Increased number of extreme rainfall events, related to currently observed climate changes, in combination with the limited capacity of existing stormwater systems may pose a significant threat of rapid flooding in urbanized catchment. Thus, the growing popularity of Low Impact Development techniques, including green roofs and permeable pavements allowing to collect, evaporate and infiltrate rainwater directly in the urbanized catchment is understandable. This paper presents an attempt of numerical assessment of green roofs and permeable pavements efficiency in limiting the peak flows and volume of rainwater runoff generated in a selected urbanized industrial catchment. Four variants of rainwater management were studied, including no LID application and variable installation of extensive green roofs and permeable pavements. The numerical calculations were performed in SWMM 5.2, EPA, USA software for three real rainfall events of different intensity. The proposed manners of LID installation allowed to significantly reduce runoff peak flows and volume, in mean ranges of 13.4 - 58.9% and 22.6 - 70.8%, respectively.
PL
Zwiększona liczba deszczy nawalnych, wynikająca z obserwowanych aktualnie zmian klimatycznych, w połączeniu z ograniczoną przepustowością istniejących systemów odprowadzania wód deszczowych może stwarzać znaczne zagrożenie powodziami błyskawicznymi w zlewniach miejskich. Dlatego też zrozumiała jest wzrastająca popularność rozwiązań Low Impact Development, w tym zielonych dachów i pokrycia z betonów wodoprzepuszczalnych, umożliwiających powstrzymywanie, odparowanie i infiltrację wód deszczowych bezpośrednio w zlewani zurbanizowanej. Niniejsza praca przedstawia próbę numerycznej oceny efektywności zastosowania zielonych dachów i pokryć wodoprzepuszczalnych do obniżenia przepływów szczytowych oraz objętości spływu powierzchniowego w wybranej zurbanizowanej zlewni przemysłowej. Rozważono cztery warianty zagospodarowania wód deszczowych, bez instalacji LID oraz dla wariantowej instalacji ekstensywnych zielonych dachów i powierzchni wodoprzepuszczalnych. Obliczenia symulacyjne przeprowadzono za pomocą programu SWMM 5.2, EPA, USA dla trzech rzeczywistych opadów deszczu o różnym natężeniu. Zaproponowane warianty wykorzystania LID w badanej zlewni pozwoliły na znaczne obniżenie przepływów szczytowych i objętości spływu powierzchniowego, odpowiednio w zakresie 13.4 - 58.9% i 22.6 - 70.8%.
Solid-state thermoelectric elements, such as thermoelectric (TE) modules, can be used as cooling devices. Small-sized TE modules, characterized by: lack of moving parts, no required refrigerants application as well as variable possible installation and operation positions, allow, in several specified cases, achieving the advantage in cooling process over the conventional refrigeration devices. This paper presents the results of the preliminary numerical determination of energetic efficiency of thermoelectric cooling system, applied for cooling a small-scale experimental room. The heat exchangers used in the cooling system consisted of heat sinks and radiators installed on the both sides of the TE module. The numerical assessment included in this paper, based on a 3D model reflecting the experimental room and thermoelectric cooling system, allowed determining the relation between TE module power supply characteristics and cooling effects, as well as time-related temperature distribution inside the modeled experimental room. The commercial modeling software FLUENT, ANSYS 12.0 by ANSYS Inc. was applied in numerical calculations. The results of the performed laboratory studies were used as a basis for model development, required input data, initial and boundary conditions. The results of laboratory tests showed the influence of amperage of power supply on the efficiency of cooling characteristics, as well as distribution of air temperature inside the experimental room. Calibration and validation of the developed model was also based on the results of laboratory experiment. The obtained results of numerical calculations showed the influence of amperage of power supply on efficiency of cooling characteristics as well as distribution of air temperature inside the experimental room.
