Zdravotní inženýrství

ategorie A
Surová voda vyžadující pouze dezinfekci popř. pískovou filtraci a chemické či
mechanické odkyselení či odstranění plynných složek provzdušňováním.
2.3.1.2 Kategorie B
Surová voda vyžadující jednoduchou úpravu, např. koagulační filtraci nebo
jednostupňové odželezování či odmanganování nebo odželezování či
odmanganování v horninovém prostředí, nebo umělou infiltraci a dezinfekci.
2.3.1.3 Kategorie C
Surová voda vyžadující dvou či vícestupňovou úpravu čiřením, sorpcí, oxidací,
odželezováním a odmanganování s dekarbonizací popř. kombinací fyzikálně –
chemických, mikrobiologických a biologických procesů úpravy vody.
2.3.1.4 Kategorie D
Surová voda nevhodná k úpravě pro zásobování, použitelná pouze výjimečně
v odůvodněných případech. Zpravidla ani při aplikaci složité technologie
úpravy vody neposkytne upravená voda záruku jakosti odpovídající vyhlášce.
2.3.2 Základní procesy úpravy vody:
Voda se upravuje způsoby mechanickými, chemickými, fyzikálně-chemickými
a biologickými. Volba způsobů a jejich kombinace se řídí druhem surové vody
(povrchová, podzemní) a požadavky na kvalitu upravené vody (pitná, užitková,
provozní). Před vlastní úpravou surové vody se v řadě případů prování tzv.
preoxidace - proces, vyvolaný přídavkem oxidačního činidla k surové vodě
před její další úpravou. Provádí se fyzikálně-chemicky nebo chemicky.
2.3.2.1 Fyzikálně-chemická preoxidace vzdušným kyslíkem
Preoxidace je nutná při velni nízkém obsahu rozpuštěného kyslíku ve vodě.
Slouží k oxidaci kationtů Fe2+, ke zlepšení chuti vody, k prevenci koroze
kovových potrubí atd. Aerace je nutná také tehdy, obsahuje-li voda přebytek
plynů jako např. sirovodík H2S, který způsobuje nepříjemný pach vody, kyslík
O2, jehož bublinky uvolňované z přesycené vody ruší proces usazování nebo
filtrace, a volný oxid uhličitý CO2, který činí vodu agresivní.
2.3.2.2 Chemická preoxidace
Spočívá v použití chloru a jeho sloučenin, ozonu, peroxidu vodíku a
manganistanu draselného.
• Preoxidace chlorem:
K výhodám tohoto způsobu dávkování chloru před vlastní úpravou surové
vody patří zejména zlepšení flokulace, zvýšení usazovací rychlosti
vytvořeného kalu, potlačení rozvoje řas a dalších organismů v uzavřených
nádržích a filtrech, odstranění amoniaku, dusitanů atd. Prechlorace může vést
ke vzniku nežádoucích sloučenin, škodlivých lidskému zdraví. Jedná se

- 22 (22) -
zejména o chlororganické sloučeniny. Tyto sloučeniny se tvoří v důsledku
působení chloru na určité látky organického původu, které upravená voda
obsahuje. Preoxidace oxidem chloričitým: výhodou je rychlejší oxidace Mn2+
na MnO2 než chlorem.
• Preoxidace ozonem:
Pokud se použije před filtrací, může být tento způsob používán ik odželezení a
odmanganování vody.
• Preoxidace manganistanem draselným:
Způsob aplikovaný zejména tehdy, obsahuje-li voda mangan. Množství
manganistanu používané při preoxidaci. Množství manganistanu musí být
důsledně kontrolováno, neboť jeho přebytek může podstatně zabarvovat vodu.
2.3.3 Typické procesy pro úpravu vod jsou:
• Pro úpravy povrchových vod: Mechanické předčištění, čiření, filtrace,
dezinfekce, adsorpce, fluoridace, ulrafiltrace, nanofiltrace a stabilizace.
