Jak to działa? Cz. 2: Woda z kranu

„Mamo, tato, a jak to się dzieje, że odkręcam kran i leci woda?” - pyta cię kilkuletnie dziecko. Co odpowiadasz?

  1. Skąd się bierze woda pitna?
  2. Jak działają wodociągi?
  3. Skąd bierze się ciepła woda w kranie?
  4. Jak działa kran?

Skąd się bierze woda pitna?

Woda pitna pozyskiwana jest w zakładach zwanych ujęciami wody. Może być pobierana z różnych źródeł – powierzchniowych czy podziemnych. Bardziej zanieczyszczona jest zwykle woda pozyskiwana z powierzchni.

Niezależnie od źródła, zanim woda trafi do domów, jest uzdatniana do picia, czyli pozbawiana zanieczyszczeń i występujących naturalnie szkodliwych związków chemicznych. Dostępne techniki stosuje się w różnych kombinacjach.

Niekiedy proces uzdatniania zaczyna się od napowietrzenia, czyli rozbicia na krople, co powoduje utlenienie części szkodliwych substancji. Woda może też przepływać przez sita wyłapujące większe zanieczyszczenia.

Kolejny etap to ozonowanie, czyli mieszanie wody z ozonem w specjalnych komorach. W procesie tym wyniszczane są drobnoustroje. Wykorzystanie go poprawia także smak i zapach wody. Następnie woda jest dokładnie filtrowana z wykorzystaniem filtrów piaskowych, a potem chlorowana, czyli poddawana dezynfekcji.

W niektórych stacjach uzdatniania usuwanie zanieczyszczeń jest kontrolowane w ciekawy sposób: za pomocą małży i ryb. Jeżeli ich zachowanie jest „podejrzane” – skorupiak zamyka się, a ryby kierują się do brzegu, czyli jak najdalej od świeżo dodawanej do zbiornika wody – oznacza to, że poziom zanieczyszczeń jest zbyt wysoki.

Pstrągi wykorzystywane do kontroli czystości wody

Zobacz również: Historia telewizorów

To nie wszystkie metody uzdatniania. Wykorzystuje się także koagulację, czyli dodanie do wody związków wiążących małe i lekkie cząstki, które nie opadają na dno. Dzięki ich „obciążeniu” zaczynają one opadać. Poza tym można jeszcze mówić o sedymentacji, sorpcji, flotacji i innych procesach. Stacje uzdatniania wykorzystują całe mnóstwo rozwiązań, w zależności od stopnia zanieczyszczenia wody czy poziomu zaawansowania technicznego.

Po uzdatnieniu woda jest pompowana do ogromnych zbiorników, a stamtąd – do stacji pomp, gdzie jest tłoczona do wodociągów.

Jak działają wodociągi?

W przesyle wody kluczową rolę gra ciśnienie, dlatego miasta dzieli się na strefy. Wyższe budynki wymagają większego ciśnienia – w przeciwnym razie woda nie dotrze na wysokie piętra. Jakie rozwiązania umożliwiają tłoczenie wody?

Najprostszą metodą, na której opierały się pierwsze systemy wodociągowe, i która bywa wykorzystywana do dziś, jest budowa wysokiego zbiornika, z którego woda jest rozprowadzana dalej. Mówimy wtedy o wodociągach ciśnieniowo-grawitacyjnych, wykorzystujących wieże ciśnień. Polegają one na sile grawitacji. Jak konkretnie działają?

W systemie naczyń połączonych, którym są wodociągi, ciecz jednorodna zawsze zatrzymuje się na takim samym poziomie. Jeżeli znajdziecie rurę w kształcie litery „U”, spróbujcie nalać wodę do jednego z otworów. Wysokość tafli będzie taka sama w obu połączonych odnogach.

W przypadku wodociągów oznacza to tyle, że długość rur oraz fakt, że niekiedy unoszą się w górę, nie ma znaczenia. Jeżeli rurociąg znajduje się niżej niż poziom wody w głównym zbiorniku, po odkręceniu kranu zacznie lecieć z niego woda. Jeżeli więc chcecie podłączyć się do sieci na dwunastym piętrze, wieża ciśnień musi być choć odrobinę wyższa, a tafla – położona wyżej niż kran.

Zabytkowa stacja pomp w Poznaniu

Budowanie wież nie zawsze jest możliwe lub opłacalne, toteż w wodociągach wykorzystuje się także zautomatyzowane pompy. Aby utrzymywać równe ciśnienie na całej długości rurociągu, na poszczególnych odcinkach są stosowane hydrofory. To małe zbiorniki z pompami, które wtłaczają wodę i podnoszą ciśnienie, gdy czujnik wykryje, że opadło poniżej ustalonego poziomu. Zestawy hydroforowe, gromadzące wodę „na zapas” i utrzymujące równe ciśnienie, są często wykorzystywane w domach jednorodzinnych.

Jak biegną rurociągi?

