vzorky vody pro rozbor obsaţených látek tak ví, ţe tyto hodnoty ukazují zvýšené hodnoty minerálních látek např. vápník, ţelezo, hořčík atd. Hodnoty těchto látek nejsou ve všech částech ČR stejný. Ţákům tato otázka byla dána z toho důvodu, aby se zjistilo, co si pod tímto přirovnáním představí a jak na danou otázku odpoví. Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická

Pojem tvrdá voda - co to je? 0 12

voda tvrdá jako beton

11 voda pevná a nic nepropustí voda obsahuje minerální látky 36

voda pochází z povrchového vodního zdroje neodpověděli

59

Odpověď - SPŠ chemická

Pojem tvrdá voda - co to je? 00

voda tvrdá jako beton

2

4

voda pevná a nic nepropustí voda obsahuje minerální látky voda pochází z povrchového vodního zdroje

73

neodpověděli

Odpověď - ISŠ automobilní

Pojem tvrdá voda - co to je? voda tvrdá jako beton 6

2

7

17

voda pevná a nic nepropustí voda obsahuje minerální látky 44

voda pochází z povrchového vodního zdroje neodpověděli

Vyhodnocení Většina ţáků na danou otázku odpověděla dobře a uvedla moţnost tu, ţe se jedná o vodu, která obsahuje minerální látky. V tomto ohledu jsou vědomosti ţáků na dobré úrovni. Nejlépe odpověděli ţáci na SPŠ chemické, kde odpovědělo ze 79 ţáků celkem 73 ţáků správně. 60

7.5.10 Otázka č. 15 Zadání otázky „Pokud je vodní zdroj (povrchový, podzemní) určený pro pitnou vodu, musí být zabezpečen a chráněn? o Ne, přístup musí mít každý. o Ne, ale přístup mají jen pověření zaměstnanci. o Ano, ale přístup má každý. o Ano a přístup mají pouze určití zaměstnanci.“ Cíl otázky Cílem této otázky bylo zjistit, zda ţáci měli moţnost vidět některý vodárenský objekt, v tomto případě vodní zdroj, tak aby si na něj vzpomněli. Pokud neměli moţnost jej vidět, tak aby odpověděli dle svého nejlepšího uváţení. Ochrana takových vodní zdrojů je zakotvena v zákonech. Ţáci měli jen jednu moţnost výběru správné otázky. Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická

Vodní zdroj musí být zabezpečen a chráněn?

1

4

ne, přístup musí mít každý 6 ne, přístup mají jen pověření zaměstnanci 11

28

ano, přístup má každý ano, přístup mají pouze určití zaměstnanci neodpověděli

61

Odpověď - SPŠ chemická

Vodní zdroj musí být zabezpečen a chráněn?

2 4

ne, přístup musí mít každý 6 16

ne, přístup mají jen pověření zaměstnanci ano, přístup má každý

49 ano, přístup mají pouze určití zaměstnanci neodpověděli

Odpověď - ISŠ automobilní

Vodní zdroj musí být zabezpečen a chráněn?

5

5

ne, přístup musí mít každý 8 ne, přístup mají jen pověření zaměstnanci 16

ano, přístup má každý

42 ano, přístup mají pouze určití zaměstnanci neodpověděli

Vyhodnocení U zobrazených grafů můţeme vidět, ţe většina ţáků se s touto otázkou vypořádala velice dobře. Můţeme předpokládat, ţe tito ţáci jiţ nějaký ten vodárenský 62

objekt - vodní zdroj měli moţnost vidět a vzpomněla si, jak daný objekt vypadá. Zde nejlépe dopadli ţáci z SPŠ Chemické.