• Pro úpravu podzemních vod: Odkyselování, odželezování,
odmanganování, dezinfekce, odstraňování vápníku hořčíku, deionizace,
demineralizace, desorpce a membránové procesy.
2.3.3.1 Mechanické předčištění surové vody
Surová voda musí být před úpravou zbavena hrubých nečistot a dalších
nerozpuštěných látek, které by mohly negativně ovlivnit funkci úpravny
(poškození čerpadel, ucpání potrubí atd.). K tomuto účelu se používají česle,
síta, lapáky písku a usazovací nádrže.
• Hrubé česle:
Umožňují zachycení nejhrubších nečistot jako např. větví, ledových ker,
kmenů stromů atd. Světlost mezi česlicemi, které jsou z ploché oceli nebo
ocelových prutů různého profilu, je přibližně 100 mm. Odstraňování
zachycených předmětů se většinou provádí manuálně. U jezerních a
přehradních jímadel se používají česle svislé, sklon česlí u toků činí 60 až 75o.
• Jemné česle:
Zařazují se za hrubé nebo stření česle. Světlost mezi česlicemi se pohybuje od
2 do 5 mm. Jejich stírání je mechanické.
• Síta:
Mohou nahradit jemné česle nebo jsou dalším stupněm předčištění surové
vody. Slouží k odstranění drobných nečistot z vody. Vyrábějí se z nerezové
oceli, fosfobronzu nebo syntetických vláken. Životnost sít z nerezové oceli
bývá 6 až 8 let, ze syntetických vláken přibližně 3 roky. Velikost ok síta se
pohybuje od 20 do 50 mm.
• Mikrocez:
Suspendované látky jsou zachytávány na povrchu mikrosít tvořených jemným
pletivem. Zařízení je vytvořeno jako otáčející se bubnové síto s kontinuálním
Vodní zdroje – jímání vody
- 23 (23) -
proplachováním. Spláchnuté suspenze jsou odváděny do sběrného žlabu a do
odpadu. Síta mívají otvory rozměrů (10 až 60 µm). Mikrocezy se používají pro
první stupeň separace při odstraňování řas. Pro tekoucí vody se osvědčily
s velikostí otvorů od 20 µm, pro vody z nádrží jsou do 10 µm.
2.3.3.2 Usazování
Snadno usaditelné suspendované látky, zejména anorganického původu, jsou
z vody odstraňovány sedimentací. Jemné disperze jsou pak z vody separovány
filtrací nebo čiřením.
Proces usazování zahrnuje pochody, během nichž jsou z vody separovány
suspenze sedimentací. Úprava vody usazováním se používá při úpravě vod a
při vylučování zrnitých a vločkových suspenzí. Podle charakteru proudění
v usazovací nádrži může být toto proudění laminární či turbulentní. Při
laminárním proudění přecházejí sedimentující částice z vyšší vrstvy do nižší
vlivem gravitačních sil. U turbulentního proudění vykonávají částice vířivý
pohyb. Kritérium pro posouzení proudění v nádržích je Reynoldsovo číslo.
K přechodu laminárního proudění do turbulentního dochází pří Re = 580 až
3 000. K posouzení stability nádrže proti vyplavování již sedimentovaných
vloček a tvorbě zkratových proudů slouží Freudovo kriterium:
• Usazovací nádrže
Základní typy usazovacích nádrží jsou:
• Pravoúhlé nádrže s horizontálním průtokem (tzv. lipské),
• kruhové s horizontálním průtokem,
• nádrže s vertikálním průtokem.
Podle charakteru suspenzí se uvažuje s dobou zdržení v nádrží 1 až 2 hodiny.
Usazovací rychlost částic je asi 0, 5 mm.s-1.

2.13 Schéma pravoúhlé nádrže s horizontálním průtokem
Suspenze je také možné oddělovat z upravované vody odstředivou silou
v odstředivkách a hydrocyklonech.
• Lapáky písku
Budují se především tam, kde hrozí nebezpečí vniknutí hrubých minerálních
nečistot u odběrného objektu do úpravny, nebo v případech kdy je nutno
surovou vodu přečerpávat.

