Manuál pro lektory VP Název programu:
Cesta vody vodovody Anotace: Voda je pro náš život naprosto nepostradatelná. Čím vším si ale musí projít při cestě do umyvadel a dřezů v naší domácnosti? Kolik jí spotřebujeme? Co se s ní děje dál? Jak člověk nakládá s vodou, co konkrétně je ještě možné vylepšit? Na tyto a mnoho dalších otázek děti postupně naleznou odpověď v tomto výukového programu. Seznámí se podrobněji s procesy úpravy pitné vody, na vlastní kůži si vyzkouší, jak funguje čistírna odpadních vod. Zařazení do RVP: Dle rámcových vzdělávacích programů tento VP navazuje na průřezové téma Environmentální výchova a dále rozvíjí klíčové kompetence k učení a řešení problémů. Vhodně doplňuje a prohlubuje vědomosti žáků z oblasti přírodovědy (biologie), konkrétně především v oblasti ekologie a ochrany přírody. Cílová skupina: mladší žáci: 3. – 5. třída starší žáci: 6. – 9. třída MLADŠÍ ŽÁCI Cíle pro mladší žáky: Žáci si uvědomí, že získat pitnou vodu pro domácnost není snadné, a proto je třeba vodou šetřit. Vyjmenují činnosti v domácnosti, při kterých spotřebováváme pitnou vodu a rozlišují, které z nich jsou na spotřebu vody nejvíce náročné a které naopak méně. Vyjmenují zdroje pitné vody a stručně popíší cestu vody od zdroje až k nám do kohoutku. Rozlišují pojmy úpravna pitné vody a čistírna odpadních vod. Stručně popíší proces čištění odpadních vod. Použité pomůcky: CD přehrávač (dodá škola), CD se zvuky vody, provázky, kartičky, puzzle (cesta vody do domácnosti), kartičky s aktivitami (pantomima), PET lahev s vodou, malá sklenička (štamprle), lžička (demonstrace množství vody na Zemi), obrázky na dokreslení cesty vody do domácnosti (podle počtu žáků), balená voda, kelímky; zalaminované obrázky – Vírská přehrada – povrchová voda, Březová nad Svitavou – podzemní voda, hra na ČOV - šátky, provaz, kartičky s obr. bakterií, kartičky s mycími přípravky, kartičky s odpadky a pracovní listy dle počtu žáků. OSNOVA PROGRAMU pro mladší žáky (3. – 5. třída) 1. Představení lektorky a Rezekvítku (podle programu také výukový program) 2. Rozpoznání zvuků (CD – s nahrávkou) 3. Rozdělení do skupin – 5 skupin (provázky nebo kartičky či jiná alternativa)
1
4. Pantomima na spotřebu vody (kartičky s aktivitami na spotřebu vody – rozdat po dvou kartičkách do skupiny) 5. Seřazení kartiček s aktivitami (kartičky s aktivitami na spotřebu vody) 6. Demonstrace – „Kolik je pitné vody na světě“ (pomůcky: obrázek zeměkoule, petláhev, štamprdle, lžička) 7. Dokreslit obrázek Cesta vody – pracovní list 8. Sestavení puzzle – jako odpověď na to, jaká je cesta vody než se dostane k nám domů do kohoutku 9. Odkud voda je – Zdroje pitné vody (pomůcky: zalaminované obrázky – Vírská přehrada – povrchová voda, Březová nad Svitavou – podzemní voda) 10. Hra na ČOV (pomůcky: šátky, provaz, kartičky s obr. bakterií, kartičky s mycími přípravky, kartičky s odpadky) 11. Pracovní list STARŠÍ ŽÁCI Cíle pro starší žáky: Žáci si uvědomí, že získat pitnou vodu pro domácnost není snadné, a proto je třeba vodou šetřit. Vyjmenují činnosti v domácnosti, při kterých spotřebováváme pitnou vodu a rozlišují, které z nich jsou na spotřebu vody nejvíce náročné a které naopak méně. Vypočítají si vlastní spotřebu vody za den a srovnají ji s ostatními spolužáky. Vyjmenují zdroje pitné vody a stručně popíší cestu vody