7.5.11 Otázka č. 16 Zadání otázky „Uvedený digram ukazuje jednoduchý vodní filtr. Jakou funkci plní uhlí ve filtru? o o o o

přidává minerály do vody. čistí kalné vody. zachycuje bakterie. chytá suspendované částice.“

Cíl otázky Tato specifická otázka měla zjistit jiţ konkrétní vědomosti ţáků týkající se úpravy vody, zejména uhlí a jeho funkci ve filtru. V zadání otázky měl ţákům pomoct i obrázek jednoduchého vodního filtru, ve kterém jednotlivý sloţky byly popsány. Ţáci měli vybrat jen jednu správnou odpověď. Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická

Jakou funkci plní uhlí ve filtru?

7

1

9 přidává minerály do vody 6

čistí kalné vody zachycuje bakterie chytá suspendované částice

27

neodpověděli

63

Odpověď - SPŠ chemická

Jakou funkci plní uhlí ve filtru?

4

4 18

21

přidává minerály do vody čistí kalné vody zachycuje bakterie chytá suspendované částice

32

neodpověděli

Odpověď - ISŠ automobilní

Jakou funkci plní uhlí ve filtru?

9

10

6

5

přidává minerály do vody čistí kalné vody zachycuje bakterie chytá suspendované částice

46

neodpověděli

Vyhodnocení Zde jsem byl mile překvapen tím, ţe většina ţáků z ISŠ, celkem 46 ţáků ze 76 ţáků, shodně odpověděla, ţe uhlí ve filtru zachycuje bakterie. Je to dáno zejména tím,

64

ţe na ISŠ probírají jednotlivé součásti, mimo jiné i palivový filtr – uhlíkový filtr. Dobře si vedla i SŠ strojírenská a elektrotechnická.

7.5.12 Otázka č. 17 Zadání otázky „Jakou mírou se podílejí níže uvedené faktory na znečisťování zdrojů pitné vody? ____Absence čističky odpadních vod při jednotlivých obcí a měst (dál po toku se nachází oblast vodního zdroje). ____Svévolné vypouštění odpadní vody do přírody, do vodních toků (blízkost vodních zdrojů). ____Svévolné vypouštění průmyslových látek do přírody (prosak do podzemního vodního zdroje, drahé náklady na čištění vody) ____Srážková voda ovlivňující kvalitu povrchové vody.“ Cíl otázky Tato otázka měla za cíl zjistit názor studentů, na znečišťování zdrojů vody, které jsou určeny pro úpravu vody na pitnou nebo jako přímo vodní zdroj pitné vody. Otázka byla volná a studenti měli přiřadit číslo dle důleţitosti, kdy jednička byla jako nejzávaţnější a číslo čtyři méně závaţné. Faktorů na znečišťování je určitě více, ale byly zde vypsány ty nejhlavnější, které se dotýkají přímo zdrojů pitné vody. Jako nejdůleţitější z uvedených faktorů povaţuji svévolné vypouštění odpadních vod. Je zde míněno nekontrolovatelné vypouštění bez moţnosti čistění. Tato otázka také proniká tak trochu do problematiky čištění odpadních vod. Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická, SPŠ chemická a ISŠ automobilní Zadáním bylo zjistit názor ţáka, ke kterému tvrzení by se přiklonil, bylo zjištěno, ţe co ţák to jiný názor i náhled na zadanou otázku. V odpovědích vznikalo mnoho kombinací a různého pořadí faktorů podílející se na znečišťování zdrojů pitné vody. Většina ţáků ze škol přiřadila číslo jedna k faktorům: „Svévolné vypouštění odpadní vody do přírody, do vodních toků (blízkost vodních zdrojů) a svévolné vypouštění průmyslových látek do přírody (prosak do podzemního vodního zdroje, drahé náklady na čištění vody).“ Jako další v pořadí pak byl faktor: „Absence čističky odpadních vod při jednotlivých obcí a měst (dál po toku se nachází oblast vodního zdroje).“ Posledním faktorem zůstal: „Srážková voda ovlivňující kvalitu povrchové vody.“ Mohu říci, ţe se ţáci i s touto otázkou vypořádali dobře. 65

