Strategickým cieľom rozvoja verejných vodovodov je zabezpečenie bezrizikového zásobovania obyvateľov kvalitnou pitnou vodou bez negatívnych environmentálnych dopadov. Zmena kvality pitnej vody v transportných systémoch závisí od mnohých charakteristík, napríklad od fyzikálno-chemických vlastností dopravovanej vody, použitých chemikálii pri jej úprave, prevádzkových podmienok v distribučnej sieti (rýchlosť prúdenia, tvorba zón so stag-náciou vody v potrubí, akumulácia vody), geometrických a materiálových vlastností potrub-ných systémov, atď. Do popredia sa už roky dostáva inkrustačný charakter tohto prepravova-ného média, ktorý je výrazný najmä usadzovaním častíc na vnútornej strane vodovodného po-trubia a jeho koróziou vzniká náhodný (aperiodický) profil.
Daniela Cvelihárová
Technická univerzita v Košiciach, Stavebná fakulta, Košice
Alena Pauliková
Slovenská technická univerzita, Trnava
Miroslav Rusko
Slovenská spoločnosť pre životné prostredie, Bratislava
ÚVOD
Vodovodné potrubia sa časom postupne zanášajú predovšetkým vodným kameňom, čo čo vedie k menšiemu pohybu vody v potrubí a zníženiu tlaku vody, podobne ako je to v ľudskom orga-nizme, keď sa vnútorné steny ciev zanášajú cholesterolom. Toto zanášanie a následne zmenšo-vanie priemeru vedia k potenciálnym rizikám transportného systému ako technického diela pre zabezpečenie funkčnosti kritickej infraštruktúry. Táto infraštruktúra je v tomto príspevku chápaná ako systém zásobovania pitnou vodou obyvateľstva Slovenska [1].
V súčasnosti približne 65 %tvorí podiel potreby vody v domácnosti, z celkovej dodávky pitnej vody. Špecifická potreba vody je stanovená v jednotkách osoba-deň, ktorá je definovaná
Vyhláškou MŽP SR č. 684/2006 Z. z., ktorou sa ustanovujú podrobnosti o technických požia-davkách na návrh, projektovú dokumentáciu a výstavbu verejných vodovodov a verejných ka-nalizácií [2].
Rovnako aj produkty prichádzajúce do styku s pitnou vodou musia byť v súlade so Zákonom č. 355/2007 Z. z. o ochrane, podpore a rozvoji verejného zdravotníctva [3] a Vyhláškou MZ SR č. 550/2007 o podrobnostiach a požiadavkách na výrobky určené na styk s pitnou vodou. [4] Systémy zásobovania vodu sú vodárenské štruktúry a pozostávajú zo zariadení potrebných na odber vody, jej úpravu a rozvod vody. [5] Zásobovanie pitnou vodou podľa Zákona SNR č. 369/1990 Zb. o obecnom zriadení v znení neskorších predpisov sú povinné zabezpečiť mestá a obce [6]. Chemicky čistá voda je priezračná, bez chuti a zápachu. Farba, zákal, priehľadnosť, odor alebo chuť poukazujú na chemické zloženie, indikujú prípadné znečistenie a ovplyvňujú využiteľnosť vodného zdroja [7]. Preto akékoľvek typy farebného vzhľadu vo vode naznačujú znečistenie vody [8]. Pri kontakte vody s materiálom potrubia (najmä kovovým) dochádza k tvorbe inkrus-tov (vyzrážavanie niektorých látok z vody a ich postupné usadzovanie na vnútornom povrchu potrubia, vrátane produktov korózie). Intenzita tohto procesu závisí od kvality vody, jej agre-sívnych vlastností a od použitého materiálu potrubia [9]. Inkrusty sa vyskytujú vo vodovodnom potrubí ako mazľavý nános, alebo ako pevné alebo veľmi tvrdé usadeniny šupinovitej povahy [10]; Obr.1.
Príčiny tvorby inkrustácií spočívajú vo vlastnostiach potrubných materiálov, v chemizme pre-pravovaného média a v prostredí, v ktorom je potrubie uložené [12]. Materiál vodovodného radu potrubia sa volí tak, aby jeho kvalita zodpovedala požadovanej životnosti a aby celá stavba vodovodu bola čo najekonomickejšia pri rešpektovaní konkrétnych hydraulických, geologických, klimatických, dopravných a ostatných vonkajších podmienok [13].
MNOŽINA VYBRANÝCH UKAZOVATEĽOV
Medzi fyzikálne faktory vody, ktoré ovplyvňujú tvorbu inkrustov v transportnom systéme mô-žeme zaradiť teplotu, zákal, absorbanciu, pH a vodivosť (konduktivitu).) Na tvorbu vodného kameňa vplýva viacero faktorov, jedným z nich je aj teplota vody.
Teplota vody ovplyvňuje tvorbu vodného kameňa, čo je spôsobené zmenou rovnováhy medzi iónmi kyseliny uhličitej a hydroxidu vápenatého. Pri zmene teploty vody a vylúčením týchto látok z vody [14]. V pitných vodách by sa teplota vody mala pohybovať medzi8°÷12oC.Opti-málna teplota studenej pitnej vody je 10°÷15°C. Podľa vyhlášky MDVRR SR č. 364/2012 Z. z. a požiadavky čl. 3.6 STN EN 806-2 nesmie byť po otvorení výtokovej armatúry studenej pitnej vody po 30 s jej teplota vyššia ako 25°C [15,16].