od zdroje až k nám do kohoutku. Rozlišují pojmy úpravna pitné vody a čistírna odpadních vod. Stručně popíší proces úpravy pitné vody a čištění odpadních vod. Použité pomůcky: CD přehrávač (dodá škola), CD se zvuky vody, provázky, kartičky, kartičky s aktivitami (pantomima), PET lahev s vodou, malá sklenička (štamprle), lžička (demonstrace množství vody na Zemi), pracovní listy (podle počtu žáků), obrázky jednotlivých fází úpravy vody na pitnou, kartičky s názvy fází úpravy vody, kartičky s popisem funkce jednotlivých fází úpravy vody; balená voda, kelímky; zalaminované obrázky – Vírská přehrada – povrchová voda, Březová nad Svitavou – podzemní voda, hra na ČOV - šátky, provaz, kartičky s obr. bakterií, kartičky s mycími přípravky, kartičky s odpadky OSNOVA PROGRAMU pro starší žáky (5. – 7. třída) 1) Představení lektorky a Rezekvítku (podle programu také výukový program) 2) Rozpoznávání zvuků (pomůcky: CD přehrávač – zajistí škola + CD se zvuky) 3) Rozdělení do skupin – (např. pomocí provázků, losování kartiček, losování částí puzzle a skupinu vytvoří, když složí obrázek, losování obrázků, které spolu nějak souvisejí) 4) Pantomima - aktivity spojené se spotřebou vody v domácnosti (pomůcky: kartičky s aktivitami) 5) Seřazení kartiček se spotřebou vody včetně hodnot spotřeby (pomůcky: kartičky s aktivitami stejné jako v předchozím úkolu + kartičky s hodnotami spotřeby vody) 6) Výpočet kolik denně žáci spotřebují vody
2
7) Demonstrace - Kolik je vody na světě - pitné vody s petlahví + štamprle + kapka (pomůcky: petlahev, štamprle, lžička, obrázek zeměkoule) 8) Přiřadit k obrázkům název a text o funkci fáze úpravy vody (obrázky jednotlivých fází, kartičky s názvy, kartičky s popisem funkce) 9) Pracovní list 10) Ochutnávka vody – srovnání chuti vody z vodovodu a balené neperlivé vody (balená voda, kelímky) 11) Zdroje pitné vody pro Brno (pomůcky: zalaminované obrázky – Vírská přehrada – povrchová voda, Březová nad Svitavou – podzemní voda) 12) Hra na ČOV (pomůcky: šátky, provaz, kartičky s obr. bakterií, kartičky s mycími přípravky, kartičky s odpadky) 13) Pracovní list
PODROBNÝ POPIS PRŮBĚHU PROGRAMU 1. Představení lektorky a Rezekvítku – mladší i starší žáci 2. Rozpoznávání zvuků – mladší i starší žáci (pomůcky: CD přehrávač – zajistí škola + CD se zvuky) 3. Rozdělení žáků do skupin – mladší i starší žáci
Děti rozdělíme do 3 - 5 pracovních skupin, podle počtu žáků ve třídě. Není vhodné nechat děti, aby se rozdělily do skupin samy. Rozdělíme je vhodnou metodou, přiměřenou věku žáků. popřípadě pokud se do toho angažuje učitel, tak ho nechat děti rozdělit, často ví proč to dělá a kdo s kým nemá být.
4. Pantomima – mladší i starší žáci
Každá skupina dostane určitý počet kartiček s aktivitami v domácnosti spojenými se spotřebou vody, tak aby se neopakovaly. Kartiček je 11, pokud je 5 skupin, každá skupina dostane 2 kartičky a jedna skupina 3. Dáme dítětem cca 1 minutu na přípravu a pak vždy vyvoláme jednu skupinu, která bude předvádět aktivity a ostatní skupinky budou hádat.
1.
Kartičky s aktivitami v domácnosti spojené se spotřebou vody Pití
2.
Mytí rukou
3l
3.
Vaření
5–7l
4.
Spláchnutí toalety
3 – 12 l
Kartičky s hodnotami spotřeby vody 1,5 – 3 l
3
5.
Mytí nádobí v myčce
10 – 30 l
6.
Mytí nádobí v dřezu
15 – 40 l
7. Mytí nádobí pod tekoucí vodou
20 – 70 l
8.
