Analysis of chlorine distribution in rural water supply network

• Autorzy: Musz-Pomorska Anna , Widomski Marcin K. , Pyła Adam

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2018.25(1)3

Warianty tytułu

PL

Analiza rozprzestrzeniania się chloru w gminnej sieci wodociągowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Tap water delivered to customers should meet the drinking water requirements determined by EU and Polish biding law. Assuring the proper qualitative parameters of drinking water requires the necessary control of water quality along all length of distribution system, selection of proper methods of water treatment, application of suitable piping materials as well as countermeasures in case of water quality deterioration, i.e. performing permanent or periodical disinfection. The aim of this paper was to analyze chlorine distribution in rural water supply system. Our studies were based on numerical hydraulic model of the studied network developed in Epanet 2.0 modeling software. The first order chlorine decay reaction was assumed to modeling studies, with applied literature values of decay rate in water mass kb = 0.09 h^–1 and in boundary layer kw = 0.041 h^–1. It was also assumed that chlorine in dose of 0.3 mg ∙ dm^–3 was introduced to the network during time duration of simulation. Additionally, the simulations of water age for various variants of water supply network operation were performed. Time duration assumed for modeling of chlorine decay was equal to 120 h and for water age analysis 480 h. The obtained results of chlorine decay simulation showed that even after 5 days there were observed pipelines in which the observed calculated concentration of free chlorine was lower than 0.01 mg/dm³. Thus, the required microbiological protection of water quality in these pipelines is unavailable. The determined water age in the studied rural network was in age from 12 hours in water supply station to over 192 hours in the end parts of the system.

PL

Woda dostarczana odbiorcom powinna spełniaæ wymagania stawiane wodzie do picia podane w dyrektywie europejskiej 2015 r. oraz Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Zapewnienie odpowiednich parametrów wody pitnej wymaga odpowiedniej kontroli jej jakości na całej długości systemu dystrybucji, doboru odpowiednich metod jej uzdatniania, stosowania odpowiednich materiałów w całych systemie jej dystrybucji a także podejmowania stosownych działań w sytuacji wystąpienia jej zanieczyszczenia np. prowadzenie stałej lub okresowej dezynfekcji. Celem prezentowanych badań jest analiza rozprzestrzeniania chloru w gminnej sieci wodociągowej. Badania przeprowadzono w programie Epanet 2,0 przy zastosowaniu modelu hydraulicznego badanej sieci. Do obliczeń symulacyjnych rozkładu chloru przyjęto pierwszorzędową reakcję jego rozkładu oraz literaturowe wartości stałych szybkości rozkładu w masie wody kb = 0,09 h^–1 oraz w warstwie przyściennej przewodu kw = 0,041 h^–1. Założono również, iż dawka chloru w wysokości 0,3 mg ∙ dm^–3 wprowadzana jest do sieci przez założony czas trwania symulacji. Dodatkowo przeprowadzono symulację wieku wody dla różnych wariantów pracy sieci wodociągowej. Czas trwania symulacji wynosił odpowiednio 120 h dla badań rozkładu chloru oraz 480 h dla analiz wieku wody. Wyniki badań symulacyjnych rozprzestrzeniania chloru w sieci wykazały, iż nawet po 5 dobach istnieją w sieci przewody, w których stężenie chloru wolnego jest mniejsze od 0,01 mg/dm³. W przewodach tych nie ma zapewnionej wymaganej ochrony mikrobiologicznej wody. Wiek wody w badanej sieci kształtuje się od 12 h w obrębie stacji wodociągowej do ponad 192 h, w końcowych fragmentach sieci.

Słowa kluczowe

EN

water age; chlorine distribution in water

PL

wiek wody; rozprzestrzenianie chloru w wodzie

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 25, nr 1
• Strony: 29--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Musz-Pomorska Anna

• Lublin University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Nadbystrzycka 40B, 20-618, Lublin, Poland

autor

Widomski Marcin K.

• Lublin University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Nadbystrzycka 40B, 20-618, Lublin, Poland