- 24 (24) -
2.3.3.3 Čiření vody
Čiřením se označuje souhrn procesů, kterými se z vody odstraňují především
koloidní částice (velikost 1 µm až 1nm) látek anorganického i organického
původu. Hlavním procesem je koagulace tj. shlukování koloidních částic do
vloček, které lze z vody odstranit usazováním nebo filtrací. Tyto separační
procesy jsou součástí čiření, při němž se uplatňuje i sorpce organických
vysokomolekulárních látek na vytvořených agregátech.
Koagulaci koloidních částic ve vodě lze vyvolat přídavkem sloučenin zvaných
koagulanty, podstatným zvýšením teploty vody, působením UV zářením,
ultrazvukem atd. V praxi se nejčastěji používá přídavek koagulantů.
Nejčastěji používané koagulanty:
• Soli hliníku: Al2(SO4)3 . 18 H2O
• Soli železa: Fe2(SO4)3 . 9 H2O
U vod s nízkým Ph je nutné při koagulaci přidávat Ca(OH)2, NaOH či Na2CO3.
Polymerní flokulanty – jsou to vysokomolekulární látky, schopné vytvářet
vločky nezávisle na původu částic obsažených ve vodě.
Podle původu je dělíme na:
• Anorganické polymery (aktivovaná kyselina křemičitá),
• Přírodní vysokomolekulární látky (škrob, deriváty celulozy aj.),
• Syntetické organické polymery,
• Pomocné koagulanty – zlepšují sedimentační vlastnosti vloček (bentonit,
srážený uhličitan vápenatý, křemelina, práškové aktivní uhlí a další).
Proces koagulace probíhá ve dvou fázích. První perikinetická fáze (rychlá)
probíhá ve velmi krátkém časovém úseku. Této fázi odpovídá rychlé míchání.
Rychlým mícháním se dosáhne rozptýlení dávkovaného koagulantu do objemu
vody a dochází k tvorbě mikrovloček. Ve druhé etapě při ortokinetické
koagulaci dochází k tvorbě vloček. Této fázi odpovídá pomalé míchání.
• Čiřiče
Všechny typy čiřičů obsahují čtyři základní funkční prostory. V prvním,
koagulačním, dochází k destabilizaci nečistot koagulantem a k tvorbě
mikrovloček. Následuje prostor vločkového mraku, skrze který voda proudí
vzhůru a tím se filtruje. Hladina vločkového mraku tvoří rovinu, která je
zajišťována přelivnou hranou. Přes tuto hranu přepadají vločky do kalového
prostoru, kde dochází k zahušťování kalu. Nad přelivnou hranou je prostor
čisté vody, která je odebírána sběrnými žlaby.
Čiřiče lze rozdělit na:
• čiřiče s rovnoměrným průtokem,
• čiřiče s nerovnoměrným průtokem.
Obr. 2.14. Schéma čiřiče
1- přítok vody
2 - míchadla a vločkovací prostor
Vodní zdroje – jímání vody
- 25 (25) -
3 - štěrbina
4 - čiřící (separační) prostor
5 - přelivná hrana
6 - zahušťovací prostor
7 - sběrné žlaby Obr. 2.14.
2.3.3.4 Filtrace
Filtrace je technologický proces při kterém dochází k separaci suspenzí
obsažených v kapalině průtokem přes pórovitou vrstvu. Následuje buď jako
druhý stupeň (za sedimentací nebo čiřením), anebo při jednostupňové separaci
za rychlým nebo pomalým mícháním. V obou případech se zde zachycují
přepadající vločky. Účinek filtrace ovlivňuje charakter a množství
suspendovaných látek ve filtrované vodě, zrnitost a výška filtrační náplně,
filtrační rychlost, filtrační odpor písku k průtoku filtrované vody, teplota vody
a viskozita.
