Modernizace filtrů v káranské vodárně
Když na konci devatenáctého století trpěla Praha velkým nedostatkem pitné vody, bylo tehdejším vedením města rozhodnuto zásobovat město a přilehlé oblasti podzemní vodou z údolní nivy řeky Jizery. Široké údolí Jizery je totiž ve svém dolním povodí vyplněno poměrně velkou vrstvou kvalitních štěrkopísků, které jsou z vodohospodářského hlediska vhodné zrnitosti a umožňují tak jímat podzemní vodu infiltrací z řeky jak ve výborné kvalitě, tak ve značném množství.
Vypracováním projektu výstavby káranské vodárny byl pověřen odborník – hydrogeolog stavební rada Thiem z Lipska. Po velmi složitých jednáních a odporu zejména z řad zemědělců v dotčeném území byl konečný projekt schválen a následně se započalo se stavbou, která v té době neměla, co se týče rozsahu a zejména technického řešení, obdoby v celé Evropě. Zahájení čerpání a dodávka pitné vody do Prahy se uskutečnily již v polovině roku 1913. Po půlročním zkušebním provozu a nezbytném prověřování kvality byla 1. ledna 1914 voda z káranské vodárny oficiálně prohlášena za pitnou a doporučena obyvatelstvu ke konzumaci.
Břehová a umělá infiltrace
Káranská vodárna je rozdělena do dvou částí, což odráží způsoby výroby pitné vody. Oba tyto způsoby jsou závislé na řece Jizeře. Prvním, starším systémem je soubor takzvané břehové infiltrace. Jedná se o využití přirozené infiltrace jizerské vody do štěrkopískových náplavů a její čerpání prostřednictvím stovek vrtů podél Jizery. Druhým způsobem je umělé obohacování podzemních zdrojů vody umělou infiltrací.
Když se v padesátých letech minulého století začal v Praze opět projevovat nedostatek kvalitní pitné vody, bylo nutné u stávajících zdrojů zvýšit vydatnost nebo vybudovat zdroje nové. Vodohospodářští odborníci se nejprve obrátili na osvědčené místo do Dolního Pojizeří do oblasti Káraného. V duchu tradice znovu použili způsob méně obvyklý, a to jak z hlediska technického řešení, tak z hlediska rozsahu. Podařilo se zde opět vytvořit dílo, které stejně jako to původní před padesáti lety předběhlo svou dobu. Mohutné vrstvy vodárensky vhodných štěrkopísků, dosahující na horní terase mocnosti až 20 m, se projektanti rozhodli využít k jejich umělé dotaci předčištěnou vodou z řeky Jizery, zmnožit tímto způsobem zásoby podzemní vody v terénu a tak vyrobit bez použití chemikálií z povrchové jizerské vody vodu se všemi parametry a vlastnostmi vody podzemní.
Povrchová voda z Jizery se tedy po mechanickém přečištění uměle vsakuje pomocí zasakovacích van do horninového prostředí, kde se zbaví zejména nepřípustných organických látek a zároveň se obohatí o potřebné minerály. Po dané době zdržení v podzemí se tato již podzemní voda čerpá prakticky již v parametrech vody pitné. Po nutné hygienizaci pak putuje přímo ke spotřebitelům.