Teplotu vody v súlade s tvorbou inkrustov je dôležité sledovať, keďže so zvýšenou teplotou sa možnosť tvorby inkrustov zvyšuje tým, že sa zvyšuje rozpustnosť CaCO3. Je odporúčané, aby teplota v potrubiach nevystúpila nad 55°C (v niektorých zdrojoch sa uvádza hodnota 60°C).Rast tvrdých nánosov značne podporuje zvyšovanie teploty vody. Ohrievaním vody sa výrazne zvyšuje hrúbka vodného kameňa [14].
Pitná voda by mala byť bez chuti. Chuťové vlastnosti vody sú podmienené prítomnosťou a kombináciou látok, ktoré majú špecifickú chuť. Primerané množstvo solí a prítomnosť voľného oxidu uhličitého dodáva vode osviežujúcu príchuť. Vyšší obsah niektorých solí pôsobí nepriaz-nivo [17].
Pri nízkom pH sa rýchlosť korózie zvyšuje; pri vysokom pH sa prejavujú ochranné účinky na potrubia, v prípade mosadzných materiálov však môže dôjsť k vytesňovaniu zinku.
Kyslá voda môže teda spôsobovať koróziu potrubia či čerpadla. Tento jav sa prejavuje prítom-nosťou železa, zinku, alebo dokonca medi, či olova, pokiaľ je z tohoto kovu vyrobené potrubie. Všeobecne sa odporúča, pokiaľ je voda kyslá, nepoužívať medené potrubie na jej rozvod zo zdravotných dôvodov [9,18,19]. Stupeň pH je taktiež významne ovplyvňovaný prítomnosťou horčíka vo vode. Vysoké pH vody pôsobí na tvorbu vodného kameňa. Ako teplota stúpa, mo-lekulárne vibrácie sa zvyšujú, čo vedie k schopnosti vody ionizovať a vytvárať viac iónov vo-díka. Výsledkom bude pokles pH. Optimálna teplota pitnej vody, teda aj odporúčaná hodnota je od 8°C do 12°C tak, ako ju stanovuje vyhláška MZ SR č. 247/2017 Z. z.” [20,21].
Čistá voda je číra a neabsorbuje svetlo. Preto ak sa vo vode objaví zákal, indikuje znečistenie vody. Vo všeobecnosti sa zákal zvyšuje so zvýšením množstva znečisťujúcich materiálov vo vode. Ukazovatele zákalu vody ako aj absorbancia môžu nepriamo ovplyvniť senzorickú kva-litu pitnej vody. Zákal vody sa definuje ako zníženie priehľadnosti vody nerozpustenými a ko-loidnými látkami anorganického a organického pôvodu. Zákal upravených vôd spôsobujú nie-kedy zvyšky vločiek po koagulácii. Vo vodovodnej vode biely a nestály zákal spôsobujú roz-ptýlené bublinky vzduchu [22]. Pre vodu upravovanú z povrchových zdrojov platí pre zákal medzná hodnota 1,0 FNU pri výstupe z úpravne vody [23].
Absorbancia je ukazovateľ, ktorý môže nepriamo ovplyvniť senzorickú kvalitu pitnej vody. Prekročenie indikačnej hodnoty môže byť dôvodom na zisťovanie chloroformu, brómdichlór-metánu alebo na korigovanie hodnoty CHSKMn [23]. Stanovenie konduktivity je bežnou súčas-ťou fyzikálno-chemického rozboru vody. Umožňuje bezprostredný odhad koncentrácie iónovo rozpustených látok a celkovej mineralizácie vo vodách (pitných, podzemných, povrchových i odpadových). Jednotkou elektrickej konduktivity je Siemens na meter (S.m-1), v chémii vody sa častejšie používa jednotka mS∙m-1 [24].
Absorbancia vody je ukazovateľ, ktorý môže nepriamo ovplyvniť senzorickú kvalitu pitnej vody [25]. Látky rozpustené vo vode môžu viesť k významnej zmene týchto vlastností, ktorá je opísaná spektrálnou absorpciou. Chemicky čistá voda má pri 25°C teoretické pH 7 [26]. Ab-sorbancia pri 254 nm je dôležitá pri skupinovom stanovení niektorých organických aromatic-kých zlúčenín, ktoré vykazujú výraznú absorpciu v ultrafialovej oblasti [27].
Vodivosť prírodných vôd, ako je pitná voda, alebo povrchová voda sa pohybuje v rozmedzí od 100 – 1000 μS/cm. Ak má voda z vodovodu vysokú hodnotu vodivosti, poukazuje to na vysoký
obsah solí, čo môže viesť k rušivým javom. Soli nachádzajúce sa vo vode sú hydrogénuhličitan vápenatý Ca(HCO3)2, hydrogénuhličitan horečnatý Mg(HCO3)2, uhličitan vápenatý CaCO3 a uhličitan horečnatý MgCO3 [28].
Vodivosť roztoku je kriticky závislá na teplote. Hodnota sa prepočíta na zodpovedajúcu hod-notu vodivosti, ktorá by bola meraná pri referenčnej teplote (25°C).Optimálne by mala pitná voda obsahovať menej rozpustených látok, asi 25÷50 mS/m. Vody s vyššou vodivosťou ako 125 mS/m (mineralizáciou viac ako 1000mg/l) sa považujú za minerálne a často spôsobujú technické problémy, napr. znižujú životnosť rozvodov vody a ohrievačov teplej vody [29].
Pod tvrdosťou vody rozumieme súčet obsahu vápnika a horčíka vo vode [12]. Tvrdosťou vody sa vyjadruje obsah vo vode rozpustených nerastov, z ktorých prevažuje vápnik a horčík. Usa-dzovanie vodného kameňa súvisí s chemickým zložením vody a chemickými reakciami, ktoré v nej prebiehajú. Aby voda nemala ani zvýšené korozívne a inkrustujúce vlastnosti, musí byť v stave vápenato-uhličitanovej rovnováhy [30]. Voda udržuje svoju vápenato-uhličitanovú rov-nováhu buď vylučovaním málo rozpustného uhličitanu vápenatého CaCO3 alebo naopak jeho rozpúšťaním za vzniku vo vode rozpustného Ca(HCO3)2 [31].
