H2O cykl życia w trzech stanach skupienia: woda.

Woda jest podstawą życia na Ziemi. Występuje w trzech stanach skupienia: stałym (lód), ciekłym (woda) i gazowym (para wodna). Jej zdolność do przemieszczania się między tymi stanami umożliwia funkcjonowanie tzw. cyklu hydrologicznego, który odpowiada za nieustanny obieg wody w przyrodzie. Wody na ziemi jest tyle samo, cały czas.

Stany skupienia wody:

Lód – w stanie stałym woda występuje w postaci lodowców, śniegu czy szronu.

Ciecz – woda płynąca w rzekach, jeziorach, morzach, pod ziemią i w kranach.

Para wodna – niewidoczna forma gazowa, która powstaje przez parowanie i transpirację.

Cykl hydrologiczny – jak to działa?

Parowanie – słońce podgrzewa powierzchnię oceanów, mórz i zbiorników wodnych, powodując przejście wody ze stanu ciekłego do gazowego (para wodna).

Kondensacja – para wodna unosi się do atmosfery, gdzie ochładza się i skrapla, tworząc chmury.

Opady – skondensowana para spada na ziemię jako deszcz, śnieg lub grad.

Spływ powierzchniowy i podziemny – część wody spływa do rzek i oceanów, część wnika w glebę, gromadząc się jako wody gruntowe.

Transpiracja i infiltracja – rośliny pobierają wodę z gleby i oddają ją do atmosfery przez liście; woda wsiąka głębiej i filtruje się przez warstwy ziemi.

Powrót do oceanu – woda znów trafia do mórz i oceanów, a cały cykl zaczyna się od nowa.

Zasoby wody pitnej

Choć woda pokrywa 71% powierzchni Ziemi, tylko około 2,5% to woda słodka, z czego większość jest niedostępna (np. uwięziona w lodowcach). Mniej niż 1% zasobów słodkiej wody jest łatwo dostępna do spożycia i uzdatniania. Ten używany procent jest wystarczający, nalezy tylko dobrze gospodarować tym zasobem.

Dlatego ochrona i efektywne zarządzanie zasobami wodnymi jest kluczowe dla ludzi.

Podstawy zarządzania wodą – jak człowiek kontroluje żywioł

Woda to jedno z najcenniejszych zasobów naturalnych na Ziemi – nie tylko do picia, ale też do rolnictwa, przemysłu, energetyki i codziennego życia. Jednak ze względu na zmienność opadów, zmiany klimatu i nierównomierne rozmieszczenie zasobów wodnych, zarządzanie wodą stało się jednym z kluczowych wyzwań cywilizacyjnych.

Poniżej przedstawiamy najważniejsze formy zarządzania wodą, stosowane na całym świecie.

1. Zbiorniki retencyjne (magazynujące wodę)

Zbiorniki retencyjne to sztuczne lub naturalne jeziora, które gromadzą wodę w czasie jej nadmiaru (np. po intensywnych opadach), aby móc ją wykorzystać w czasie suszy.

Funkcje:

zapobieganie powodziom,

przechowywanie wody pitnej lub dla rolnictwa,

ochrona przed skutkami suszy.

Przykład: Zbiornik Sulejowski (Polska) – dawniej dla przemysłu, dziś również jako ujęcie wody pitnej i rekreacja.

2. Koryta rzek i kanały

Modyfikacja i regulacja rzek ma na celu:

ochronę przed powodzią,

zapewnienie żeglowności,

transport wody do innych regionów (kanały nawodnieniowe, przemysłowe),

stabilizację poziomu wody.

Przykład: Ren i Dunaj w Europie to przykłady rzek intensywnie regulowanych dla gospodarki wodnej i transportu.

3. Stacje uzdatniania wody (SUW)

To miejsca, gdzie woda pobierana ze studni, rzek czy jezior jest oczyszczana do poziomu zgodnego z normami wody pitnej.

Procesy w SUW obejmują:

filtrację mechaniczną (piasek, żelazo, mangan),

dezynfekcję (chlor, ozon, UV),

korektę pH,

usuwanie metali ciężkich i amoniaku.

Przykład: Warszawska Stacja Uzdatniania Wody „Filtry”, jedna z najstarszych w Europie, działa od XIX wieku.

4. Tamy i zapory wodne

Budowle hydrotechniczne służące do zatrzymywania wody w rzekach. Pełnią funkcje:

ochrony przeciwpowodziowej,

retencji i irygacji,

produkcji energii wodnej (hydroelektrownie),

zapewnienia zasobów wody pitnej.

Tamy w Chinach:

Tama Trzech Przełomów na rzece Jangcy – największa na świecie tama pod względem mocy i pojemności zbiornika. Budzi jednak kontrowersje środowiskowe i społeczne (przesiedlenia, zmiana ekosystemów).