7.5.13 Otázka č. 18 Zadání otázky „Pokuste se, dle předloženého schématu "úpravna vody", popsat jednotlivé etapy úpravy. 1-___________________________ 2-___________________________ 3-___________________________ 4-___________________________ 5-___________________________ 6-___________________________“ Cíl otázky Tato otázka patřila k nejtěţším, ale i přesto byla dána do dotazníku. Cílem bylo zjistit, zda studenti, kteří vědí, ţe pitná voda se musí nějakým způsobem upravovat, tak jde o to, jakým způsobem a jaká jsou jednotlivá stádia - etapy úpravy vody. Bylo vytvořeno jednoduché schéma, dle kterého měli studenti k jednotlivým číslům napsat či pojmenovat jednotlivou etapu úpravy. Odpověď - SŠ strojírenská a elektrotechnická Na danou otázku z této školy odpovědělo 30 ţáků dobře a ke kaţdému číslu se pokusili napsat jednotlivé etapy dle vyobrazeného schématu. Z těchto ţáků mělo 22 ţáků danou odpověď úplně dobře, ostatní měli buď neúplnou odpověď (většinou pod bodem 5 a 6 nebo tyto body vypustili). 20 ţáků na danou otázku neodpovědělo vůbec. Odpověď - SPŠ chemická Na této škole danou otázku nezodpovědělo celkem 44 ţáků. 35 ţáků zodpovědělo tuto otázku, kdy 28 ţáků odpovědělo úplně dobře a ostatní neměli body pod číslem 3 aţ 6 zodpovězeny. Odpověď - ISŠ automobilní Zde bylo zjištěno, ţe daná otázka ţákům na této škole dělala velký problém. Na zadanou otázku odpovědělo pouze 19 ţáků, z toho 9 ţáků úplně dobře, ostatních 10 ţáků měli odpověď neúplnou a to pod bodem 4 aţ 6. Na tuto otázku neodpovědělo 57 ţáků. 66

Vyhodnocení I přesto, ţe daná otázka patřila mezi nejtěţší, opravdu jiţ konkrétní co se do úpravy vody týče, tak ţáci se otázce postavili čelem a necelá polovina všech ţáků danou otázku zodpověděla dobře. Nejlépe za školu odpověděli ţáci ze SŠ strojírenská a elektrotechnická, kterou následuje SPŠ chemická.

67

8. Učební materiál žáků středních škol V podkapitole 7.3 Vybrané střední školy jsme se ze základních informací ke škole, také dozvěděli informace k učebním materiálům, ze kterých jsou ţákům předávány informace mající vztah k vodě, potaţmo k pitné vodě. Jedná se o tyto učební materiály: SŠ strojírenská a elektrotechnická: internetový portálu Ekoškola(32). SPŠ chemická: Anorganická technologie(27), Technologie anorganických látek(28), Chemická technika(29). ISŠ automobilní: Základy ekologie(30) Biologie pro gymnázia(31).

8.1 Internetový portál Ekoškola Jedná se o internetový portál, který zaštiťuje Sdruţení Tereza. Součástí tohoto internetového portálu je program Ekoškola. O tomto programu se dozvíme, ţe: "Program Ekoškola je mezinárodní vzdělávací program, jehož hlavním cílem je, aby žáci snižovali ekologický dopad školy a svého jednání na životní prostředí a zlepšili prostředí ve škole a jejím okolí"(32). K tématu voda, které patří mezi základní témata, ţe ţáci učí jak šetřit s vodou, pro toto vytváří cedulky ke kohoutkům a na toalety. Také sledují jaké prostředky se rámci školy pouţívají na čištění a hledají jiné lepší řešení, jak ekologicky škodlivé čistící prostředky, nahradit.