Princip umělé infiltrace v Káraném
K zajištění stálé hladiny pro odběr povrchové vody byl na řece Jizeře vybudován pohyblivý jez o dvou polích s hrubými a jemnými česlemi. Odtud teče surová jizerská voda gravitačně do čerpací stanice surové vody, kde jsou osazeny sítové filtry o velikosti ok 1/1 mm. Čerpací stanice následně dopravuje surovou vodu na horní terasu do úpravny vody. Úprava vody v tomto případě představuje pouhou mechanickou filtraci na pískových rychlofiltrech a filtrát je vlastně meziproduktem, který se čerpá do systému mohutných vsakovacích nádrží o celkové ploše 70 000 m2. Zde probíhá další stupeň úpravy vody. Dno vsakovacích nádrží je tvořeno přírodními vrstvami štěrkopísků a pracuje jako pomalý filtr. Po krátké době využití vsakovacích van se na jejich dně vytvoří „biologická blána“, která má hlavní podíl na likvidaci biologického oživení ve vodě. Další proces – zvýšení tvrdosti, vyrovnání teploty atd. – probíhá v podzemí v horninovém prostředí mezi vsakovacími nádržemi a jímacími objekty. Pro jímání vody byly použity dva způsoby jímání podzemní vody. V místech, kde hladina podzemní vody zasahuje do spodní terasy, je voda jímána vrtanými studnami propojenými tzv. násoskou, zatímco na horní terase, kde je hladina podzemní vody v takové hloubce, která prakticky neumožňuje použití násosky, jsou vybudovány spouštěné studny s horizontálními sběrači. Ze studní je pak voda přečerpávána do gravitačního svodného řadu a přes spojný objekt přiváděna do hlavní čerpací stanice v Káraném, kde je míchána s vodou břehové infiltrace.
„Co se samotné filtrační technologie v rámci umělé infiltrace v Káraném týče, jde o klasickou mechanickou filtraci, běžně používanou ve vodárnách při úpravě vody na vodu pitnou,“ říká Marek Skalický, generální ředitel společnosti Vodárna Káraný, která má provoz umělé infiltrace ve své gesci. „Při jejím zapojení do systému úpravy vody dochází k odstranění mechanických nečistot a nerozpuštěných látek ze surové – v našem případě povrchové vody tak, aby budoucí pitnou vodu nezatěžovaly svou přítomností,“ vysvětluje dále. „V případě vodárny v Káraném má tento stupeň úpravy ještě jeden významný efekt, a to že ze ,znečištěné‘ povrchové vody jsou odstraněny látky, které by výrazně zatěžovaly či ovlivňovaly úpravu vody v horninovém prostředí, respektive samotné horninové prostředí,“ doplňuje.
Rekonstrukce a modernizace filtrů
A právě filtry v tomto zařízení jsou v posledních letech předmětem rekonstrukce. „Jedná se o čtyřiadvacet filtrů ve čtyřech řadách a ty se vždy s odstupem několika let postupně rekonstruují,“ upřesňuje Marek Skalický.
Rekonstrukce první šestice (F1–6) proběhla v letech 2010–2012, druhé (F7–12), předmětné z dotačních prostředků, v letech 2016–2017 a třetí v letech 2021–2023. Čtvrtá šestice (F18–24) na svoji rekonstrukci ještě čeká.
Finanční dotace z OPŽP umožnila rekonstrukci a modernizaci druhé sady filtrů v letech 2016–2017. „S ohledem na to, že předmětné filtry pocházely ještě z doby výstavby úpravny vody, tedy z konce šedesátých let dvacátého století, a byly již na hraně své životnosti, byla jejich rekonstrukce coby důležitého stupně úpravy povrchové vody před zásakem do horninového prostředí velmi potřebná, zejména za účelem zachování jejich správné funkce,“ popisuje Marek Skalický. Vycházelo se tedy zejména z aktuálního technického stavu filtrů, zjištěného podrobným průzkumem; zpracován byl detailní prováděcí projekt prací.
Na realizaci projektu se kromě vedení a zaměstnanců vodárny podílela odborná společnost, která vzešla z veřejného výběrového řízení. „Realizována byla kompletní rekonstrukce šestice mechanických filtrů F7–12 souběžně s podzemním kolektorem, a to metodou ,nejlepších dostupných technologií‘ (BET), včetně použití nové filtrační náplně. Zároveň byla v podružném rozsahu také provedena rekonstrukce dvou násoskových řadů R38 a R39 pro čerpání pitné vody,“ přibližuje Marek Skalický. Rekonstrukce a modernizace filtrů probíhala podle zmíněného prováděcího projektu prací, byly použity velmi kvalitní nerezové materiály, nerezový drenážní systém i moderní filtrační náplň. Zároveň byly rekonstruované filtry napojeny na nový řídicí systém vodárny.