Pri zohrievaní a vare sa najmä vápnik a čiastočne aj horčík vylučuje vo forme nerozpustných uhličitanov (najmä CaCO3), prípadne sa usadzujú aj sírany a kremičitany [32]. K zmene uhli-čitanovej rovnováhy dochádza najmä v prípade teplej vody a to vytesňovaním rovnovážneho oxidu uhličitého [30]. Celková tvrdosť vody teda zodpovedá celému obsahu vápnika a horčíka vo vode [32], tabuľka 1.
| mmol/l | °dH | voda |
| 0÷0,70 | 0÷3,92 | veľmi mäkká |
| 0,71÷1,42 | 3,92÷7,95 | mäkká |
| 1,43÷2,14 | 7,96÷11,99 | stredne tvrdá |
| 2,15÷3,20 | 12,00÷17,92 | tvrdá |
| 3,21÷5,40 | 17,93÷30,24 | veľmi tvrdá |
Medzi niektoré chemické faktory, ktoré ovplyvňujú kvalitu vody patrí obsah chemických prvkov vo vode ako aj materiál, v ktorom sa médium transportuje. Z hygienického hľadiska najmä zvýšený výskyt železa negatívne ovplyvňuje organoleptické (senzorické) vlastnosti vody (farba, chuť, zákal až hrdzavý sediment). V malých koncentráciách je výskyt železa bežnou súčasťou vôd. Vyskytuje sa v oxidačnom stupni II a III. Medznú hodnotu železa pre pitnú vodu 0,2 mg/l určuje vyhláška MZ SR č. 247/2017 Z. z. [21].
Podzemné vody obsahujú rozpustené železo a v nižších koncentráciách aj mangán. Obidva prvky vytvárajú nepríjemné vlastnosti vody. Veľké množstvo železa dáva vode trpkú, atramentovú chuť a hnedý zákal. Vláknité železité baktérie prerastajú vodovodné potrubie a zmenšujú prietokovosť [34]. V pitnej vode je medzná hodnota obsahu železa 0,2 mg/L [31]. Vodovodné potrubia sú často z pozinkovaného železa. Skorodované železné po-trubie môže viesť k zvýšeniu hladiny železa v pitnej vode [35]. Vplyvom vnútornej korózie predovšetkým nechráneného oceľového a liatinového potrubia môže dôjsť k druhotnému „zaželezovaniu“ vody koróznymi produktmi, čo sa prejaví vo zvýšení koncentrácie železa a zvýšení hodnôt farby a zákalu [36]. Hnedé sfarbenie vody zväčša spôsobujú formy oxidu železa, ktoré vznikajú koróziou vnútor-ných stien oceľového či liatinového potrubia alebo častokrát v domových rozvodoch pozinkovane potrubie. Takéto častice sa prirodzene usadzujú na stenách potrubia, tvoria in-krusty a za bežných okolností sa do pitnej vody neuvoľňujú [37].
Zvýšený obsah mangánu sa môže prejaviť aj v premnožení mangánových baktérií, ktoré môže viesť k upchávaniu vodovodného potrubia [38]. Technológia úpravy v úpravni vody Bukovec je dvojstupňová, prispôsobená na odstránenie antimónu, arzénu, zákalotvorných látok, makro-molekulových organických látok, mikrobiologického a biologického znečistenia a mangánu [39]. Mangán podstatne viac ovplyvňuje organoleptické vlastnosti vody než železo. Spôsobuje jej hnedočervené sfarbenie a ovplyvňuje jej chuť a pach. Jeho povolená koncentrácia v pitnej vode je oveľa nižšia než pre železo, a to aj z dôvodu, že nadmerný rozvoj mangánových baktérií spôsobuje zarastanie vodovodného potrubia ich biomasou [1,37], Medzná hodnota mangánu pre pitnú vodu je 50 μg/l, ktorú určuje Vyhláška č. 247/2017 Z. z. [21], ktorou sa ustanovujú podrobnosti o kvalite pitnej vody, kontrole kvality pitnej vody, programe monitorovania a ma-nažérstve rizík pri zásobovaní pitnou vodou [31]. Vlastnosti mangánu sú podobné vlastnostiam železa, mangán sa usadzuje v podobe kalu alebo vločiek a robí vodu nepožívateľnou [34].
Životnosť transportných potrubí je daná materiálom použitým na ich výrobu [17]. Všetky ma-teriály použité na potrubné súčasti vodovodov vrátane výsteliek, vonkajších izolácií a tesnení, musia byť vhodné na použitie na pitné účely. Nesmú spôsobiť žiadne neprípustné zhoršenie kvality vody, s ktorou prichádzajú do styku [5]. Materiály vodovodného potrubia v kolektoroch musia spĺňať požiadavky STN EN 805 Vodárenstvo – Požiadavky na systémy a súčasti vodo-vodov mimo budov, ako aj požiadavky dané týmto štandardom [40,41]. Pri kontakte vody s materiálom potrubia (najmä kovovým) dochádza k tvorbe inkrustov (vyzrážavanie niektorých látok z vody a ich postupné usadzovanie na vnútornom povrchu potrubia, vrátane produktov korózie) [36].
Oceľové rúry sú pevné a odolné voči vysokému vonkajšiemu a vnútornému namáhaniu. Sú však citlivé na vonkajšiu i vnútornú koróziu, preto je potrebné ich chrániť. V minulosti sa chrá-nili potrubia asfaltovým náterom, dnes sa požíva cementová výstelka [5].