8.2 Anorganická technologie Učebnici Anorganická technologie od Hranošta, P.(27) pouţívají ţáci na SPŠ chemické. Tato učebnice poskytuje ţákovi informace o základních anorganických surovinách, jejich výrobě meziproduktů a také finálních produktů. K tématu voda je 68

věnována podkapitola „Voda“ a to ve druhé části učebnice. Ţák se z textu dozví základní informace o vodě, chemické a fyzikální vlastnosti, a také pro co vše lze vodu pouţít. Dále se ţák dozví, na jaké druhy se voda dělí, a v dalších podkapitolách jsou rozebírány jejich vlastnosti. Převáţně dle jakých specifikací se hodnotí tvrdost vody a to jak u atmosférické, podzemní, povrchové, mořské a minerální vody. K pitné vodě je zde věnována další podkapitola, kde jsou rozebrány, jaké hodnoty pitná voda musí dle platných norem mít, dále jsou zde jednotlivé fáze úpravy vody na pitnou vodu. Ţák se tak seznámí s odstraňováním tuhých látek, s dezinfekcí, s odstraňováním ţeleza a manganu, a s chlorováním. V další podkapitole se ţák seznámí s úpravou uţitkové vody, která se pouţívá na chlazení a na výhřev.

8.3 Technologie anorganických látek Jedná se o starší učebnici. Technologie anorganických látek od Milbauera, J.(28) je srovnatelná s publikací od Malý, J., Malá, J. - Chemie a technologie vody(1). Milbauer, J. ve své knize popisu procesy, které při jednotlivých etapách úpravy nastávají a etapy jsou zde řádně vysvětleny s názornými schématy zařízení na úpravu vody nejen pitné. Také jsou zde popsány chemické látky, které se pouţívají k úpravě vody a jejich vlivy. Na tehdejší dobu se jedná o velice kvalitní učebnici na vysoké technické úrovni. 8.4 Chemická technika Chemická technika od Štěpánka, L.(29) je učebnice určená opět ţákům na SPŠ chemické. Chemická technika patří do oboru chemie a zabývá se zařízením chemické výroby a jejími procesy, které v nich probíhají. Uplatňuje zde matematické popisování procesů a také je hodně spjata s praktickým procvičováním. K tématu úprava pitná vody zde není vyčleněna ţádná kapitola, ale ţák se seznámí rámci s chemickými procesy, které jsou vyuţity i při úpravě pitné vody. Jedná se zejména o sedimentaci, filtraci, adsorpci a elektroosmózu pro iontovou výměnu. Je zde popsán průběh kaţdého procesu a také grafy, ze kterých lze zjistit optimální nastavení daného procesu.

69

8.5 Základy ekologie Učebnice Základy ekologie od Kvasničkové, D.(30) je určena pro ţáky základních a středních škol. Jedná se o učebnici, která se věnuje ekologii a všem informacím s tímto tématem spojené jako např. co je ţivot, co je buňka, organismy, vztahy mezi organismem a prostředím. K prostředí co to vlastně je, čím je tvořeno a jaký jsou vlivy lidské činnosti na dané prostředí. O vodě je zde věnována kapitola, ve které se ţák dozví, co voda tvoří v prostředí (hydrosféru), její cyklus v prostředí – koloběh vody a také s negativními zásahy lidské činnosti do tohoto cyklu. 8.6 Biologie pro gymnázia Autoři Jelínek, J., Zicháček, V. napsali učebnici Biologie pro gymnázia(31), která je převáţně určena pro gymnázia, ale tuto učebnici mohou pouţívat i ţáci na středních školách, kde jsou maturitní obory. V této učebnici je k tématu voda – úprava pitné vody věnováno jen několik odstavců v kapitole „Ekologie rostlin a hub“, kde se nachází podkapitola „Voda“ a „Znečišťování vod“. Z uvedeného se ţák dozví informace o vodě ve vztahu k biologii a následně lidské zásahy do znečišťování vody.