Sprchování
30 – 80 l
9.
Praní v pračce
40 – 90 l
10.
Koupel ve vaně
100 – 150 l
11.
Mytí auta
200 l
5. Seřazení kartiček se spotřebou vody včetně hodnot spotřeby – mladší i starší žáci Dětem rozdáme sadu kartiček s aktivitami z domácnosti u nichž se spotřebovává voda a také sadu kartiček s hodnotami spotřeby vody při těchto aktivitách.
Děti mají za úkol aktivity seřadit podle toho, jak jsou náročné na spotřebu vody. Starší žáci také ke každé aktivitě přiřadí hodnotu spotřeby vody, která dané aktivitě odpovídá.
Až budou děti hotové aktivitu zkontrolujeme. Dobré je se zeptat, jestli je něco překvapilo. První aktivita – nejméně náročná na spotřebu vody Poslední aktivita – nejvíce náročná na spotřebu vody Řešení: 6. Výpočet kolik denně žáci spotřebují vody – starší žáci
Každá skupina má za úkol vypočítat jaká je jejich průměrná spotřeba vody za den. Buď každý žák vypočítá svoji průměrnou spotřebu vody za den nebo udělají průměrnou spotřebu jako skupina. Řekněte dětem, jak mají postupovat: nejdříve si vyberou aktivity, které denně sami dělají nebo je někdo dělá za ně (jídelna - vaření - chodí na obědy). K vybraným aktivitám přiřadí průměrnou hodnotu spotřeby vody, kterou si vypočítají z předložených kartiček (př.: sprchování - spotřeba vody: 30 – 80 l => průměrně se u sprchování spotřebuje 55 l vody). Lektorka napíše na tabuli denní spotřebu vody každé skupiny a s dětmi vypočítají celkový průměr spotřeby vody na žáka v rámci celé třídy. Na závěr okomentovat, jaká je průměrná spotřeba vody na osobu i den v ČR a jak je to ve světě. Zdůraznit, že máme štěstí, že žijeme v zemi, kde je pitné vody dostatek, ale že tomu tak není po celém světě.
TEORIE Příklady specifické spotřeby vody: (v litrech vody na osobu a den)
4
USA Vyspělé západoevropské země Česká republika Země třetího světa Hygienické minimum deklarované Světovou zdravotnickou organizací
300 l 150 – 200 l 120 l 10 l 100 l
zdroj: http://www.aquaunited.cz/svetovy-den-vody/ 7. Demonstrace - Kolik je vody na světě – mladší i starší žáci Cíl: Děti si mají uvědomit, že je pitné vody na světě velmi málo v poměru s celkovým množstvím vody na planetě. Dětem ukážeme obrázek světa a vedeme řízený rozhovor: Příklad otázek: - Jaká barva převládá na obrázku? - Co tato barva znázorňuje? - Je tady na Zeměkouli více vody nebo pevniny? Ano na Zemi je Vlastní demonstrace: Petlahev naplníme vodou z kohoutku přibližně do 70 %, dětem vysvětlíme, že petlahev je naše Země a voda v ní symbolizuje veškerou vodu na Zemi, vzduch v lahvi je pevnina. Pak odlijeme do štamprlete vodu z petky a dětem vysvětlíme, že je to veškerá sladká voda na Zemi. Zeptáme se dětí, co za vodu tedy zbylo v petlahvi – slaná voda v mořích a oceánech. Pak vezmeme lžičku a na nesavý materiál uděláme kapku, která symbolizuje veškerou pitnou vodu na světě. TEORIE Z celkové plochy povrchu Země zaujímají oceány a moře cca 71 % a pevnina zbytek tzn. 29 %. - Z celkového množství vody na Zemi je slané 97,6 % a sladké 2,4 % (většina sladké vody je vázána v ledovcích 74 %, 25% tvoří podzemní voda a zbylé cca 1% je dostupné pro člověka, pozor – pouze 0,27 % sladké vody je vhodné k výrobě pitné vody). - Stav ve světě: Podle WHO umře ročně 1,5 milionu dětí v důsledku průjmových onemocnění - ta jsou ve většině případů způsobena právě závadnou vodou nebo chybějící sanitací další info a zajímavosti na: http://www.hyperbola.cz/index.php/Nedostatek-pitne-vodyje-celosvetovy-problem -
8. Dokreslit obrázek – cesta vody k nám do kohoutku – mladší žáci 9. Puzzle – mladší žáci
5
Děti si sestaví puzzle, kde je vyobrazena cesta vody ze zdroje až k nám do kohoutku. Pak dostanou pojmy jednotlivých fází cesty vody k nám do kohoutku a přiřadí je k objektům na obrázku puzzle (zdroj pitné vody, vodojem, pitná voda v domácnosti, úpravna pitné vody). Lektor zkontroluje správnost přiřazených názvů a pak si společně s dětmi cestu popíší a zdůrazní se jim úpravnu pitné vody – stručně se okomentuje její funkce, aby děti pochopily, že se musí voda upravit, předtím než se jí mohou napít. 10. Přiřadit k obrázkům název a text o funkci fáze úpravy vody – starší žáci cíl: Děti mají přijít na to, že pitná voda než se dostane k nám domů do kohoutku musí projít nějakou úpravou, aby nebyla zdravotně závadná.