Zaostrzające się wymogi, dotyczące jakości ścieków odprowadzanych do odbiornika, doprowadziły do opracowania wielu urządzeń wykorzystywanych podczas biologicznego oczyszczania. Obecne badania prowadzone w sektorze wodno-ściekowym skupiają się często na poszukiwaniu efektywnych energetycznie rozwiązań technicznych i technologicznych, wywierających jak najmniej negatywny wpływ na środowisko „przy jednoczesnym obniżeniu kosztów eksploatacyjnych. W systemach oczyszczania powszechnie wykorzystuje się właściwości struktur mikroorganizmów w postaci kłaczków osadu czynnego, które usuwają organiczne i biogenne związki zawarte w ściekach. Ważnym elementem powyższego rozwiązania jest zastosowanie układu mieszania i napowietrzania bioreaktorów w odpowiedniej konfiguracji. W oczyszczalni ścieków, z częścią biologiczną, działającej w technologii SBR, stosuje się wiele rodzajów urządzeń do mieszania. W niniejszym artykule przedstawiono zastosowanie innowacyjnego wolnoobrotowego systemu mieszania w sekwencyjnych bioreaktorach porcjowych, w których czynnikiem procesowym jest osad czynny.
EN
Increasing demands on the quality of wastewater discharged to the receiving water have led to the development of many biological treatment devices. Current research in the water and wastewater sector often focuses on finding energy-efficient solutions that have the least negative impact on the environment while reducing operating costs. In wastewater treatment systems, it is common to utilize the properties of microbial structures in the form of activated sludge flocs that remove organic compounds and biogenic contained in wastewater. An important part of the solution is the mixing and aeration system configuration used. In the treatment plant operating in the SBR technology, there are many types of mixing devices that are used in the process of wastewater treatment. This paper presents the application of an innovative slow-speed mixing system in sequential batch bioreactors in which activated sludge is a process factor.
Opory miejscowe w instalacjach wewnętrznych, zwłaszcza wykonanych z nowoczesnych materiałów polimerowych ze znaczną liczbą połączeń przewodów, mogą stanowić znaczny udział całkowitych strat ciśnienia w układzie. Nieprawidłowe określenie wartości oporów na etapie projektowania oraz niewłaściwa realizacja połączeń przewodów i lokalizacja ich w bezpośredniej bliskości od siebie mogą doprowadzić do nieprawidłowego działania instalacji. Niniejsza praca przedstawia próbę oceny wpływu jakości wykonania zgrzewanego połączenia mufowego przewodów PP-R 20x3,4 mm na wartość współczynnika oporu. Badania objęły 19 muf, przy realizacji których zmieniano głębokość wsunięcia przewodów oraz ich kąt względem siebie. Pomiary oporów miejscowych zrealizowano w zakresie przepływu 200-1400 dm3/h (liczba Reynoldsa ok. 5300-37000). Zaobserwowano znaczy wzrost wartości współczynnika oporów miejscowych badanych muf o różnej jakości wykonania względem wartości sugerowanych do obliczeń projektowych. Dodatkowo, wykazano, iż wzrost wartości oporu miejscowego jest bezpośrednio związany z realizacją wykonania połączenia prowadzącym do zmniejszenia średnicy objętości przepływowej.
EN
Minor pressure losses in indoor installations, especially based on modern polymer materials with numerous pipes connections, may present a significant share in the total pressure loss. Incorrect determination of minor pressure losses at the designing stage, their inappropriate installation or placing them in the direct proximity may result in the faulty operation of the whole system. This paper presents the attempt of determination the influence of quality of PP-R 20x3,4 mm welded socket connections on their minor loess coefficient value. The study covered 19 connections for which the pipes insertion depth and angle was alerted. The minor pressure losses measurements were performed for water volumetric flow rate 200-1400 dm3/h (Reynolds number approx. 5300 - 37000). The clear increase in values of coefficient of minor pressure losses determined for the studied fittings with different installation quality in relation to values commonly suggested to designing was observed. Additionally, it was noted that, increase in minor pressure loss is directly related to the manner of welded socket realization significantly decreasing the diameter of waterbody.
