Modelowanie zmian zawartości trójhalometanów w wodzie wodociągowej

Zimoch, I.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Modelowanie zmian zawartości trójhalometanów w wodzie wodociągowej

Autorzy

Zimoch I.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Modeling of trihalomethane concentrations in tap water

Języki publikacji

Abstrakty

W badaniach przyjęto model kinetyki powstawania THM w wodzie wodo-ciągowej i przedstawiono metodykę wyznaczania współczynników reakcji zarówno w strumieniu wody, jak i w warstwie przyściennej. W oparciu o wieloletnie badania warunków eksploatacyjnych i jakości wody w systemie wodociągowym Wrocławia przedstawiono zasady budowy rzeczywistego modelu symulacji zmian zawartości THM w transportowanej wodzie, z wykorzystaniem komputerowego pakietu jakościowego EPANET. Analiza odchyleń wartości symulowanych od rzeczywistej zawartości THM w wodzie w sieci wodociągowej pozwoliła przyjąć, że opracowany model jakościowy jest wystarczająco zwalidowany do oceny zmian jakości wody w różnych sytuacjach eksploatacyjnych systemu zaopatrzenia w wodę. Większość (76%) różnic zawartości THM zmierzonych i symulowanych zawierała się w granicy błędu pomiaru metody analitycznej. Jednocześnie żaden z symulowanych wyników nie przekroczył wartości rzeczywistej o 100%, która to wartość odpowiada powszechnie akceptowanemu kryterium oceny modeli jakościowych.

In this work use is made of a model that describes the kinetics of THM formation in tap water. For this model presented is the method of determining the reaction coefficients in both bulk flow and wall area. Based on many years' studies of the operating conditions and water quality in the water supply system for the city of Wroclaw, and aided by the computer software EPANET, the principles to the construction of a real model for the simulation of the changes in the THM content of the transported water are presented. Analysis of the deviation of the simulated values from those of the real THM content measured in the water-pipe network allows the assumption that the quality model proposed is sufficiently validated for the assessment of water quality variations under different operating conditions in the water supply system. Most of the differences (76%) between measured and simulated THM content are within the range of the measuring error for the analytical method. Moreover, none of the simulated results exceeds the real value by 100%, i.e. the value corresponding to the commonly accepted criterion for the assessment of quality models.

Słowa kluczowe

sieć wodociągowa model jakościowy reakcja kinetyki 1- i 2-rzędu model dynamiczny kalibracja trójhalometany

water-pipe network quality model first-order reactions second-order reactions kinetics dynamic model calibration trihalomethanes

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2011

Tom

Vol. 33, nr 3

Strony

35--42

Opis fizyczny

Bibliogr. 41 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zimoch I.

Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Zakład Technologii Wody i Ścieków, ul. S. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, izabela.zimoch@polsl.pl