rozhovor: Nejdříve se dětí zeptáme, odkud si myslí, že pochází voda, která jim teče doma z kohoutku. Kde se ta voda bere? (Obecně: Podzemní – podzemní voda, dostává se z podzemí pomocí vrtů, povrchová jezera, přehrady, řeky; Brno Bere vodu z podzemí v oblasti Březové nad Svitavou a také z Přehrady Vír – přehrada na řece Svratce) Do každé skupiny rozdáme obrázky fází úpravy vody a také texty, které jednotlivé fáze úpravy popisují (texty by jim měli pomoci) – lektor skupiny obchází a radí jim, pomocí dobře mířených otázek a rad, třeba v textu upozornit na klíčová slova společně si to zkontrolovat a jednotlivé fáze okomentovat - ve stručnosti
Řešení viz. přílohy TEORIE Upozornění: v různých typech a různých velikostech úpraven pitné vody se jednotlivé stupně úpravy vody liší – pro úplnost a co největší přehlednost zde uvádíme více podrobností; schéma na pracovním listu je zjednodušené, přiměřeně věku dětí. Výklad je vždy důležité přiměřeně přizpůsobit schopnostem konkrétních žáků. Teorie: Nejdříve ze všeho je třeba vodu ze zdroje (přehrada – zdroj vody, obr 1.) (podzemní voda = studna, vrt; povrchová voda = řeka, přehrada) odebrat do jímacího zařízení. Z něj se voda vede do úpravny vod, kde se musí „připravit“ a „upravit“ na potřebnou kvalitu. Hned při odběru voda protéká přes hrubé a následně jemné česle (česle obr.: 2,) kde dochází k mechanickému odloučení nejhrubších plovoucích a vznášejících se nečistot (např. velké kamínky, kusy rostlin apod.). V dalším kroku se podzemní voda okysličuje (fáze aerace čili provětrávání vody) a případně obohacuje ozónem, který zlepšuje její vlastnosti (odstranění zápachu, odstranění mikroorganismů, odstranění železa). Nežádoucí plyny se odstraňují v odvětrávacích věžích. Dále pak voda pokračuje do čiřiče (čiřič, obr. 3), kde probíhá chemický stupeň úpravy vody. Zde se do vody přidávají koagulanty (srážedla) - železitá sůl nebo síran hlinitý Al2(SO4)3, případně se upravuje pH pomocí vápenné vody. Po zhomogenizování a tedy dokonalém rozmíchání je voda odváděna do usazovacích nádrží (usazovací nádrž, obr. 4), jejichž vstupní část slouží jako flokulační nádrže (nádrž, ve které se nečistoty za pomocí srážedla Al(OH)3 vysráží do podoby vloček či shluků), ve kterých za pomalého míchání probíhá vytváření velkých vysrážených vloček hydroxidu hlinitého Al(OH)3. Ve vlastních usazovacích nádržích probíhá usazování těchto vloček společně s nabalenými nečistotami.