Filtrační cyklus se skládá z filtrační a prací fáze. Filtrační fáze je pracovní fáze,
kdy se průtokem vody ve filtrační náplni zachycují suspenze. V prací fázi se
filtrační lože regeneruje a zachycené suspenze se odvádějí do odpadu.
O tom, kdy je třeba filtr proprat, je možné rozhodnout ze dvou kriterií:
• tlaková ztráta – snižuje mezerovitost filtrační náplně v důsledku zanášení
suspenzí přítomných ve vodě,
• průnik suspenzí do filtrátu je hodnocen podle požadavků jakosti
přefiltrované vody.
Filtry rozdělujeme:
• pomalé filtry,
• otevřené rychlofiltry,
• tlakové filtry,
• náplavné filtry.
• Pomalá biologická filtrace
(Anglická)
1. Pomalé biologické filtry
Sestávají se z filtrační vrstvy tvořené pískem a podkladní vrstvy. Přefiltrovaná
voda se odebírá pomocí drenážního systému na dně. Funkce filtru spočívá
v tom, že na povrchu jemného písku se vytvoří do hloubky 1 až 2 cm
biologická blána, silně oživená mikroorganismy. Na tuto blánu se adsorbují
koloidní látky. Organické látky jsou při tom mineralizovány činností
mikroorganismů.
Filtrační rychlost je asi 5 m.den-1, filtrační cyklus je dlouhý 1 až 3 měsíce.
2. Rychlofiltry otevřené
Tyto nejčastěji užívané filtry jsou dvojího typu americké a evropské. Liší se
zrnitostí náplně, která má největší vliv na účinnost filtrace. Kvalitnější filtrát je
získán filtrací jemnější náplní. S menší zrnitostí filtračního materiálu rychleji
rostou tlakové ztráty, a proto musí být filtrační cyklus z hlediska překročení
povolených tlakových ztrát ukončen dříve. U hrubších zrn, kdy je nižší tlaková
ztráta a nižší účinnost filtrace než při stejné výšce náplně jemnějších zrn,
můžeme naopak očekávat rychlejší průnik suspenzí do filtrátu, bez vyčerpání

- 26 (26) -
tlakového spádu. Při použití většího zrna je třeba vyššího sloupce filtrační
náplně.
3. Evropské filtry
Mají filtrační rychlost 3,6 až 7,2 m.hod-1, praní se provádí vodou a vzduchem.
4. Americké filtry
Mají filtrační rychlost asi 5 m.hod-1, praní pouze vodou.
Obr. 2.15 Schéma otevřeného
rychlofiltru
1 - přívod vody
2 - odvedení upravené vody
3 - písková náplň
4 - přívod prací vody
5 - odvedení prací vody

5. Tlakové rychlofiltry
Jsou to uzavřené válcové nádrže s vypouklými dny, zhotovené ze svařovaných
nebo nýtovaných plechů, nejčastěji stojaté, řidčeji, zvláště pro vysoké výkony
ležaté. Praní se obvykle provádí vodou a vzduchem.
Obr. 2.16 Schéma ležatého
tlakového rychlofiltru
1 - přívod vody
2 - náplň filtru
3 - zcezovací hlavice
4 - odtok upravené vody
5 - přívod prací vody
6 - sběrný žlab (odtok
kalu)
6. Náplavné filtry
Při náplavné filtraci se do vody před filtr dávkuje jemně zrněný pomocný
filtrační materiál: křemelina, perlit, bentonit, práškové aktivní uhlí, atd. Tento
pomocný materiál se hromadí na pevné přepážce a vytvoří filtrační koláč.
Tento filtrační koláč pak funguje jako vlastní filtrační element.
2.3.3.5 Hygienické zabezpečení vody
Posledním technologickým postupem při výrobě pitné vody, jak z vody
povrchové tak podzemní, je zabezpečení vody po stránce zdravotní. Za tím
účelem se používají různé dezinfekční prostředky, které musí vodu zabezpečit
proti přenášení infekčních onemocnění a zaručit tak její trvalou
bakteriologickou nezávadnost.