Pre účinnú ochranu proti korózii, napríklad pôsobeniu bludných prúdov, treba kovové potrubia ochrániť povlakmi, spĺňajúcimi základné požiadavky na protikoróznu ochranu. Oceľové potru-bia, zabezpečené protikoróznou ochranou sa navrhujú len veľmi výnimočne (v zložitých prípa-doch). Mäkká oceľ podlieha celkovej korózii, prvotné napadnutie je vyvolané vysokou koncen-tráciou rozpusteného kyslíka [36].
Hladká stena plastových rozvodov často spôsobuje že sa vodný kameň kryštalizuje na stenách potrubia a takéto „šupinky“ sa postupom času zachytávajú na zúžených miestach ako sú zvary potrubia, redukcie či prechody z jedného materiálu na druhý. Postupom času tieto nánosy vy-tvoria zátku, ktorá zachytáva nielen mechanické nečistoty a zároveň je častým zdrojom baktérií a biofilmov v potrubí [42].
PE100 potrubie je možné použiť v rozmedzí teplôt -40°C až +60°C s ohľadom na zmenu pre-vádzkového tlaku [43]. Výhody PE potrubia sú odolnosť voči korózii a nulová inkrustácia. [44] Polyetylénové potrubie sa štandardne používa pre vonkajšie tlakové rozvody pitnej vody [43]. Na montáž vnútorných vodovodov sa používajú potrubia zo všetkých typov PE o vnútornom priemere 16÷63 mm [45]. Potrubie z vysoko hustého lineárneho polyetylénu (HDPE) sa ukladá do zeme a je určené pre vonkajšie tlakové rozvody pitnej vody a iných médií, voči ktorým je daný typ HDPE stály. Predpokladaná životnosť PE potrubí pri prevádzkovej teplote 20°C je 50÷100 rokov. PE potrubia sú použiteľné v rozmedzí teplôt -40°C až +60°C [46].
PVC je po chemickej stránke polymér vinylchloridu (vinylchlorid je zlúčenina odvodená od etylénu odobratím atómu vodíku a nahradením atómom chlóru), t. j. organická zlúčenina zložená z chlóru, uhlíku a vodíka. Používajú sa dve formy polyvinylchloridu: nemäkčený a mäkčený.
Ďalší materiál na privádzacie a tranzitné vodovodné potrubia je tvárna liatina. Liatinové rozvody sú určené na väčšie svetlosti potrubia a väčšinou len na studenú vodu. PE sa využíva na rozvod studenej vody. PVC sa zriedkavo používa na vnútorný vodovod. Pre uloženie do zeme materiál PVC nie je používaný. Liatina je preferovaná v podmienkach vysokého dopravného zaťaženia alebo extrémnych prevádzkových podmienok (tlakové pomery). Používané sú rúry s vnútornou cementovou alebo polyuretánovou výstelkou [47]. Liatina alebo tvárna liatina môže podliehať povrchovej erózii agresívnymi vodami [36].
Medzi geometrické faktory ovplyvňujúce v transportnom systéme kvalitu pitnej vody so zrete-ľom na tvorbu inkrustov v potrubí – transportnom systéme môžeme zaradiť predovšetkým uhol sklonu potrubia, drsnosť potrubia (všetky typy inkrustácií vytvárajú pre dopravované mé-dium/vodu vytvárajú drsnú dotykovú plochu), tvrdosť materiálu potrubia, priemer potrubia, jeho dĺžku od vodného zdroja do vodojemu, z vodojemu do rozvodnej siete, z rozvodnej siete do odberného miesta a hĺbku uloženia potrubia.
Najstarším zdrojom pre Košice sú Čermeľské pramene, ktoré sú v prevádzke už od roku 1911. Je to sústava viacerých malých zdrojov, gravitačným potrubím je zásobovaná časť mesta Ko-šice, vrátane Komenského ulice a okolia, až po sochu Maratónca Mieru. Voda z Čermeľa sa zároveň dostáva výtlačným potrubím aj na kopec Bankov.[48] Zo zdroja do vodojemu si potru-bie vyžaduje neustály servis, privádza vodu napr. zo Stariny až 130 km [49]; obr. 2.
Gravitačné systémy zásobovania vodou dopravujú vodu do spotrebiska samospádom, gravitačnou silou. Prvky systému vytvárajúce tlak sú nad spotrebiskom a voda môže prúdiť v dvoch režimoch:
- v tlakovom gravitačnom režime,
- beztlakovom gravitačnom režime, prúdenie s voľnou hladinou.
Tlakový systém znamená, že voda zaplní celý prierez potrubia a vytvára tlak v potrubí. Tlakové prúdenie sa navrhuje v každom spotrebisku, pretože len takéto prúdenie zabezpečí potrebný tlak na prípojkách k spotrebiteľovi.
Výtlačné systémy zásobovania vodou sa používajú v prípadoch, keď výšková poloha spotrebi-ska neumožňuje jeho gravitačné zásobovanie. Voda je najčastejšie čerpaná zo zdroja do vodo-jemu, alebo tiež z vodojemu automatickou tlakovou stanicou do spotrebiska, prípadne je po-trebné čerpať vodu priamo v spotrebisku, teda zvýšiť tlak pre časť spotrebiska a pod. [5]. Umiestnenie vrcholu potrubia sa navrhuje pod minimálnou prevádzkovou hladinou [36].