6
Odsazená voda odtéká do objektu filtrace, kde probíhá druhý stupeň separace ve vrstvě křemenného filtračního písku (pískové filtry, obr. 5). Za usazovací nádrží se do vody ještě dávkuje manganistan draselný (KMnO4) pro odstranění manganu (jeho přítomnost ve vodě by způsobila zčernání vodovodních instalací – trubek i vašeho kohoutku) a chlór (přidání chlóru a jiných látek, obr. 6). Chlórem (často také ozónem) se ve vodě ničí mikroorganismy (představují riziko infekčních onemocnění – úplavice, tyfu, žloutenky, salmonelózy,...). Toto poslední doupravování vody probíhá v reakčních, čili sběrných nádržích (sběrná nádrž, obr. 7). Zde se také pomocí vápenné vody a oxidu uhličitého CO2 upravuje tvrdost vody. Ve větších úpravnách bývá chemická laboratoř, která soustavně zkoumá a sleduje kvalitu vody, která do úpravny přitéká a která ji opouští. Pak se voda vydá na cestu k našemu kohoutku. Nejdříve se musí, často dlouhým potrubím, dostat do vodojemu – to je místo, odkud už může téci samospádem nebo bývá čerpána k nám, do domácností. Na cestě do vodojemu jí často také musí pomoci čerpadla. Ty nápadnější vodojemy nepřehlédneme - jsou to vodojemy věžové (vídáme je jako velké koule na kopci nad městem, v Brně např. v Kohoutovicích). Pak existují také vodojemy podzemní – velké nádrže zakopané v zemi (vodojem věžový/podzemní, obr. 8), (cesta do našeho kohoutku, obr 9). Další doplnění – podrobné poznámky k desinfekci vody: Ve většině úpraven pitné vody se používají k desinfekci vody sloučeniny chloru spolu s plynným chlorem. Chlor je do vody dávkován z tlakových lahví přímo. Snadno se rozpouští a může tedy okamžitě působit a reagovat s choroboplodnými zárodky a ničit je. Sloučeninou chloru je oxid chloričitý ClO2 - tato látka je velmi nestabilní a může mít jako koncentrovaný plyn značně explozivní povahu. Bylo by tedy velmi nebezpečné přepravovat tuto látku od výrobce do vodáren, a proto se v úpravně pitné vody připravuje oxid chloričitý na místě ze dvou látek - kyseliny chlorovodíkové HCl a chlorečnanu sodného NaClO3. Vzniklý ClO2 se dávkuje do vody za pomocí citlivého dávkovacího zařízení. Reakce chloridových aniontů s chlorečnanovým aniontem v kyselém prostředí: 2 Cl- + 2 ClO3- + 4 H+ → 2 ClO2 + Cl2 + 2 H2O další možnosti desinfekce vody: • UV záření • použití ozonu - tzv. OZONIZACE. Obě dvě tyto metody jsou novější a modernější a nespornou výhodou je, že ve vodě nezůstávají stopy po zápachu chlóru. Nejsou však obecně rozšířeny, neboť jsou s nimi spojené i jisté nevýhody. Jednak jsou finančně poměrně náročné, ale ještě významnější je fakt, že jejich účinek není trvalý. Než se voda dostane ke spotřebiteli - je v potrubí opět vystavována určitým vlivům choroboplodných zárodků a je proto mnohem výhodnější, aby si ponechala látky, které ji budou chránit. Koncentrace chloru se během cesty vody potrubím snižuje, ale přesto určité dostatečné množství zůstává. 11. Práce s pracovním listem – starší žáci doplnit názvy jednotlivých fází úpravy pitné vody
7
12. Degustace – podle času – starší žáci cíl: Děti si mají vyzkoušet, jestli poznají podle chuti balenou vodu od vody z kohoutku 13. Zdroje pitné vody pro Brno – mladší i starší žáci rozhovor o tom odkud bereme Brno pitnou vodu, ukázat obrázky a okomentovat
8