5. Wielka Rzeka Sztuczna (Libia)

To jeden z najbardziej spektakularnych projektów zarządzania wodą na świecie.

Wielka Rzeka Sztuczna (Great Man-Made River):

System podziemnych rurociągów transportujących wodę z głębokich warstw wodonośnych Sahary (akweny sprzed tysięcy lat) do północnych miast Libii, w tym Trypolisu i Bengazi.

Długość systemu: ponad 4000 km!

Projekt powstał w latach 80. XX wieku i do dziś zaopatruje miliony ludzi w wodę na terenach pustynnych.

Inne metody zarządzania wodą:

Odsolarnie – przekształcają wodę morską w pitną (np. ZEA, Arabia Saudyjska, Izrael).

Systemy retencji miejskiej – zbieranie deszczówki z dachów i ulic.

Zielona infrastruktura – stawy retencyjne, ogrody deszczowe, naturalne cieki wodne w miastach.

Recykling wody szarej – ponowne wykorzystanie wody np. z pryszniców do spłukiwania toalet.

Zarządzanie wodą to nie tylko kwestia techniki, ale też polityki, ekologii i odpowiedzialności społecznej. Współczesne systemy muszą łączyć efektywność, bezpieczeństwo, gospodarując zasobami wody.

Zjednoczone Emiraty Arabskie (ZEA) są jednym z największych producentów wody odsolonej na świecie.

Kilka faktów:

Ponad 90% wody pitnej w ZEA pochodzi z odsalania wody morskiej.

ZEA i Arabia Saudyjska razem odpowiadają za ponad 30% globalnej produkcji wody odsolonej.

W ZEA działa wiele ogromnych zakładów odsalania, m.in. w Dubaju, Abu Zabi i Szardży.

Największe technologie używane w ZEA to:

RO – odwrócona osmoza (Reverse Osmosis)

MED – wieloetapowe odparowywanie (Multi-Effect Distillation)

MSF – wielostopniowe odparowywanie (Multi-Stage Flash)

RO – Odwrócona osmoza (Reverse Osmosis)

Woda przepływa przez półprzepuszczalną membranę pod wysokim ciśnieniem. Membrana zatrzymuje prawie wszystkie rozpuszczone substancje, sole, mikroorganizmy i zanieczyszczenia, przepuszczając czystą wodę. Proces wymaga wysokiego ciśnienia (zwykle 4–6 bar dla wody słodkiej, 40–80 bar dla wody morskiej) i zużywa energię elektryczną do napędu pomp. Produkt to woda bardzo czysta – permeat, a reszta – stężona solanka – jest odrzucana.

MED – Wieloetapowe odparowywanie (Multi-Effect Distillation)

Woda morska jest odparowywana w kilku połączonych komorach (tzw. efektach). Para z pierwszego efektu ogrzewa wodę w kolejnym efekcie, co pozwala zaoszczędzić energię. Proces zachodzi w podciśnieniu, co obniża temperaturę wrzenia (ok. 60–70°C). Skraplająca się para to destylat – czysta woda. Ciepło jest wielokrotnie odzyskiwane, dlatego MED jest energooszczędniejszy niż proste gotowanie wody.

MSF – Wielostopniowe odparowywanie błyskowe (Multi-Stage Flash)

Podgrzana woda morska trafia do komór o stopniowo niższym ciśnieniu. W każdej komorze część wody gwałtownie odparowuje („błyska” – flash), tworząc parę. Para się skrapla, dając czystą wodę. Reszta wody przepływa dalej, tracąc część objętości jako para w każdym stopniu. Proces również działa przy niskich ciśnieniach i wykorzystuje odzysk ciepła. MSF pracuje w wysokich temperaturach (90–120°C) i jest stosowany głównie w dużych instalacjach.

Podsumowanie techniczne:

Przykład:

Zakład Jebel Ali (Dubaj) – jeden z największych kompleksów odsalania na świecie.

Projekt Taweelah (Abu Zabi) – największy zakład odsalania metodą RO (odwróconej osmozy) na świecie (uruchomiony w 2022–2023), wydajność ok. 900 tys. m³/dobę.

Dlaczego ZEA tak dużo odsala?

Brak wód powierzchniowych.

Słone warstwy wodonośne.

Szybki wzrost populacji i zużycia wody.

Dostępność taniej energii – ropy i gazu, a ostatnio też inwestycje w energię słoneczną, np. zasilanie odsalania fotowoltaiką.

ACTIW FILTER innowacyjne złoże filtrujące. 

W razie pytań: grzegorz@actiw.pl tel. +48 883 106 900, +48 71 321 86 91