Čerpacie stanice je možné použiť na rozdelenie tlakových pásiem spolu s vodojemami v prípa-doch výtlačných vodovodných sietí, kde sa voda čerpá do rôzne výškovo položených vodoje-mov [36]. Čerpacie stanice slúžia na úpravu tlakových pomerov na území, kde sa nedá zabez-pečiť distribúciu vody pomocou gravitačného systému [51]. Najmenší dovolený sklon je 3‰ a výnimočne 1‰ [13]. Vodovodné potrubie do DN 200 sa navrhuje klásť v sklone minimálne 3‰, u potrubia DN 200 až DN 500 v sklone minimálne l ‰ a u potrubia DN 600 a viac v sklone minimálne 0,5 ‰ [5,45]. Aby voda prúdila, musí byť najvyšší bod trasy potrubia pod jeho tlakovou čiarou [52].
Pri rovinatom teréne je potrebné viesť potrubie v minimálnom sklone a aby nedosiahlo veľkú hĺbku výkopu, smer sklonu potrubia sa v určitom bode musí zmeniť. Takýto výškový lomový bod sa stane lokálne najvyšším alebo najnižším bodom potrubia, kde vzniká potreba odkaľovať potrubie [5]. Pre rady privádzacie a hlavné sa prednostne navrhuje tvárna liatina, v lokalitách so zemným prostredím vyvolávajúcim koróziu potrubia, so špeciálnou vonkajšou ochrannou [13].
Drsnosť potrubia, ktorá jednoznačne zvýhodňuje materiály plast a meď oproti oceľovým po-trubiam. Proces starnutia potrubia vedie k vzniku sekundárneho profilu drsnosti, ktorý vykazuje horšie kvalitatívne charakteristiky ako primárny (vytvorený pri výrobe potrubia) [53]. Funkcia vzdušníka má zaručovať automatické odvedenie vzduchu pri plnení potrubia, trvalé odvzduš-ňovanie pri prevádzkovaní radu a prívod vzduchu pri eliminácii vzniku podtlaku pri vypráz-dnení radu [13].
Pri prepojení distribučného potrubia na spotrebné potrubie na výstupe z vodojemu musí byť niveleta distribučného potrubia navrhnutá tak, aby hydrodynamická čiara pri započítaní všet-kých strát, vrátane strát v meradlách prietoku, bola najmenej 0,5 metra nad horným lícom po-trubia. Súčasne musí platiť, že distribučné potrubie bude klesať väčším sklonom, než je sklon čiary hydrodynamického tlaku.
Účel hydrantu musí byť v projektovej dokumentácii presne stanovený. Hydranty sa navrhujú najmä z prevádzkových dôvodov (odvzdušnenie, odkalenie radu, odber vzoriek, preplachy, meranie tlaku na sieti), alebo z dôvodu zásobovania požiarnou vodou. [6] Z dôvodu ochrany pred poškodením sa prednostne navrhujú hydranty podzemnej konštrukcie. Umiestnenie hydrantov je dané ich funkciou (najvyššie či najnižšie miesto potrubia alebo koniec nezaokrúhľovanej vetvy). Vzájomná vzdialenosť jednotlivých hydrantov alebo vzdialenosť hydrantov od objektov je daná platnými normami [54].
Pri návrhu kalníkov je potrebné dbať na dostatočnú dimenziu tak, aby odkalenie bolo účinné [13]. Kalníky sú objekty na vodovodnej sieti, ktoré sa osadzujú v najnižších miestach vodovod-ného radu a slúžia k odvedeniu prípadných nečistôt, kalov a iných usadenín, ktoré sa usadzujú prevažne na stenách potrubia, prípadne na jeho dne [51]. Na výtlačnom potrubí musí byť osa-dený kalník na vypustenie potrubia [13].
Vzdušníky sa osadzujú v najvyšších miestach vodovodu a slúžia k odvedeniu vzduchu z potru-bia [51]. Na výtlačnom potrubí musí byť osadená zavzdušňovacia a odvzdušňovacia armatúra [55].
Prevádzkové a inkrustačné faktory sú rovnako dôležité ako spomenuté tri podmnožiny: fyzikálne, chemické a geometrické. Rýchlosť prúdenia vody v potrubí ovplyvňuje usadzovanie me-chanických častíc [54]. Zdroje vody sú hlavnou časťou celého systému, pretože sú zdrojom surovej vody, ktorá je potom upravovaná a dopravovaná až ku konečnému spotrebiteľovi [51]. Formy oxidu železa, ktoré vznikajú koróziou vnútorných stien oceľového či liatinového potrubia alebo často krát v domových rozvodoch pozinkovane potrubia, takéto častice sa prirodzene usadzujú na stenách potrubia, tvoria inkrusty a za bežných okolnosti sa do pitnej vody
neuvoľňujú. K ich uvoľneniu môže dôjsť v dôsledku tlakových rázov napríklad pri odstraňo-vaní porúch na vodovodnom potrubí pri údržbe potrubí a rozvodov, ale aj pri nerovnomernom odbere vody [20]. Mesto Košice je zásobované z viacerých podzemných aj povrchových zdro-jov, preto aj chemické zloženie pitnej vody nie je vo všetkých častiach mesta rovnaké. A teda aj tvrdosť vody je rôzna. Závisí od toho, z akých zdrojov je zásobovaná a v akom pomere sa namieša. Zmiešavací pomer nie je fixný, závisí od prevádzkových požiadaviek, a preto sa môže stať, že tvrdosť vody sa v odbernom mieste v priebehu roka zmení. Tvrdosť vody zahŕňa pre-dovšetkým obsah vápnika a horčíka vo vode, zaraďuje sa do niekoľkých stupňov [56].