TEORIE Zdroj pitné vody pro Brno Brno má celkem tři zdroje pitné vody: 1) prameniště podzemní vody v Březové nad Svitavou, odkud vedou do Brna dva přivaděče: * - I. březovský vodovod o průměru potrubí 600-650 mm bere vodu násoskami z hloubek od 17 do 21 metrů, poté ji vede gravitačně údolím řeky Svitavy do vodojemu Holé Hory na Lesné. Tento přivaděč byl postaven v roce 1913 a jeho maximální průtok je 300 l/s. * - II. březovský vodovod má průměr potrubí 1000-1200 mm a přivádí vodu v délce 55 kilometrů opět gravitačně do vodojemu na Palackého vrchu. Přivaděč byl dokončen v roce 1976 a jeho maximální průtok činí 1140 l/s. 2) údolní nádrž povrchové vody Vír (postaven na řece Svratce) - štolou o průměru 1600 mm je surová voda vedena do úpravny vody ve Švarci (maximální průtok 2300 l/s) a dále potrubím a štolou gravitačně do vodojemu Čebín, kde ústí do II. březovského vodovodu a je přečerpávána do vodojemu na Palackého vrchu. Pozn.: v uvedeném odkazu se více dozvíte o Vírské přehradě: http://www.zdarskevrchy.cz/rybniky-reky/2641 3) řeka Svratka s odběrným objektem u Kamenného mlýna a s úpravnou vody v Pisárkách (postavena v roce 1872), která má po rekonstrukci kapacitu 700 l/s. V současné době po připojení Vírského oblastního vodovodu má funkci pouze záložního zdroje, protože odběr pitné vody přímo z řeky ve městě je spojen s mnoha hygienickými problémy. Celková délka vodovodních řadů včetně přivaděčů je cca 1285 kilometrů a je na ní umístěno 62 vodojemů a akumulačních nádrží o celkovém objemu cca 251 tisíc m3. Kvalita pitné vody v Brně je nadstandardní, aktuální informace o její jakosti lze sledovat na internetových stránkách http://www.bvk.cz. Závěr: Proces úpravy vody na vodu pitnou je skutečně velmi náročný, ale potřebný. Finanční náročnost tohoto procesu se odráží ve vodném. Vodné je tedy cena za vodu dodávanou z veřejného vodovodu, to je za výrobu a distribuci pitné vody. Pokud čerpáme vodu z vlastní studny, za vodu neplatíme, ale musíme si hradit náklady za její vyhloubení, čerpadlo a rozbory vody. 14. Hra na ČOV (Čistírna odpadních vod) – mladší i starší žáci vysvětlíme dětem, že teď si budeme povídat o tom, jak vypadá cesta vody po té, co odteče do kanalizace - Děti mají přijít na to, že odpadní voda neteče přímo zpět do přírody – řeky, ale že musí projít ještě čistírnou odpadních vod Vysvětlíme dětem, že teď si na tu odpadní vodu zahrajeme a projdeme stejnou cestu jako prochází odpadní voda. Popis hry: - nejdříve dětem rozdáme šátky a zavážou si oči (protože budou představovat vodu, která teče kanálem a tam je tma), pak se děti chytí provázku, za který je lektorka bude vodit, dobré požádat učitele o pomoc při vodění dětí poslepu, aby se nikomu nic nestalo
9
- když se vrátíme do třídy, řekneme dětem, že se na ně nachytala spousta nečistot, odpadků apod. – zároveň jim dáme do ruky obrázky s šampónem a mýdlem – symbolizují rozpuštěné látky ve vodě a také odpadky apod., které ve vodě viditelně plavou - řekneme dětem, že už odtékáte do ČOV a nejdříve musíte protéci přes česlo – podlézt pod provázkem, protože česlo zachytí velké nečistoty jako odpadky, klacky a kamínky,tak děti musí tyto obrázky či odpadky zahodit ještě než pod česlem podlezou, ale pozor, v rukou jim musí zůstat obrázky nečistot, které česlo nezachytí a to jsou právě šampóny a mýdla symbolizující rozpuštěné látky. - přes česla jsme dotekli do 1. usazovací nádrže, zde se usazují nečistoty v podobě kalu děti stojí chvíli v tichosti na jedné noze, protože znázorňují usazování (klesání nečistot ke dnu). - z první usazovací nádrže jsme dotekli do aktivační nádrže - šampon symbolizuje věci rozpuštěné ve vodě – děti zde nasbírají bakterie a vymění je za rozpuštěné látky, které tyto bakterie a ostatní mikroorganismy (prvoci a houby) sežerou. - dále tečeme do 2. usazovací nádrže, zde děti opět stojí na jedné noze - zde dochází k usazování posledních nečistot a usazují se zde také bakterie a ostatní mikroorganismy. - vyčištěná voda vyteče do řeky – děti se mohou se rozběhnout na druhý konec třídy TEORIE Kanalizace v Brně V převážné části města funguje kanalizace tzv. jednotným systémem, což znamená, že jedním potrubím odtékají splaškové i dešťové vody do čistírny odpadních vod. Aby nedocházelo za velkých dešťů k přetížení stok a nežádoucímu ovlivňování biologických procesů v čistírně, jsou součástí jednotného systému odlehčovací komory zajišťující