• Chlorace a chloraminace vody
Největší význam pro centrální zásobování pitnou vodou má hygienické
zabezpečení pomocí chloru nebo látek, které aktivní chlor uvolňují. Množství
chloru, běžně potřebné k vlastní dezinfekci, se pohybuje v rozmezí 0,2 až 1
mg.l-1. Závisí na jakosti vody, teplotě a době styku dezinfekčního prostředku
s vodou. Obsah volného aktivního chloru v pitné vodě u spotřebitele by se měl
Vodní zdroje – jímání vody
- 27 (27) -
pohybovat v rozmezí 0,1 až 0,3 mg.l-1. Nesmí však podle vyhlášky
Ministerstva zdravotnictví č. 376/2000 Sb. Klesnout pod 0,05 mg.l-1. Dle místa
zařazení v celém procesu výroby pitné vody rozeznáváme několik způsobů
chlorace:
• Prostou chloraci, předchloraci, dochlorování, předchloraci a dechloraci a
chloraminaci.
• Oxidace použitím oxidu chloričitého
• Ozónizací vody – dezinfekce ozónem
Ozón se připravuje ze vzdušného nebo čistého kyslíku elektrickým výbojem při
vysokém napětí. Ozón, se může rychle rozkládat za odštěpení kyslíku.
Vznikající kyslík má pak ve stavu zrodu značnou oxidační účinnost.
Výhodou dezinfekce ozónem je značná dezinfekční účinnost a podstatné
zlepšení senzorických vlastností vody. Oxidačních účinků ozonu lze využít
k odbarvování, odželezování, odmanganování a k oxidaci některých toxických
ve vodě přítomných látek. Nevýhodou jsou však velké energetické náklady při
vlastní výrobě ozonu a u více znečištěných vod i jeho rychlá spotřeba. Ozon je
jako dezinfekční a oxidační prostředek podstatně účinnější než např. chlor.
Ostatní způsoby dezinfekce
Z dalších způsobů dezinfekce je třeba uvést použití ultrafialového záření a
radioaktivního záření.
2.3.3.6 Odkyselování
Odkyselování vod je technologický proces, při kterém se z vody odstraňuje
agresivní oxid uhličitý. Setkáváme se s ním při úpravě podzemních vod na
vodu pitnou nebo provozní, mnohdy bývá řešen spolu s odželezováním a
odmanganováním. Odstraňování agresivního oxidu uhličitého se provádí
zejména z důvodu jeho korozivních účinků na kovové a betonové konstrukce,
ale i z důvodů hygienických. Odkyselování se provádí způsobem mechanickým
nebo chemickým. O volbě toho kterého způsobu rozhoduje chemické složení
vody.
2.3.3.7 Odželezování a odmanganování
Železo a mangan se vyskytují v podzemních vodách, vzhledem k nízkým
koncentracím kyslíku, především ve formě hydratovaných kationtů Fe2+ a Mn
2+. Tyto prvky je nutné z pitné vody odstraňovat, protože způsobují nežádoucí
nárůsty v potrubí, zároveň mají negativní vliv na chuť a vůni vody. Železo se
v podzemních vodách vyskytuje v koncentracích obvykle do 7 mg.l-1.
Principem odstraňování železa a manganu z podzemních vod je jejich
převedení z rozpustné formy na nerozpustnou. Železo do formy Fe (OH)3 a
mangan do formy MnO(OH)2 nebo MnO2.
Technické způsoby odželezování a odmanganování jsou:
• metody oxidační (vzdušným kyslíkem rozpuštěným ve vodě, chlorem,
manganistanem draselným nebo ozónem),
• alkalizace hydroxidem vápenatým,

- 28 (28) -
• kontaktní odželezování a odmanganování na písku preparovaném vyššími
oxidy manganu,
• odstranění železa a manganu z organických komplexů čiřením,
• odželezování a odmanganování v horninovém prostředí.