Sieć wodociągowa może być skonstruowana na trzy sposoby. W sieci promienistej główny przewód tranzytowy rozgałęzia się na kolejne odnogi, a te na kolejne – doprowadzające wodę do poszczególnych budynków. Wadą tego rozwiązania jest fakt, że zakręcenie wody na wczesnym odcinku sprawi, że dopływ zostanie odcięty do całej reszty odbiorców.

W sieci pierścieniowej woda płynie w obiegu zamkniętym, to znaczy krąży w rurach łączących się na różnych odcinkach. Nawet jeśli jeden z tych odcinków zostanie zamknięty, woda wciąż będzie dopływać z innych kierunków.

Zwykle stosuje się sieć mieszaną, która na niektórych odcinkach wykorzystuje budowę promienistą, na innych – pierścieniową.

Węzeł cieplny

Skąd się bierze ciepła woda w kranie?

Za ogrzewanie wody użytkowej odpowiadają węzły cieplne, czyli urządzenia znajdujące się w jednym z pomieszczeń w budynku lub w osobnych budynkach. Ich zadaniem jest rozdzielanie ciepła przesyłanego z elektrociepłowni do poszczególnych odbiorców. To tam woda z wodociągów jest ogrzewana do 55–60 stopni Celsjusza, a następnie trafia do kranów. Pojedynczy węzeł może obsługiwać jeden lub wiele budynków.

Jak działa kran?

Odkręcenie tradycyjnego kranu z kurkami powoduje „odkorkowanie” rury z wodą pod ciśnieniem. Działa to podobnie, jak odkręcenie trzymanej szyjką do dołu butelki, choć ciśnienie w rurach jest znacznie większe. Im dłużej kręcimy zaworem, tym większa jest szczelina, przez którą wydostaje się woda, i tym więcej wylatuje jej z kranu.

Nieco inaczej działa bateria jednouchwytowa. W jej środku znajdują się szczelnie przylegające do siebie krążki. Jeden z nich wyposażony jest w otwory. Odchylenie „dźwigni” powoduje przesunięcie jednego z krążków i odsłonięcie kanałów z zimną albo ciepłą wodą. Im dalej odchylimy rączkę, tym większa będzie szczelina – i tym silniejszy strumień.

Poruszając uchwytem w lewo lub w prawo, przesuwamy krążek z otworami, który zasłania lub odsłania kanały z wodą. Tym samym decydujemy, z którego wypływa więcej wody: z ciepłego, z zimnego, czy z obu naraz. Dzięki temu możemy regulować temperaturę. Nie takie skomplikowane, prawda?

Zobacz więcej artykułów z serii: Jak to działa?

Podziel się:

Przeczytaj także:

Także w kategorii Technologie:

Nurkujące drony i łodzie jak statki kosmiczne: osobisty sprzęt do podróży pod wodą Sprzedawca w sklepie komputerowym - zawód ograniczonego zaufania Broń, która nie zabija. Wojna przyszłości: wszystko zniszczone, żadnych zabitych 8 cudów techniki z lat 90. Napęd ZIP, robot AIBO i pager BlackBerry. Pamiętasz je? Jak powstaje smartfon? Jeśli poznacie prawdę, być może nigdy więcej go nie kupicie Xanadu - zapomniany przodek WWW. Kto naprawdę wymyślił hipertekst? Bezpowrotnie tracimy dane. Nic po nas nie zostanie – ostrzega wiceprezes Google’a V3 - mordercza stonoga Hitlera. Największe działo drugiej wojny testowano w Międzyzdrojach „Das Marsprojekt”. Marsjańska misja Wernhera von Brauna z 1952 roku Jak prasa pisała o Internecie w 1988 roku? Quiz Gadżetomanii: Kto to powiedział? Dopasuj cytaty do znanych postaci! Ernő Rubik, człowiek schowany za kostką Binairy Talk – dane zapisane w obłokach dymu. Odczytamy je laserem Nietypowe zastosowania WD-40. Do czego można go wykorzystać? Jak oni podrabiają! Chińczycy skopiowali kuchenkę gazową Apple'a i... alpejski kurort Bałakława - tajna baza radzieckich okrętów podwodnych Niesamowity XC-120 Packplane: eksperymentalny samolot z lat 50. Kosmiczne technologie, których używamy na co dzień Tego używaliśmy przed internetem. Skazane na zapomnienie stare nośniki danych Cyfrowi aktorzy w filmach. Jak wyglądała droga od prostych modeli 3D do fotorealizmu? Jaki nóż wybrać? Najlepsze scyzoryki i foldery za 50, 100 i więcej złotych Tego się po Apple nie spodziewałeś. 13 nieznanych faktów Hatsune Miku: oto przyszłość muzyki. Ta Japonka zawsze będzie miała 16 lat Algorytm zabijania. Skynet istnieje i dzięki big data decyduje, kogo trzeba uśmiercić