70

9. Závěr Tato bakalářská práce je zaměřena na úpravu pitné vody, kdy bylo cílem vytvořit souhrnnou učební oporu pro ţáky nejen středních škol. Snaţil jsem se vytvořit základní, přitom stručný a přehledný text, který obsahuje hlavní podstatu úpravy pitné vody a vše s úpravou vody spojené. Teoretická část této bakalářské práce je zaměřena na zdroje vody, a to jak z podzemních zdrojů, tak i z povrchových zdrojů vody. Uvedl jsem zde i přesnou charakteristiku těchto zdrojů a jejich vlastnosti, které jsou rozhodující následnou úpravu vody. Třetí kapitolu teoretické části jsem věnoval legislativnímu vymezení v ČR, kdy pitná voda a zdroje pro pitnou vodu musí splňovat mnoho poţadavků. Uvedl jsem pouze ty nezákladnější zákony a vyhlášky, které mají vztah k pitné vodě a zdrojů pro pitnou vodu. Tyto zákony a vyhlášky musí být také v současné době v souladu s normami EU, neboť Česká republika je členem EU. Čtvrtá kapitola této bakalářské práce popisuje úpravu vody jako takovou. Zmíněny jsou zde typy úpravy vody a způsoby úpravy vody, jedná se o mechanický, chemický, fyzikálně-chemický způsob a biologický způsob. V závěru kapitoly je rozdělena úprava vody dle zdrojů vody, který máme podzemní a povrchovou. Způsoby úpravy vody se vhodně kombinují tak, dle poţadované jakosti vody. V páté kapitole jsem stručně popsal jednotlivé způsoby úpravy povrchové vody. Jedná se o způsob - mechanické předčištění, preoxidace, číření, filtrace, adsorpce, dezinfekce, stabilizace, flotace a fluorizace. V šesté kapitole této bakalářské práci jsem popsal způsoby úpravy podzemní vody. Popsán je způsob - odkyselování, odţelezování a odmanganování, odstraňování vápníku a hořčíku, deionizace a demineralizace, desorpce a iontová výměna. Ve druhé praktické části bakalářské práce jsem shrnul informace k tématu úprava vody, jedná se o studijní materiály, ze kterých se v současné době učí ţáci na středních školách. Dále je to kniţní materiál, ze kterého jsem čerpal informace pro tvorbu bakalářské práce. Součástí praktické části je rozebrán dotazník, který byl na vybraných školách v Brně předloţen. Informace pro tvorbu dotazníku jsem čerpal ze stejného kniţního materiálu jako pro tvorbu bakalářské práce. Cílem dotazníku bylo zjistit vědomosti ţáků na středních školách a to k tématu - úprava pitné vody. Byly jim 71

předloţeny jak jednoduché otázky, tak i těţší a konkrétní k danému tématu. Na jednoduché otázky odpovídali všichni ţáci a na těţší otázky jiţ tomu tak nebylo. Z vyhodnocení jednotlivých otázek vyplývá, ţe všeobecné znalosti o vodě samotné, ţáci umí a mají znalosti. Pokud ovšem otázka byla specifická k úpravě pitné vodě, jiţ všichni ţáci neodpovídali. Mezi odpovídajícími se našlo i několik ţáků, kteří odpověděli špatně. Zde si můţeme poloţit otázku: „Proč odpovídali špatně? Proč neodpověděli? atd. Pokud budeme brát v úvahu to, ţe kaţdý ţák k zodpovězení dotazníku přistupoval zodpovědně a kaţdý sám za sebe, tak je zřejmé, ţe ţák nevěděl odpověď či nebyl si jist správné odpovědi i přesto, ţe měl na některou otázku více moţností. Jak to, ţe ţák na střední škole nemá potřebné informace k tomuto tématu a pokud má, proč jen na některé škole? Jak odstraníme tyto nedostatky? Takto si můţeme klást další a další otázky. Pomoc se nachází přímo před vámi. Ano, tato bakalářská práce „Úprava pitné vody – učební opora“ poskytuje ţákovi potřebné informace k tomuto tématu. Jedná se skutečně o ty základní informace – učební oporu, které by měl ţák znát a vědět. Tuto učební oporu chci doporučit všem učitelům středních škol, kteří se tématu pitná voda a nejen k ní věnují.