Wraz ze wzrostem udziału powierzchni utwardzonych w stosunku do naturalnych, następuje skrócenie czasu odpływu wód opadowych ze zlewni, wzrasta ilość odpływających wód powierzchniowych oraz ładunku zanieczyszczeń odprowadzanych systemem kanalizacji do odbiornika. Zjawisko to negatywnie wpływa na bilans wodny zlewni, oraz prowadzi do wzrostu częstości występowania podtopień, co jest związane z niedostosowaniem możliwości odbioru odpływu powierzchniowego przez istniejące systemy odwodnieniowe. W pracy zaprezentowano wyniki badań modelowych warunków hydraulicznych transportu ścieków deszczowych w wybranym fragmencie sieci deszczowej. Badania przeprowadzono w programie SWMM 5 dla trzech opadów, różniących się czasem trwania i intensywnością. Badania symulacyjne przeprowadzono dla zlewni rzeczywistej oraz dla zlewni, dla której powierzchnię słabo– i nieprzepuszczalną zastąpiono materiałem wodoprzepuszczalnym. Przeprowadzone badania symulacyjne, na podstawie analizy wartości wielkości przepływu, prędkości oraz ilości odprowadzanej zawiesiny ogólnej umożliwiły ocenę wpływu zmiany rodzaju nawierzchni na warunki hydrauliczne i jakościowe pracy sieci.
EN
Along with the increase in share of the sealed surfaces in the catchment, the decrease in the time of rainwater outflow from the catchment as well as the increase in surface runoff volume and pollutants loads delivered to stormwater receiver occur. The above phenomenon negatively affects the natural water balance of catchment and results in increased number of flooding caused by insufficient interception and removal of surface runoff by existing stormwater networks. This paper presents results of modeling studies concerning hydraulic conditions of stormwater transport in a selected part of municipal stormwater network. The studies were performed by SWMM software for three rainfall events, different in duration and intensity. The simulations were performed for the real catchment and for catchment in which selected non-permeable surfaces were replaced by permeable concrete. The performed studies based on volumetric flow rate, flow velocity and TSS load values allowed analysis on influence of permeable pavements introduction on hydraulic and qualitative characteristics of the stormwater system.
Niniejsza praca zawiera wyniki badań laboratoryjnych oraz modelowych oporów przepływu przez polipropylenowy przewód instalacyjny, z zamontowanymi wieloma połączeniami równoprzelotowymi. Badaniom podano prostoliniowy przewód PP-R 20 × 3,4 mm PN o długości 6 m, połączony za pomocą 2, 3, 5, 9 i 17 zgrzewanych muf PP. Badania laboratoryjne wykonano przy zmiennym natężeniu przepływu 300–1600 dm3/h, natomiast obliczenia symulacyjne przeprowadzono za pomocą komercyjnego oprogramowania FLUENT, ANSYS Inc. Uzyskane wyniki pomiarów laboratoryjnych obejmowały wysokość strat miejscowych, wartości współczynników oporów miejscowych oraz oporność hydrauliczną badanych przewodów. Obliczenia numeryczne pozwoliły na analizę rozkładu prędkości przepływu oraz intensywności turbulencji, podczas przepływu przez badane opory. Rezultaty badań sugerują wyraźny wzrost oporów przepływu oraz zmianę zależnej od liczby Reynoldsa wartości współczynników oporu miejscowego, powodowanych przez wzrost liczby połączeń. Dodatkowo, wykazano, iż zaobserwowane wartości współczynników oporu są zdecydowanie wyższe niż dane wejściowe przyjmowane do projektowania, co może prowadzić do błędów projektowych i nieprawidłowego działania instalacji wewnętrznych.
EN
This paper presents results of laboratory and numerical research concerning water flow resistance through polypropylene installation pipe containing numerous socket fittings. The straight PP-R 20 × 3,4 mm PN 20 6 meters long with 2, 3, 5, 9 and 17 welded PP socket fittings was tested. The laboratory research was performed with the variable value of volumetric water flow rate 300–1600 dm3/h while the numerical calculations were performed in the commercial modeling software FLUENT, ANSYS Inc. The obtained results of laboratory measurements covered height of local losses, values of minor losses coefficients and the hydraulic resistance of the studied pipe. The numerical calculations allowed assessment of velocity magnitude and turbulence intensity during water flow through the tested local pressure losses. The obtained results suggest the clear increase in flow resistance and changes in Reynolds number dependable value of minor losses coefficient caused by the increase in number of applied socket fittings. Additionally, it was determined that the obtained values of minor losses coefficients are higher than the commonly proposed input data for domestic installations designing, which may result in the design errors and incorrect operation of the system.