„Zásadní přínos projektu je v komplexní obnově jednoho stupně úpravy povrchové vody s využitím nejlepších dostupných technologií v dané době. Projekt považuji za velmi zdařilý, což dokazuje dnes už víceletý úspěšný a bezpečný provoz rekonstruovaných filtrů při úpravě povrchové vody,“ hodnotí další etapu rekonstrukce Marek Skalický.
Zajímavostí Káraného jsou artézské studny
Ve stejné době, kdy se budovala první úpravna vody v Káraném, bylo na jižním okraji jímacího území vybudováno sedm vrtaných studní do hloubky až 80 m. Tím bylo jímání podzemní vody rozšířeno o kvalitní podzemní vodu pískovců nejnižšího souvrství České křídové pánve, které jsou v hydrogeologii označovány jako cenomanský kolektor. Jejich strop, tvořený nepropustnými jílovci a slínovci, je zde uložen v hloubce 50–40 m pod terénem. Tento způsob jímání, který představuje třetí zdroj káranské vody, poskytuje 50–80 l/s vody, jejíž stáří je odhadované na 14–16 tisíc let, je tedy nezatížená průmyslovou činností. Její složení po jednoduché úpravě, odželeznění, odpovídá požadavkům na vodu pro přípravu kojenecké stravy. Jedná se o velmi cennou podzemní vodu, která svým množstvím a kvalitou nemá v Česku ani střední Evropě obdoby.
O provoz artézských studní se starají Pražské vodovody a kanalizace, ale i když má provoz každého ze tří zdrojů vody v Káraném má na starosti jiná společnost, nakonec dochází ke smíchání všech tří. Voda je hygienicky zabezpečena předepsanou dodávkou chloru a čerpána třemi výtlačnými řady do vodojemu na Flóře a Ládví v Praze, přičemž „po cestě“ jsou touto vodou zásobovány také vybrané obce Středočeského kraje, jako jsou Čelákovice, Brandýs nad Labem, Lázně Toušeň a další.
Symbol technologického pokroku a architektonické krásy
Úpravna vody Káraný i dnes, po 112 letech provozu, dodává kvalitní pitnou vodu nejen české metropoli, ale i několika okolním obcím a městům.
„Káranská vodárna je jedním ze tří pilířů pražské vodohospodářské infrastruktury. Po Želivce je druhým nejvýznamnějším zdrojem. Za celou dobu svého provozu vyrobila přes čtyři miliardy kubíků pitné vody. Svůj vrchol zažila v roce 1989, kdy do sítě dodala více než šedesát miliónů kubíků,“ zmiňuje generální ředitel Pražských vodovodů a kanalizací Petr Mrkos.
Káraný však nežije pouze z minulosti, ale myslí i na budoucnost. „Jsme si vědomi potřeby investic. Ty probíhají nejen přímo na úpravně, ale již jsme začali s rekonstrukcí výtlačných řadů a budeme v ní pokračovat,“ připomíná pan ředitel s tím, že nejstarší výtlačný řad, mířící na vodojem Flora, je z roku 1914. Proběhla i rekonstrukce odželezovny. „Investice zahrnuje kromě stavebních konstrukcí i výměnu dvou pracích čerpadel, všech technologických potrubí za nerezové, výměnu armatur u všech šesti otevřených rychlofiltrů. Dále výměnu stavební i technologické elektroinstalace,“ vypočítává.
Úpravna vody Káraný se ve své době se stala symbolem technologického pokroku a architektonické krásy. Dnes je jednou z mála velkých evropských úpraven na podzemní vodu, které si od svého vzniku zachovaly původní kapacitu i kvalitu zdrojů.