Potrebná úprava podzemnej vody na to, aby spĺňala predpísané hodnoty pitnej vody, je jej zdra-votné zabezpečenie dezinfekciou, vykonávaná je chlórovaním [27]. Dezinfekcia tvorí posledný stupeň úpravy vody a v žiadnom prípade nemôže nahrádzať technologické stupne úpravní vôd [34]. Úpravne vody sú objekty, kde prebieha samotné čistenie surovej vody, t.j. mechanické a chemické a jej úprava na pitnú vodu [51]. Zvláštna úprava vody – odkysľovanie vody – hlavnou zásadou je dosiahnuť uhličitanovú rovnováhu. Voda s vysokým obsahom CO2 pôsobí korozívne na stavebné materiály a môže byť príčinou rozpúšťania niektorých látok z materiálu vodovod-ného potrubia (Pb, Cu, Zn) [34].
Rozvodné potrubia by nemali byť predimenzované a mali by byť vždy stanovené výpočtom, pričom by nemali obsahovať úseky so stagnujúcou vodou [32]. Vo vodovodnom potrubí je op-timálna rýchlosť prúdenia vody približne 0,8÷1,0 m/s maximálne 1,5 m/s [5]. Pri ustálenom prúdení nemá kvapalina v celom priereze potrubia rovnakú rýchlosť. Na stenách sa kvapalina prakticky nepohybuje, naopak v strede prierezu dosahuje najväčšiu rýchlosť [57]. Vo vodách s tendenciou vyzražávania uhličitanu vápenatého (CaCO3) alebo s obsahom inhibítorov vyššia rýchlosť prúdenia vody môže priaznivo ovplyvniť tvorbu ochrannej vrstvy tým, že rýchlejšie dopravuje ochranné látky k povrchu potrubia. Pri veľmi malých rýchlostiach prúdenia vody alebo v podmienkach jej stagnácie sa vytvárajú podmienky pre biologický rast a zvyšuje sa pravdepodobnosť bodovej korózie [58].
Vnútorný priemer potrubia s inkrustáciou je absolútne významnejší ako vonkajší priemer po-trubia. Znamená to, že čím je vnútorný priemer potrubia s inkrustáciou menší je tam viacej nánosov vodného kameňa. Po 10 rokoch sa priemer potrubia zmenší min. o 20 až 60 %. Čím je vyššia tvrdosť, tým je vrstva nánosu vodného kameňa vyššia [17]. S rastúcou dobou prevádzky potrubnej siete dochádza k degradácii vnútornej steny potrubia. V závislosti od chemických vlastností vody sa na stene potrubia vytvára sekundárny profil drsnosti tvorený vrstvou usade-ných solí (inkrustov), alebo zoxidovaného kovu (koróziou) [57].
Tlak vody v systéme vplýva na tvorbu vodného kameňa [59]. Veľkosť tlakovej straty úzko súvisí s kvalitou povrchu vnútornej steny potrubia, ktorá sa s dobou prevádzky potrubia neu-stále zhoršuje vplyvom korozívnych účinkov prepravovanej vody a usádzaním inkrustov [4]. Minimálny tlak v rozvodnej sieti vzniká v čase maximálnych odberov [52]. Tlak môže mať neblahý vplyv na funkčnosť vodovodnej siete, najmä v prípade jej netesnosti, kedy dôsledkom narastajúceho tlaku rastú aj straty vody v sieti [51]. Na reguláciu tlaku sa používa regulačný ventil s cieľom dosiahnuť redukciu tlaku v distribučných sieťach [41].
Na prípojke v mieste pripojenia na verejný vodovod musia tlaky v potrubí spĺňať tieto pod-mienky:
- maximálny tlak 0,6 MPa (v odôvodnených prípadoch 0,7 MPa),
- minimálny tlak 0,25MPa (prípadne 0,15 lebo 0,1 MPa).
Podmienka maximálneho tlaku 0,6 MPa t. j. 60 m v rozvodnej sieti [5]. Všetky materiály pou-žité na potrubné súčasti vodovodov vrátane výsteliek, vonkajších izolácií a tesnení, musia byť vhodné na použitie na pitné účely. Nesmú spôsobiť žiadne neprípustné zhoršenie kvality vody, s ktorou prichádzajú do styku [5].
Výpadky dodávky pitnej vody má na svedomí vo väčšine prípadov fyzický stav potrubného vedenia. Projektovaná životnosť použitých materiálov sa pohybuje v rozmedzí 40 až 60 rokov [51]. Pri potrubí, ktoré je dlhší čas v prevádzke dochádza k jeho starnutiu. Starnutie potrubia je spôsobené rozrušovaním povrchu stien unášanými časticami, usadzovaním suspendovaných a rozpustených látok a inkrustáciou potrubia vylučovaním najmä vápenných solí. Starnutie po-trubia je spojené s nárastom drsnosti povrchu [57].
Sieť zabezpečujúca dodávky pitnej vody je jednou zo základných infraštruktúr, ktorá patrí ku kritickej infraštruktúre vo všetkých rozvinutých krajinách [61]. Porucha infraštruktúry pitnej vody je identifikovaná ako jedna z možných katastrof, ktoré môžu spôsobiť kritickú situáciu, a preto je pre ňu spracovávaný núdzový plán. Plán musí zahŕňať vysokokvalitnú a rýchlu reakciu na všetky potenciálne zlyhania infraštruktúry podporujúce život, ku ktorým nepochybne patrí infraštruktúra zabezpečujúca dodávku pitnej vody [62]. Pri infraštruktúrach s veľmi vysokou kritickosťou je potrebná najmä rýchla reakcia na vzniknutú situáciu v dostatočnom rozsahu [63].