přetékání zředěných odpadních vod do říčních toků, ještě než přitečou do čistírny. Město Brno bohužel nemá nejvhodnější podmínky pro tento systém, protože všechny využívané řeky mají malý průtok. Zejména později vybudovaná sídliště mají oddílný kanalizační systém, tzn. že do čistírny odpadních vod jsou přivedeny pouze splaškové vody a dešťové vody jsou odváděny zvláštním potrubím přímo do říčních toků. V Brně je vybudováno celkem 1025 km stokové sítě. Čistírna odpadních vod pro město Brno je situována v Modřicích. Původní čistírna byla uvedena do provozu v roce 1961, její poslední rekonstrukce byla ukončena v roce 2004. Vyčištěné odpadní vody jsou vypouštěny do řeky Svratky. (Zdroj: www.bvk.cz a www.brno.cz) Čistírna odpadních vod ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD na příkladu centrální ČOV v Brně Modřicích. Kanalizací (č. 1) je voda sváděna do centrální čistírny odpadních vod.
10
1. Mechanický stupeň čištění Na přítoku do čistírny protéká voda přes česla (č. 2), kde dochází k zachycení a odstranění hrubých nečistot. Tento hrubší odpad bývá skladován, nebo spalován při vyšších teplotách. Následuje lapák písku, často v kombinaci s lapačem tuků. Další částí mechanického stupně je I. sedimentace v usazovaní nádrži (č. 3 - 1. usazovací nádrž). Odpadní voda je zde rozdělena na 3 frakce. Na dno sedimentuje tzv. surový kal, který je odčerpáván a odváděn do anaerobního stupně. Uprostřed se nachází mechanicky vyčištěná voda obsahující pouze 10 % nečistot. Tato voda postupuje do biologického (aerobního) stupně. Zcela na povrchu se nachází lehké usazeniny, které jsou shrnovány a skladovány nebo páleny. 2. Biologický stupeň čištění (č. 4 - aktivační nádrž) a) Aerobní stupeň - probíhá v tzv. aktivačních nádržích – za přístupu kyslíku - je to rychlý proces, probíhající i za nízkých teplot Limitujícím faktorem a důležitý požadavkem je udržení aerobního prostředí (dostatku kyslíku), proto bývají nádrže intenzívně provzdušňovány. Principem je využití biochemické aktivity heterotrofních aerobních bakterií (ale také hub a prvoků), které ve svém metabolismu odbourají 99 % organického znečištění vody. Mezi hlavní procesy tohoto stupně patří mineralizace, kde se v procesu aerobní respirace odbourávají uhlíkaté organické látky za vzniku CO2 a vody. Další částí mineralizace je amonifikace, kdy dojde k odbourání dusíkatých organických látek na amonný iont. Dalšími procesy jsou nitrifikace (přeměna amonného iontu na dusičnany), imobilizace a detoxikace. Tyto organismy – souhrnně nazývané jako aktivovaný kal – mohou být v nádržích kultivovány buď jako suspenze (nádržím se pak říká aktivační systémy, běžné ve velkých ČOV – jsou to ty velké nádrže plné šedivých „chuchvalců“ aktivovaného kalu) nebo na pevném nosiči (biofilmové reaktory). Takto zpracovaná voda vstupuje do II. sedimentace (č. 5 - 2. usazovací nádrž). Zde se usazují poslední zbytky kalu a drobných nečistot. Odtud již odtéká čistá voda, která opouští čistírnu (č. 6 – řeka). b) Anaerobní stupeň – zpracování usazenin ze sedimentačních nádrží a přebytečných kalů z aktivačních nádrží - doplňující informace pro starší děti -
probíhá v kalových vyhnívacích komorách bez přístupu kyslíku dochází zde k mineralizaci množství organických látek pomalý proces nepříjemný zápach jako vedlejší produkt (vzniká bioplyn = metan + CO2, sulfan, amoniak)
Tento plyn využívají čistírny k ohřevu vlastních vyhnívacích nádrží nebo na produkci energie. Zbylý kal, tzv. vyhnilý (neboli anaerobně stabilizovaný) kal se zpracovává a využívá ke skládkování. Vyhnívací nádrže jsou intenzívně promíchávány a udržovány na konstantní teplotě 35°C, aby byl zajištěn růst mezofilních bakterií. Doba zdržení kalu ve vyhnívacích nádržích je cca 22 dnů. Z uskladňovacích nádrží je vyhnilý kal (obsah sušiny kolem 4%) odvodňován odstředivkami.