Chlorination of water belongs to the basic methods of its disinfection and is commonly used, permanently or periodically, as the final stage of water treatment at many water treatment stations in Poland. Although, the chlorination process is a well-known phenomenon, the selection of an appropriate dose of disinfectant is still a difficult task. The lack of chlorine in the water or its too low content (below 0.2 mg · dm–3) results in the lack of microbiological protection of water flowing through the pipes. A reverse situation is also unfavourable. The use of too high doses of chlorine at the entrance to the network, on the one hand, ensures adequate disinfectant concentration even in the fittings of the network, on the other hand, it can lead to dangerous for health disinfection by-products (DBPs) including trihalomethanes (THMs). The selection of the proper dose of chlorine should take into account factors affecting its consumption, chemical parameters of water as well as hydraulic parameters of water transport. Such possibilities are available due to application of numerical modelling to study the transport of chlorine in water. The aim of the presented research is to analyse the effectiveness of chlorination of water in a selected water supply network. Simulation tests were carried out for various doses of disinfectant supplied to the network for the assumed duration of the simulation - 168 h. The qualitative model was developed in the EPANET 2.0 software using a hydraulic model of the tested network. The first order chlorine decay reaction was assumed to modelling studies, with applied literature values of decay rate of chlorine in water. The results of simulation tests of chlorine transport in the network revealed difficulties in choosing the right dose of chlorine necessary to ensure microbiological protection of water in the network. The forced flow allowed effective disinfection of water.
PL
Chlorowanie wody należy do podstawowych metod jej dezynfekcji i jest powszechnie stosowane stale lub okresowo jako końcowy etap uzdatniania wody na wielu stacjach uzdatniania wody w Polsce. Mimo iż sam proces chlorowania jest zjawiskiem dobrze znanym, to dobór odpowiedniej dawki dezynfektanta jest nadal zadaniem sprawiającym trudności. Brak chloru w wodzie bądź jego zbyt mała zawartość (poniżej 0,2 mg·dm–3) skutkuje brakiem ochrony mikrobiologicznej wody przepływającej w przewodach. Niekorzystna jest również sytuacja odwrotna. Stosowanie zbyt dużych dawek chloru na wejściu do sieci z jednej strony zapewnia odpowiednie stężenie dezynfektanta nawet w końcowych odcinkach sieci, z drugiej strony może prowadzić do powstawania niebezpiecznych dla zdrowia ubocznych produktów dezynfekcji, w tym trihalometanów. Dobór odpowiedniej dawki chloru powinien uwzględniać czynniki wpływające na jego zużycie, parametry chemiczne wody, a także parametry hydrauliczne transportu wody. Takie możliwości daje zastosowanie modelowania numerycznego do badania transportu chloru w wodzie. Celem prezentowanych badań jest analiza efektywności chlorowania wody w wybranej sieci wodociągowej. Badania symulacyjne przeprowadzono dla różnych dawek dezynfektanta podawanych do sieci przez założony czas trwania symulacji - 168 godzin. Model jakościowy wykonano 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 jego rozkładu. Wyniki badań symulacyjnych transportu chloru w sieci uwidoczniły trudności w doborze odpowiedniej dawki chloru niezbędnej do zapewnienia ochrony mikrobiologicznej wody w badanej sieci. Dopiero wymuszenie przepływu pozwoliło na efektywną dezynfekcję wody.
This paper contains the attempt of numerical assessment of hydraulic efficiency of intensive green roof utilizing two different, commercially available substrates, additionally retrofitted with layer of fractioned sand 1.0-0.5 and 0.5-0.25 mm mixed in mass concentration of 0.1 % with hydrogel. The numerical modelling of green roof efficiency was performed by the means of the popular modelling software FEFLOW, Wasy-DHI. The developed model reflected the selected cross section of the tested green roof. The required input data for modelling covering the saturated hydraulic conductivity and water retention characteristics were determined under the laboratory conditions as well as were based on information available in technical descriptions of tested substrates. The applied boundary conditions were based on previously performed in-situ measurements. The obtained results of numerical modelling showed relation between porosity, saturated hydraulic conductivity, retention properties of substrate, rainfall characteristics, duration of dry period and presence of additional sand-hydrogel mixture layer and water retention efficiency of tested green roofs.