Bibliografia

1. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ: Czynniki współdecydujące o potencjale powstawania i rozwoju biofilmu w systemach dystrybucji wody. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 3, ss. 7–13.
2. A. KOTOWSKI: Analiza hydrauliczna zjawisk wywołujących zmniejszenie przepływności rurociągów. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 1, ss. 27–32.
3. A.S. AL-OMARI, M.H. CHAUDHRY: Unsteady-state inverse chlorine modelling in pipe networks. Journal of Hydraulic Engineering 2001, Vol. 127, No. 8. pp. 669–677.
4. D.H. AXWORTHY, B.W. KERNEY: Modeling low velocity/high-dispersion flow in water distribution systems. Journal of Water Resources Planning and Management – ASCE 1996, Vol. 122, No. 3, pp. 218–221.
5. D.L. BOCCELI, M.E. TRYBY, J.G. UBER, R.S. SUMMERS: A reactive species model for chlorine decay and THM formation under rechlorination conditions. Water Research 2003, Vol. 37, No. 11, pp. 2654–2666.
6. R.M. CLARK: Modeling water quality changes and contaminant propagation in drinking water distribution system: A US perspective. Journal of Water Supply: Research and Techno-logy – Aqua 1994, Vol. 43, No. 3, pp. 133–143.
7. R.M. CLARK: Chlorine demand and TTHM formation kinetics: A second order model. Journal of Environmental Engineering 1998, Vol. 124, No. 1, pp. 16-24.
8. K. DUZINKIEWICZ: Zintegrowane sterowanie systemami zaopatrzenia w wodę pitną. Monografie AGH nr 147, Kraków 2005.
9. U. OLSIŃSKA, K. SKIBIŃSKA: Modelowanie zmian jakości wody w systemie dystrybucji. Ochrona Środowiska 2007, vol. 29, nr 2, ss. 33–40.
10. O.N. OZDEMIR, A.M. GER: Realistic numerical simulation of chlorine decay in pipes. Water Research 1998, Vol. 32, No. 11, pp. 3307–3312.
11. O.N. OZDEMIR, A.M. GER: Unsteady 2-D chlorine transport in water supply pipes. Water Research 1999, Vol. 33, No. 17, pp. 3637–3645.
12. O.N. OZDEMIR, A. UCAK: Simulation of chlorine decay in drinking-water distribution systems. Journal of Environmental Engineering 2002, Vol. 118, No. 1, pp. 31–39.
13. K. PARK, A.Y. KUO: A multi-step computation scheme: Decoupling kinetic processes from physical transport in water quality models. Water Research 1996, Vol. 30, No. 10, pp. 2255–2264.
14. L.A. ROSSMAN, R.M. CLARK, W.M. GRAYMAN: Modeling chlorine residuals in drinking-water distribution systems. Journal of Environmental Engineering 1994, Vol. 120, No. 4, pp. 803–820.
15. L.A. ROSSMAN, R.A. BROWN, P.C. SINGER, J.R. NUC-KOLA: DBP formation kinetics in simulated distribution system. Water Research 2001, Vol. 35, No. 14, pp. 3483–3489.
16. I. ZIMOCH: Zintegrowana metoda analizy niezawodności i bezpieczeństwa systemów zaopatrzenia w wodę. Monografie Politechniki Śląskiej nr 323, Gliwice 2011.
17. M. DOMAŃSKA, J. ŁOMOTOWSKI: Badania nad szybkością zanikania chloru i dwutlenku chloru w wodzie w sieci wodociągowej. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 4, ss. 47–49.
18. K.E. LANSEY, W. EL-SHORBAGY, I. AHMED, J. ARAUJO, C.T. HAAN: Calibration assessment and data calibration for water distribution network. Journal of Hydraulic Engineering 2001, Vol. 127, No. 4, pp. 270–280.
19. P. LAURENT, P. SERVAIS, M. REVOST, D. GATEL, B. CLEMENT: Testing the SANCHO model on distribution systems. Journal American Water Works Association 1997, Vol. 89, No. 7. pp. 92–103.
20. V.G. TZATCHKOV, A.A. ADAMA, F.I. ARREGUIN: Advection-dispersion-reaction modeling in water distribution networks. Journal of Water Resources Planning and Management 2002, Vol. 128, No. 5, pp. 334–342.
21. R.M. CLARK, M. SIVAGANESAN: Predicting chlorine residuals in drinking water: Second order model. Journal of Water Resources Planning and Management 2002, Vol. 128, No 2, pp. 152–161.
22. N.B. HALLAM, J.R WEST., C.F. FORSTER, J.C. POWELL, I. SPENCER: The decay of chlorine associated with the pipe wall in water distribution systems. Water Research 2002, Vol. 36, No. 14, pp. 3479–3488.
23. G. TAYLOR: The dispersion of matter in turbulent flow through a pipe. Proceedings the Royal of Society A 1954, Vol. 223, pp. 446–468.
24. D.K. EDWARDS, V.E. DENNY, A.F. MILLS: Transport Processes. McGraw-Hill, New York 1976.
25. J.J. VASCONCELOS, L.A. ROSSMAN, W.M. GRAYMAN, P.F. BOULOS, R.M. CLARK: Kinetics of chlorine decay. Journal American Water Works Association 1997, Vol. 89, No. 7, pp. 54–65.
26. G.R. ZHANG, L. KEINE, O. WABLE, U.S. CHAN, J.P. DUGET: Modeling of chlorine residual in the water distribution system network of Macao. Environmental Technology 1992, Vol. 13, pp. 937–946.
27. R.M. CLARK, M. SIVAGANESAN: Predicting chlorine residuals and formation of TTHM-s in drinking water. Journal of Environmental Engineering 1998, Vol. 124, No. 12, pp. 1203–1210.
28. M. ABD EL-SHAFY, A. GRÜNWALD: THM formation in water supply in South Bohemia, Czech Republic. Water Research 2000, Vol. 34, No. 13, pp. 3453–3459.
29. R.G. COYLE, D. EXELBY: The validation of commercial system dynamics models. System Dynamics Review 2000, Vol. 16, pp. 27–41.
30. W.E. ELSHORBAGY, H. ABU-QDAIS, M.K. ELSHEAMY: Simulation of THM species in water distribution systems. Water Research 2000, Vol. 34, No. 13, pp. 3431–3439.
31. H. GALLARD, U. von GUNTEN: Chlorination of natural organic matter: Kinetics of chlorination and of THM formation. Water Research 2002, Vol. 36, No. 1, pp. 65–74.
32. W. SUNG, B.R. MATTHEWS, K. O’DAY, K. HORRIGAN: Modeling DBP formation. Journal American Water Works Association 2000, Vol. 92, No. 5, pp. 53–63.
33. I. ZIMOCH: Szacowanie zmian jakości wody w systemie dystrybucji na podstawie analizy powstawania trihalometanów. Ochrona Środowiska 2007, vol. 29, nr 4, ss. 49–52.
34. L.A. ROSSMAN: EPANET 2 – users manual. EPA/600/R-00/057. National Risk Management Research Laboratory Office of Research and Development. U.S. EPA, Cincinnati 2000.
35. I. ZIMOCH: Komputerowe wspomaganie eksploatacji wodociągów. Ochrona Środowiska 2008, vol. 30, nr 3, ss. 31–35.
36. I. ZIMOCH, E. ŁOBOS: Application of the Theil statistics to the calibration of a dynamic water supply model. Environment Protection Engineering 2010, Vol. 36, No. 4, pp. 105–115.
37. I. ZIMOCH: Model of secondary contamination in water supply system in aspect of THM formation. Polish Journal of Environmental Studies 2007, Vol. 16, No. 3B, pp. 538–542.
38. I. ZIMOCH, E. ŁOBOS: Analysis of spatial water quality changes in water pipe network as a function that describes THM formation. Polish Journal of Environmental Studies 2008, Vol. 17, No. 3A, pp. 627–631.
39. I. ZIMOCH, A. STOLARCZYK: Raman spectroscopy in estimating THM formation potential in water-pipe network. Environment Protection Engineering 2010, Vol. 36, No. 1, pp. 55–64.
40. I. ZIMOCH: Bezpieczeństwo działania systemu zaopatrzenia w wodę w warunkach zmian jakości wody w sieci wodociągowej. Ochrona Środowiska 2009, vol. 31, nr 3, ss. 51–55.
41. J.L. GAGNON: Chlorine modeling case study for the Seine network located in the Paris suburbs area. Mat. konf. „Zaopatrzenie w wodę miast i wsi”, PZITS Oddział Wielkopolski, Poznań 1998, t. 2, ss. 425–443.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPOB-0040-0007