ZÁVER A DISKUSIA
Hlavným cieľom tohto príspevku bolo informovať o množine vybraných, ktoré majú vplyv na kvalitu vody v distribučných systémoch. Vodárenské spoločnosti dodávajú do verejných vodo-vodov kvalitnú pitnú vodu, ktorá je pravidelne kontrolovaná v laboratóriách pitných vôd v zmysle vyhlášky MZ SR č.247/2017 Z.z. v platnom znení, z hľadiska rádiologického v zmysle vyhlášky MZ SR č.100/2018 Z.z. v platnom znení a Vyhlášky MŽP SR č.636/2004 Z. z.. Roz-sah, početnosť, kritériá kontroly kvality pitnej a surovej vody a počet odberných miest je daná príslušnými vykonávacími predpismi. Tie zároveň určujú limity ukazovateľov kvality pitnej vody, ktoré zabezpečujú že pitná voda pri dodržaní limitov ani pri dlhodobom užívaní nemá negatívny vplyv na ľudské zdravie [9,18].
Chemické faktory môžu mať vplyv na tvorbu inkrustácií v transportných systémoch na prenos média, v tomto prípade vody. Ovplyvňujú environmentálnu kvality a pri nich sa zvýrazňuje ich vplyv na životný cyklus použitých materiálov transportných vodovodných systémov. Ich opti-malizáciou vieme životnosť potrubí predĺžiť alebo skrátiť, aby sme sa vyhli predčasnej poruche v systéme alebo dokonca k výmenu systému pre zásobovanie pitnou vodou.
Strategickým cieľom rozvoja verejných vodovodov v SR je zvýšiť počet zásobovaných obyva-teľov z verejných vodovodov a najmä zaistiť dodávku zdravotne bezpečnej pitnej vody v súlade so smernicou 98/83/ES o vode určenej na ľudskú spotrebu [1,60].
LITERATÚRA
[1] CVELIHÁROVÁ, D., PAULIKOVÁ, A. Legislatívna podpora pre zabezpečenie požadovanej kvality vody v distribučných systémoch. In: Globálne existenciálne riziká 2019. ISBN 978-80-89753-35-2. Ži-lina: Strix, pp. 114-124.
[2] SR. Vyhláška MŽP SR č. 684/2006 Z. z., ktorou sa ustanovujú podrobnosti o technických požiadavkách na návrh, projektovú dokumentáciu a výstavbu verejných vodovodov a verejných kanalizácií.
[3] SR. Zákon č. 355/2007 Z. z. o ochrane, podpore a rozvoji verejného zdravotníctva.
[4] SR. Vyhláška MZ SR č. 550/2007 o podrobnostiach a požiadavkách na výrobky určené na styk s pitnou vodou.
[5] https://www.svf.stuba.sk/buxus/docs/dokumenty/skripta/Vodohospodarske_stavby_Bozikova.pdf
[6] SR. Zákon SNR č. 369/1990 Zb. O obecnom zriadení v znení neskorších predpisov.
[7] SIROTIAK, M., BLINOVÁ, L., BARTOŠOVÁ, A. Stanovenie organleptických vlastností vôd z hľa-diska správnosti a bezpečnosti. In: Manažérstvo životného prostredia 2017. ISBN 978-80-89753-15-4. Žilina: Strix et SSŽP 2017, pp. 26-37.
[8] https://www.onlinebiologynotes.com/physical-parameters-of-water-quality-physical-characteristic-of-water/ GaurabKarki. Physicalparameters of waterquality /Physicalcharacteristic of water.
[9] ILAVSKÝ, J., BARLOKOVÁ, D. Galvanická úprava vody. https://www.smv.cz/res/ar-chive/015/001798.pdf? seek =1429083261
[10] https://sclib.svkk.sk/sck01/Record/000095775#usercomments
[11] https://silnemagnety.cz/jak-se-zbavit-vodniho-kamene
[12] http://www.bvsas.sk/sk/o-vode/voda-ako-napoj/vybrane-ukazovatele-kvality-pitnej-vody-co-presne-zname naju.html
[13] http://www.stvs.sk/admin/files/file_39_1480930123.pdf
[14] https://sk.wikipedia.org/wiki/Vodn%C3%BD_kame%C5%88
[15] SR. Vyhláška 364/2012 Z. z.- Vyhláška o energetickej hospodárnosti budov.
[16] SR. STN EN 806-2
[17] http://www.superbarter.sk/media/docs/request/12670/12670_c0867d250f42dd552013.pdf
[18] https://vodnefiltre.sk/index.php/filtre-na-vodu-klinika/5-rozbor-pitnej-vody
[19] JESENÁK, K. Aké sú minimálne a maximálne hodnoty pH? Quark – Magazín o vede a technike, 2007, https://fns.uniba.sk/jesenak_quark/
[20] http://www.vodarne.eu/data/uploads/periodika/vodarenske-pohlady/vp_c28-web.pdf
[21] SR. Vyhláška MZ SR č. 247/2017 Z. z., ktorou sa ustanovujú podrobnosti o kvalite pitnej vody, kontrole kvality pitnej vody, programe monitorovania a manažmente rizík pri zásobovaní pitnou vodou.
[22] https://www.alsglobal.sk/zivotne-prostredie/rozbory-vod/minimalny-rozbor-pitnej-vody
[23] https://www.slov-lex.sk/pravne-predpisy/SK/ZZ/2006/354/20160101.html
[24] https://www.vo-da.cz/rozbor-vody-podrobne/konduktivita/
[25] https://www.enviroportal.sk/agendy/obcan/kvalita-pitnej-vody
[26] https://sk.wikipedia.org/wiki/Kyslos%C5%A5
[27] http://www.vodarne.eu/data/uploads/periodika/vodarenske-pohlady/vp_c27-web.pdf
[28] CVELIHÁROVÁ, D., PAULIKOVÁ, A. Charakteristika anorganických látok a vodného kameňa. In: Motivation – Education – Trust – Environment – Safety 2020. ISBN 978-80-973460-7-2. Bratislava: Slo-venská spoločnosť pre životné prostredie 2020, pp. 141-151.