72

10. Použitá literatura 1. Malý, J., Malá, J. Chemie a technologie vody, Brno : Noel 2000 s.r.o., 1996. 200 s. ISBN 80-86020-13-4. 2. Slavíčková, K., Slavíček, M. Úprava pitné vody, Praha : Nakladatelství ČVUT, 2006. 200s. ISBN 80-01-03534-4. 3. Kareis, B. Potrubí z netradičních materiálů pro SOU, Praha : SNTL - Nakladatelství technické literatury, n. p., 1985. 116 s. ISBN 04-711-85. 4. Směrnice rady 98/83/ES, ze den 3.11. 1998, o jakosti vody určené k lidské spotřebě 5. Vyhláška č. 137/1999 Sb., ze dne 10.6.1999, kterou se stanoví seznam vodárenských nádrţí a zásady pro stanovení a změny ochranných pásem vodních zdrojů 6. Vyhláška č. 252/2004 Sb., ze dne 22. 4. 2004, kterou se stanoví hygienické poţadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody 7. Vyhláška č. 293/2006 Sb., ze dne 6. 6. 2006, kterou se mění vyhláška č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické poţadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody, ve znění vyhlášky č. 187/2005 Sb. 8. Vyhláška č. 428/2001 Sb., ze dne 16.11.2001, kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů. 9. Zákon č. 258/2000 Sb., ze dne 14.7.2000, o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů 10. Zákon č. 274/2001 Sb., ze dne 10.6.2001, o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů. 11. Vyhláška Ministerstva zdravotnictví ČR č. 409/2005 Sb., ze dne 30. září 2005, o hygienických poţadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody. 12. Vyhláška č. 98/2011, ze dne 30. března 2011, o způsobu hodnocení stavu útvarů povrchových vod, způsobu hodnocení ekologického potenciálu silně ovlivněných a umělých útvarů povrchových vod a náleţitostech programů zjišťování a hodnocení stavu povrchových vod. 13. Vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost č. 307/2002 Sb., ze dne 13. června 2002, o radiační ochraně. 14. Kolektiv autorů a konzultantů. Slovník cizích slov, Praha : Encyklopedický dům spol. s r.o., 1998. 366 s. ISBN 80-90-1647-8-1. 73

15. Brněnské vodovody a kanalizace [online]. [cit. 29.6.2013] Dostupný z WWW: . 16.

Radon

[online].

[cit.

5.7.2013]

Dostupný

z

WWW:

. 17. Obrázek č. 1: Tabulka II. ochranného pásma [online]. [cit. 26.7.2013] Dostupný z WWW: . 18. Obrázek č. 2 : Vodní nádrţ Vír [online]. [cit. 26.7.2013] Dostupný z WWW: . 19. Obrázek č. 3 : Plastové trubky [online]. [cit. 9.8.2013] Dostupný z WWW: . 20. Obrázek č. 4 : Česle [online]. [cit. 28.7.2013] Dostupný z WWW: . 21. Obrázek č. 5 : Schéma čiřiče [online]. [cit. 3.8.2013] Dostupný z WWW: . 22. Obrázek č. 6 : Membránové procesy [online]. [cit. 1.9.2013] Dostupný z WWW: . 23. Obrázek č. 7 : Černé uhlí [online]. [cit. 9.8.2013] Dostupný z WWW: . 24. Desorpce [online]. [cit. 17.8.2013] Dostupný z WWW: . 25. Obrázek č. 8 : Schéma zařízení flotace [online]. [cit. 1.9.2013] Dostupný z WWW: . 26.

Úvodní

citát

[online].

[cit.

2.9.2013]

Dostupný

z

WWW:

. 27. Hranoš, P. Anorganická technologie, Studijní text pro SPŠCH, Ostrava : Nakladatelství Pavel Klouda, 2000. 92 s. ISBN 80-86369-01-3. 28. Milbauer, J. Technologie anorganických látek, Praha : Nakladatelství Alois Hynek, 1948. 257 s. 29. Štěpánek, L. Chemická technika, Studijní text pro SPŠCH, Ostrava : Nakladatelství Pavel Klouda, 2000. 76 s. ISBN 80-86369-02-1.