2.3.4 Kalové hospodářství
Kalové hospodářství úpraven vody zahrnuje problematiku zahušťování,
odvodnění a likvidace kalů, které jsou odváděny ze separačních stupňů úpravy.
Hrubé nečistoty separované na česlích jsou hrubozrnné a mají malý obsah
vody. Kaly ze zahušťovacích prostorů usazovacích nádrží a čiřičů mají
vločkovitý charakter a tvoří 70 až 90 % veškerých kalů z úpravy vody. Kaly
z praní filtrů obsahují velké množství vody (více než 99 %), a jejich struktura
je vločkovitá. Produkované množství kalů z úpravny vod je závislé na kvalitě
surové vody, zvolené technologii úpravy a dávkování chemikálií. Poněvadž
obsah vod ve vodárenských kalech se pohybuje v rozmezí 94 až 99 %, má
značný význam proces zahušťování kalů. Účelem tohoto procesu je snížení
obsahu vody ve vločkách a dosažení co největší možné koncentrace
suspendovaných látek tak, aby odvodněný kal měl plastickou nebo tuhou
konzistenci.
Způsoby odvodňování čistírenských kalů se dělí na:
• Zahušťování sedimentací - (kalová pole, kalové laguny, zahušťovací
nádrže) nebo flotací.
• Strojní odvodňování
• Stojní odvodňování lze dále rozdělit na odvodňování:
• Prostou filtrací
• Vakuovou filtrací
• Filtrací na filtračních lisech (kalolisech, tlakových pásových filtrech).
Pro zlepšení filtračních vlastností vodárenských kalů se kaly většinou musí
upravovat buď fyzikálními způsoby (ohřev, vymrazování, ultrazvuk) nebo
chemickými způsoby (přídavkem chemikálií nebo pomocných flokulantů).
Vodárenské kaly je také možné uskladňovat například v lomech po ukončení
činnosti, dolech nebo odkalištích, případně likvidovat vyjímečně na ČOV.
2.4 Stokování
2.4.1 Základní pojmy:
Základem je NORMA ČSN 75 61 01 – STOKOVÉ SÍTĚ A KANALIZAČNÍ PŘÍPOJKY
Kanalizace zahrnuje zařízení, které odvádí a čistí Odpadní vody (i ČOV)

Vodní zdroje – jímání vody
- 29 (29) -
Stokové sít (SS) je součást kanalizace bez ČOV. Zabezpečují
zachycování a odvádění Odpadních vod z oblasti.

Stokování je vědní obor zabývající se navrhováním, stavbou a provozem
Stokových sítí.
Integrovaný systém odvodnění (ISO) je nutné řešit komplexně. Součástí ISO
jsou:
• Urbanizovaná oblast; stoková síť včetně objektů; ČOV a recipient
2.4.2 Druhy odpadních vod:
Odpadní vody se dělí na tyto základní typy:
Splaškové odpadní vody (splašky) jsou odpadní vody z domácností,
hygienických zařízení, objektů společného stravování, ubytování apod.
Neobsahují průmyslové odpadní vody.
Dešťové odpadní vody jsou odpadní vody které jsou přicházející na povrch
území ve formě atmosferických srážek .
Infekční odpadní vody jsou odpadni vody odcházející z nemocnic (vody z
operačních sálů, patologií a další, léčeben a sanatorií, výzkumných ústavů atd.
Nesmějí být vypouštěny do veřejné kanalizace.
Průmyslové odpadní vody jsou vody použité a znečištěné při výrobním procesu
(včetně vod chladících), které jsou ze závodu vypouštěny a pro daný proces již
nejsou použitelné. Řadí se mezi ně i odpadní vody ze zemědělství.
Přítok odpadní vody do čistírny a jeho složení kolísají během dne, týdne i roka.
Maxima a minima závisejí na způsobu života obyvatelstva, na počtu
průmyslových závodů, na počtu pracovních směn apod.
2.4.3 Odpadních vody, které se nesmějí vypouštět do
Stokových sítí:
• Odpadní vody obsahující materiály narušující stokové sítě
• Odp