PL
W pracy przedstawiono próbę numerycznej oceny efektywności hydraulicznej intensywnego zielonego dachu wykorzystującego dwa różne, dostępne komercyjnie, wypełnienia, dodatkowo wzbogacone warstwą frakcjonowanego piasku, 1,0-0,5 i 0,5-0,25 mm, zmieszanego w stężeniu masowym 0,1 % z hydrożelem. Obliczenia numeryczne efektywności badanego zielonego dachu zostały przeprowadzone za pomocą programu obliczeniowego FEFLOW, Wasy-DHI. Opracowany model odzwierciedlał wybrany przekrój poprzeczny przez badany zielony dach. Wymagane dane wejściowe do obliczeń modelowych, obejmujące współczynnik filtracji oraz charakterystykę retencyjną badanych materiałów porowatych, określono w czasie drogą badań laboratoryjnych oraz oparto o upublicznione opisy techniczne wykorzystanych wypełnień. Zastosowane warunki brzegowe wykorzystały poprzednio przeprowadzone pomiary terenowe. Wyniki obliczeń modelowych wykazały związek pomiędzy porowatością, współczynnikiem filtracji, właściwościami retencyjnymi wypełnienia oraz charakterystyką opadu, długością okresu suchego i obecnością dodatkowej warstwy mieszaniny piasku z hydrożelem a efektywności zielonego dachu.
The use of modern methods as well as modeling and simulation tools in the design of bioreactors allows for the analysis of the flow phenomena in a short period of time without the need of physical model preparation, and thus for the optimization of existing solutions. The article presents the simulations of the aeration process in an SBR-type bioreactor, realized by means of computational fluid dynamics (CFD) and ANSYS 12.1 software. The subject of the analysis was a diffuser of own design. The Design Modeler 12.1 module was used for the preparation of geometry representing the analyzed design, and the discretization of the continuous domain was carried out with the ANSYS Meshing 12.1 tool. The ANSYS Fluent 6.3 solver was used For model calculations. On the basis of the results obtained from the conducted simulations, it is possible to predict the parameters which will increase efficiency and effectiveness without the need to build a real set of prototype models of aeration systems. The results obtained indicate that an increase in the aeration velocity results in a decrease in the minimum Y-axis velocity for both the mixture and air. The observed differences are caused by the shape of the geometric model and the velocity of the air outlet through the openings, which affects the hydraulic process in the chamber. These processes affect both the amount of oxygen dissolved in the bioreactor and the behavior of the suspension in volume. The turbulence intensity during the aeration process is concerned mainly in the range from 3.9 to 8.7% and is comparable with the average values of turbulence degree obtained by other researchers. The air bubble diameter ranged from 0.3 to 4.5 mm, in the case of aeration velocity 5.68 cm/s, a significant part of the chamber were air bubbles with a diameter of 2.6 to 3.9 mm, i.e. they were not the limit values.
Chlorination of water belongs to the basic methods of its disinfection and is commonly used, permanently or periodically, as the final stage of water treatment in many water treatment stations in Poland. Although, the chlorination process is a well-known phenomenon, the selection of an appropriate dose of disinfectant is still a difficult task. The lack of chlorine in the water or its excessively low content (below 0.2 mg × dm–3) may result in the lack of microbiological protection of water flowing through the pipes. A reverse situation is also unfavourable. The use of too high doses of chlorine at the entrance to the network, on the one hand, ensures adequate disinfectant concentration even in the fittings of the network, on the other hand, it can lead to dangerous for health disinfection by-products (DBPs) including trihalomethanes (THMs). The selection of the proper dose of chlorine should take into account factors affecting its consumption, chemical parameters of water as well as hydraulic parameters of water transport. Such possibilities are available due to application of numerical modelling to study the transport of chlorine in water. The aim of the presented research is to analyse the effectiveness of chlorination of water in a selected water supply network. Simulation tests were carried out for the various doses of disinfectant supplied to the network for the assumed duration of the simulation – 168 hours. The qualitative model was developed in the Epanet 2.0 software using a hydraulic model of the tested network. The first order chlorine decay reaction was assumed to modelling studies, with applied literature values of decay rate of chlorine in water. The results of simulation tests of chlorine transport in the network revealed difficulties in choosing the right dose of chlorine necessary to ensure microbiological protection of water in the network. The forced flow allowed effective disinfection of water.