[29] https://aquanova.sk/vodivost-pitnej-vody/
[30] https://www.asb.sk/biznis/sprava-budov/pozinkovane-potrubia-vodovodov-vbudovach
[31] POLÁČEK, Š., BULLA, J., FRANČÁKOVÁ, H. Voda, úprava a použitie vo výžive ľudí. ISBN: 978-80-552-0272-3. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre 2010.
[32] http://www.kmti.szm.com/ch-p8.pdf
[33] https://www.cistavoda.sk/blog/mapa-tvrdosti-vody-na-slovensku/
[34] MARTOŇ, J. ČERMÁK, O. HÉTHARŠI J. Vodárenstvo II. Úprava pitných a úžitkových vôd. ISBN: 80-227-0931-X. Bratislava: STU, 168 p.
[35] https://www.aquatrend.sk/zelezo-v-pitnej-vode/ Železo v pitnej vode – Aquatrend
[36] https://www.smv.cz/res/archive/015/001798.pdf?seek=1429083261
[37] https://avssr.sk/wp-content/uploads/2019/07/vp-02-2019-web.pdf
[38] https://www.garant.sk/odmanganovanie-pitnej-vody
[39] http://www.vodarne.eu/index.php?id=aktuality-tlaove-spravy&post=tlaova-sprava-8-aprila-2019-1
[40] UNMAS. STN EN 805 Vodárenstvo – Požiadavky na systémy a súčasti vodovodov mimo budov. Brati-slava: UNMAS 2001.
[41] http://www.bvsas.sk/files/zakaznicka-zona/tlaciva-na-stiahnutie/formulare-stiahnutie-os-tatne/svs_web.pdf
[42] https://www.watertechnology.sk/sluzby/zvysenie-prietoku-cistenie-hrdze-vodneho-kamena.html
[43] https://gawaplast.sk/portfolio/potrubie/
[44] http://www.campri.sk/sk/pe-potrubia
[45] http://www.pipeco.sk/index.php/sk/vodovody-sk/technicky-manual-sk/67-instalacia-hdpe-potrubi
[46] http://www.pipeco.sk/index.php/sk/vodovody/29-vodovody/hdpe-potrubia/61-vodovodnlakovotrubia-pe-100
[47] https://www.tvkas.sk/doc/for_download/TS-2007.pdf
[48] https://www.kosiceonline.sk/pitna-voda-musi-splnat-prisne-kvalitativne-normy
[49] https://vycistime-vychod.sk/rekonstrukcia-a-montaz-kanalizacii/
[50] https://www.bystricoviny.sk/spravy/den-otvorenych-dveri-vodnych-stavbach-svp-svetovemu-dnu-vody/
[51] TEICHMANN, M, KUDA, F. Hodnocení a obnova vodárenských sítí. ISBN 9788088260264. Průho-nice: Professional Publishing 2019, 136 p..
[52] http://www.urso.gov.sk/sites/default/files/ORV_AnalyzaTlakovychPomerov.pdf
[53] https://voda.tzb-info.cz/teorie-voda-kanalizace/2130-vplyv-zameny-materialu-potrubi-na-hydrauliku
[54] https://www.raven.sk/Files/Pozink_potrubia.pdf
[55] http://www.stvs.sk/admin/files/file_39_1471495773.pdf
[56] https://kosicednes.sk/styl-ine/odkial-aku-vodu-mame-kosiciach/
[57] https://core.ac.uk/download/pdf/30293368.pdf
[58] http://www.vodarne.eu/data/uploads/periodika/vodarenske-pohlady/vp_c1-web.pdf
[59] https://www.asb.sk/biznis/sprava-budov/prevencia-tvorby-vodneho-kamena
[60] http://www.vuvh.sk/download/RSV/PRVV_SR_2015/PlanRozvojaVV.pdf
[61] PROCHÁZKOVÁ, D. Základy řízení bezpečnosti kritické infrastruktury. ISBN 978-80-01-05245-7. Praha: ČVUT 2013, 223 p.
[62] PROCHÁZKA, J. PROCHÁZKOVÁ, D., RUSKO, M., MAJERNIK, M., KOLLAR, V., ILKO, J. Im-pacts of Drinking Water Infrastructures Risks. In: Proceedings ofthe 31st DAAAM International Sym-posium. ISBN 978-3-902734-29-7, ISSN 1726-9679. Vienna: DAAM International 2020, pp. 0356-0365, DOI: 10.2507/31st. daaam.proceedings.050[
[63] PROCHÁZKA, J., PROCHÁZKOVÁ, D. Drinking water supply failure. In: Safety and Reliability–Theory and Applications. ISBN 978-1-138-62937-0. London: Taylor & Francis Group 2017, pp. 2235-2243. www.crc.press.com, www.taylorandfrancis.com
Poďakovanie:
Tento článok vznikol s podporou projektu P4+ Vplyv vybraných (relevantných) charakteristík tran-sportných potrubných systémov na zabezpečenie stanovenej kvality vody s VVS a. s. Košice a s podporou projektu VEGA 1/0230/21 Environmentálna kvalita a životný cyklus stavebných materiálov.
Autoři:
Daniela Cvelihárová1, Alena Pauliková2, Miroslav Rusko3
1 Technická univerzita v Košiciach, Stavebná fakulta, Vysokoškolská 4, 042 00 Košice, Sloven-ská republika, daniela.cveliharova@tuke.sk
2 Slovenská technická univerzita, Jána Bottu 2781/25, 917 24 Trnava, Slovenská republika, alena.paulikova@stuba.sk
3 Slovenská spoločnosť pre životné prostredie, Koceľova 15, 815 94 Bratislava, 917 01 Tr-nava, Slovenská republika, mirorusko@centrum.sk