74

30. Kvasničková, D. Základy ekologie, Praha : Nakladatelství Fortuna, 2004. 104 s. ISBN 80-7168-902-5. 31. Jelínke, J., Zicháček V. Biologie pro gymnázia, Ostrava : Nakladatelství Olomouc s.r.o., 2003. 576 s. ISBN 80-7182-159-4. 32.

Ekoškola

[online].

[cit.

11.11.2013]

.

75

Dostupný

z

WWW:

11. Přílohy 11.1 Příloha č.1 "Vysvětlivky k tabulce č.1.2 dle vyhlášky Ministerstva zdravotnictví ČR č. 293/2006 Sb., ze dne 6.6.2006(6): 1. Odběr vzorků pro stanovení ukazatelů teplé vody (s výjimkou cíleného epidemiologického šetření) se provádí po odpuštění vody po dobu 1 minuty. 2. Limit jako mezní hodnota platí pro zdravotnická a ubytovací zařízení, sprchy u veřejných bazénů a koupališť; pro ostatní objekty platí jako doporučená hodnota, o kterou je nutné pomocí technických opatření usilovat. 3. Limit jako nejvyšší mezní hodnota platí pro oddělení nemocnic, kde jsou umístěni imunokompromitovaní nedonošenecká,

pacienti,

jako

anestezioresuscitační,

jsou

například

dialyzační,

oddělení

onkologie,

transplantační,

hematoonkologie,

jednotky intenzivní péče. 4. Limitní hodnota se vztahuje na součet počtů následujících druhů atypických mykobakterií: Mycobacterium chelonae, M. kansasii, M. avium, M. intracellulare, M. scrophulaceum, M. xenopi, M. fortuitum. Ukazatel se stanovuje pouze v případě výroby teplé vody ze zdroje povrchové vody nebo důlní vody a s centrálním ohřevem a rozvodem. 5. Ukazatel není nutno stanovovat, pokud je stanoven obsah CHSK-Mn (chemické spotřeby kyslíku). 6. Ukazatel není nutno stanovovat, pokud je stanoven obsah TOC (celkový organický uhlík). 7. Neplatí pro řízenou nárazovou dezinfekci, při které lze použít i vyšší dávky dezinfekčního přípravku za podmínky, že pomocí organizačních opatření bude zajištěno, že takto ošetřená voda nebude použita k lidské spotřebě (pití a koupání). Obsah volného chloru a oxidu chloričitého se stanovuje pouze v případě použití těchto látek při úpravě vody. 8. Vyjádřeno jako PO43-. Ukazatel se stanovuje pouze v případě, že do teplé vody je přidáván chemický přípravek na bázi fosforu.

76

9. V případě pochybností se za přijatelné považují stupně 1 a 2 při stanovení podle ČSN EN 1622 Jakost vod. Stanovení prahového čísla pachu (TON) a prahového čísla chuti (TFN). 10. U vod s přirozeně nižším pH se hodnoty pH 6,0 až 6,5 považují za splňující požadavky této vyhlášky za předpokladu, že voda nepůsobí agresivně vůči materiálům rozvodného systému, včetně vnitřního vodovodu. 11. Teplota teplé vody po odtočení by neměla klesnout pod 50 st.C (optimálně nad 55 st.C) z důvodu minimalizace rozvoje legionel v rozvodu vody. 12. Limitní hodnota se vztahuje na součet kvantitativně zjištěných koncentrací trichlormethanu (chloroformu), tribrommethanu (bromoformu), dibromchlormethanu a bromdichlormethanu. Je-li to možné, aniž by byla snížena účinnost dezinfekce, usiluje se o dosažení co nejnižší hodnoty. Ukazatel se stanovuje pouze v případě dezinfekce vody pomocí chlorového přípravku. 13. Jednotka se uvádí podle použité metody stanovení: ZF(t) nebo ZF(n), kde (t) znamená turbidimetrickou a (n) nefelometrickou metodu."

77