autor

Pyła Adam

• Lublin University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, Nadbystrzycka 40B, 20-618, Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] (EU) 2015/1787 of 6 October 2015 Commission Directive amending Annexes II and III to Council Directive 98/83/EC on the quality of water intended for human consumption. http://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/?uri = CELEX%3A32015L1787.
• [2] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dz.U. 2015, poz. 1989 (Regulation of the Minister of Health of 2015 on the quality of water intended for human consumption). http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id = WDU20150001989.
• [3] Rand JL, Gagnon GA, Knowles A. Water Sci Techn. 2014;9(4):491-501. DOI: 10.2133/wpt.2014.055.
• [4] Zimoch I, £obos E. Proc ECOpole. 2017;11(1):333-341. DOI: 10.2429/proc.2017.11(1)035.
• [5] Fisher I, Kastl G, and Sathasivan A. Urban Water J. 2017;14(4):26361-368. DOI: 10.1080/1573062X.2016.1148180
• [6] Tinker SC, Moe CL, Klein M, Flanders WD, Uber J, Amirtharajah A, et al. J Water Health. 2009;7(2): 332-343. DOI: 10.2166/wh.2009.022.
• [7] Chowdhury S, Champagne P, McLellan PJ. Sci Total Environ. 2009;407:4189-4206. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2009.04.006.
• [8] Wei J, Ye B, Wang W, Yang L, Tao J, Hang Z. Sci Total Environ. 2010;408(20):4600-4606. DOI:10.1016/j.scitotenv.2010.06.053.
• [9] WHO Guidelines for drinking water quality, 4th ed., WHO, Geneva. 2011. http:www.who.int/water_sanitation_health/publications/2011/dwq_guidelines/en/.
• [10] Peter J. Ollos PJ, Huck PM, Slawson RM. J AWWA. 2003;95(1):87-97. DOI: 10.1002/j.1551-8833.2003.tb10272.x.
• [11] Digiano FA, Zhang W. Pipe section reactor to evaluate chlorine – wall reaction, J AWWA. 2005;97(1):77-85. http://www.jstor.org/stable/41312005.
• [12] Kowalska B, Kowalski D, Musz A. Chlorine decay in water distribution systems. Environ Prot Eng. 2006;32(2):5-16. http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-article-BPW8-0001-0001.
• [13] Bertelli C, Courtois S, Rosikiewicz M, Piriou P, Aeby S, Robert S, et al. Front Microbiol. 2018;9:2520. DOI: 10.3389/fmicb.2018.02520.
• [14] Jachimowski A. J Ecol Eng. 2017;18(4):110-117. DOI: 12911/22998993/74288.
• [15] Kowalski D, Kwietniewski M, Musz A, Widomski MK. Characterization of some methods for the cleaning and flushing of water pipes. Ochrona środowiska 2008;30(1):27-30. http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-article-BPOK-0018-0005.
• [16] Al-Jasser AO. Water Res. 2007;41:387-396. DOI: 10.1016/j.watres.2006.08.032.
• [17] Kim H, Kim S, Koo J. Procedia Eng. 2015;119:370-378. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.897.
• [18] Liu S, Gunawan C, Barraud N, Rice SA, Harry EJ, Amal R. Environ Sci Technol. 2016;50(17):8954-8976. DOI: 10.1021/acs.est.6b00835.
• [19] Hallam NB, West JR, Forster CF, Powell JC, Spencer I. Water Res. 2002;36(14):3479-3488. DOI: 10.1016/S0043-1354(02)00056-8.
• [20] Clark RM, Goodrich JA, Wymer LJ. Effect of the distribution system on drinking water quality. J. Water Supply. Res. Technol. 1993;42(1):30-38. https://www.osti.gov/biblio/6527470-effect-distribution-system-drinking-water-quality.
• [21] Powell JC, Hallam NB, West JR, Forster CF, Simms J. Water Res. 2000;34(1):117-126. DOI: 10.1016/S0043-1354(99)00097-4.
• [22] Mau RE, Boulos PF, Bowcock RW. Appl Math Modelling. 1996;20:329-338. DOI: 10.1016/0307-904X(95)00129-8.
• [23] Heboos SA, Licskó I. Period Polytech-Civ. 2017;61(1):7-13. DOI: 10.3311/PPci.9273.
• [24] Clark RM. J Environ Eng ASCE. 1998;124(1):16-24. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9372(1998)124:1(16)).
• [25] Clark RM. and Sivaganesan M. J Water Res Pl-ASCE. 2002;128(2):1-10. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9496(2002)128:2(152).
• [26] Tiruneh AT, Debessai TY, Bwembya GC, Nkambule SJ, Zwane L. JWARP. 2019;11(1):37-52. DOI: 10.4236/jwarp.2019.111003.
• [27] Rossman LA. EPANET 2Users Manual. Risk Reduction Engineering Laboratory, US Environmental Protecion Agency, Cincinnati, OH 2000. ftp://84-255-254-95.static.t-2.net/Epanet%202.0/EN2manual.pdf.
• [28] Monteiro L, Figueiredo D, Dias S, Freitas R, Covas D, Menaia J, et al. Procidia Eng. 2014;70:1192-1200. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.02.132.
• [29] Roopali V, Goyal H, Patel M. Appl Water Sci. 2015;5:311-319. DOI: 10.1007/s13201-014-0193-7.
• [30] Kruszyñski W. Ecol Eng. 2016;48:125-129, DOI: 10.12912/23920629/63283.
• [31] Fisher I, Kastl G, Sathasivan A. Water Res. 2017;125:427-437. DOI: 10.1016/j.waters.2017.08.066.
• [32] Sharp WW, Walski TM. Predicting internal roughness in water mains. J Am Water Works Ass. 1988;80(11):34-40. http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a194321.pdf.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).