11
3. Chemický stupeň čištění - nenajdeme jej v každé čistírně, je to složitější a poměrně drahý proces. Probíhá zde odstraňování zbytkového znečištění. Přidáváním síranů železa dochází k vysrážení fosforu. Pomocí dalších látek zde probíhá také denitrifikace dusičnanových látek (až na plynný dusík). Případně zde mohou procesy odstraňování dusíku a fosforu probíhat také biologicky – průtokem vody přes porosty vyšších rostlin. Využívá se například skřípinec jezerní, tokozelka nadmutá, intenzivní kultury zelených řas (Chlorella, Scenedesmus) apod. Závěr: Čištění odpadních vod napodobuje procesy probíhající v přírodě. Tekoucí i stojaté vody mají schopnost se s určitým množstvím znečištění vyrovnat samy. Tím se nechal inspirovat i člověk a na obdobním principu vybudoval čistírny odpadních vod. Celý proces čištění odpadních vod i údržba stokové sítě je však finančně náročná. Proto platíme poplatek - tzv. stočné, což je cena za vodu odváděnou veřejnou kanalizací, tedy za odvedení odpadní vody a její vyčištění. Pokud nejsme napojeni na kanalizaci, musíme zajistit objekt vlastní čistírnou, případně žumpou a jejím pravidelným vyvážením do čistírny odpadních vod. 15. Práce s pracovním listem – mladší i starší žáci – doplnit názvy jednotlivých fází čištění odpadních vod + stručně doplnit, co se v těchto fázích děje
12
PŘÍLOHY
Zdroj pitné vody - povrchové.
Zde dochází k mechanickému odloučení nejhrubších plovoucích a vznášejících se nečistot - např. velké kamínky, větve, odpadky, kusyrostlin atd.) V této fázi začíná chemický stupeň úpravy vody. Do vody se přidávají srážedla (koaguanty), chemické sloučeniny, které mají za úkol navázat na sebe nečistoty a vysrážet je v podobě vloček. Aby se srážedla dostala i do spodních vrstev vody, musí se s vodou dokonale promíchat. Voda smíchaná se srážedly doputovala do další fáze, kde klesají ke dnu (usazují se) nečistoty navázané na srážedla v podobě vloček. Odsazená voda přitéká do objektu filtrace, kde dochází k dalšímu vychytávání nečistot z vody.
CHLOR
Do vody se přidávají chemické látky, kterémají za úkol ve vodě zničit mikroorganismya zaručit tak, zdravotní nezávadnost vody. Kdesinfekci vodyse běžně využívá látka, kterámávýrazný a nezaměnitelnýzápach. V této fázi se voda shromažďuje a dochází zde k posledním úpravám vody(tvrdost vody). Čerpadlemje pak voda poháněna do další fáze. Pokud je tento objekt nadzemní, je nejčastěji umístěn v nejvyšších nadmořských výškách dané krajiny. Slouží předevšímk akumulaci vody, vyrovnání odběrových rozdílů a vyrovnávání tlaků
Pomocí tohotozařízení si můžeme vdomácnosti napustit vodu.
13