Thermoelectric modules (TE), also called Peltier modules, can be used for the cooling processes in various system configurations. The thermoelectric modules act as a heat pump - supplying electrical energy to the TE module causes energy transport from its one side, called the cold side, to the other one, called the hot side. The effects of the Peltier module operation depend on the applied heat exchangers type and the intensity of the current supplied to the module. In this paper, the operation of a selected thermoelectric module used for cooling experimental room of a 0.125 m3 is presented. The heat exchangers, consisting of aluminum radiators integrated with fans, were used to improve the heat exchange process on both sides of the applied TE module. During the tests, the temperature changes inside the experimental room and on the heat sinks on the cold and the hot sides of the TE module at variable current supply from 4 to 6 A were followed. The best results of cooling performance were obtained with 4 and 5 A currents. In these cases, the temperature inside the experimental room was reduced by approx. 9 °C.
PL
Ogniwa termoelektryczne, zwane również ogniwami Peltiera, mogą być wykorzystywane do procesu chłodzenia w różnych rozwiązaniach konfiguracyjnych. Ogniwa termoelektryczne działają jak pompa ciepła dostarczenie energii do ogniwa powoduje, że energią z jego jeden strony, zwanej stroną zimną, jest pobierana i transportowana na drugą, zwaną stroną gorącą. Efekty działania ogniwa Peltiera zależą od zastosowanych wymienników ciepła oraz od natężenia prądu zasilającego ogniowo. W pracy przedstawiono działanie wybranego ogniwa termoelektrycznego wykorzystanego do chłodzenia komory badawczej o kubaturze 0,125 m3. Po obu stronach ogniwa zastosowano wymienniki składające się z radiatorów aluminiowych i wentylatorów w celu usprawnienia procesu wymiany ciepła. Podczas trwania badań śledzono zmianę temperatury wewnątrz komory badawczej, na radiatorze po stronie zimnej oraz na radiatorze po stronie gorącej ogniwa termoelektrycznego przy zmiennym natężeniu prądu zasilającego wynoszącym od 4 do 8 A. Najlepsze efekty chłodzenia otrzymano przy natężeniach prądu 4 i 5 A. W tych przypadkach udało się obniżyć temperaturę wewnątrz komory badawczej o ok. 8 °C. W przypadku zasilenia ogniwa prądem o natężeniu 8 A doszło do ogrzania komory badawczej o ponad 5 °C.
The actual increased urbanization and increase in the area of sealed surfaces distort the natural water balance of ecosystems. As the result, the natural infiltration of surface water is limited and the significant increase in surface runoff is being commonly noted. In most cases water of surface runoff is collected and discharged by the stormwater systems to the surface water reservoirs, including rivers and lakes, commonly without any treatment, posing a significant environmental threat to water quality. This paper contains the attempt of numerical assessment of intensive green roof efficiency utilizing three different, commercially available substrates. The numerical modeling of green roof efficiency was performed by the means of the popular modeling software FEFLOW, Wasy-DHI. The developed model reflected the cross section of the tested green roof. The required input data for modeling covering the saturated hydraulic conductivity and water retention characteristics were based on information available in the technical descriptions of the tested substrates. The obtained results showed various performance, understood as different volume of retained water, under the same boundary conditions, directly related to the properties of green roof filling substrates.
PL
Zauważalna aktualnie wzmożona urbanizacja i wzrost udziału powierzchni uszczelnionych zaburzają naturalny bilans wodny ekosystemów. W rezultacie naturalna infiltracja wód opadowych zostaje ograniczona, a zdecydowanie wzrasta objętość spływu powierzchniowego. W większości przypadków wody spływu powierzchniowego są zbierane przez układy kanalizacji deszczowej i kierowane do odbiorników, zazwyczaj bez żadnego oczyszczania, stwarzając poważne zagrożenie środowiskowe dla jakości wody. Prezentowana praca zawiera numeryczną próbę oceny efektywności hydraulicznej zielonego dachu wykorzystującego trzy zróżnicowane komercyjnie dostępne substraty warstwy retencyjnej. Modelowanie numeryczne efektywności zielonego dachu zostało przeprowadzone za pomocą popularnego pakietu symulacyjnego FEFLOW, Wasy-DHI. Opracowany model odzwierciedlał wybrany przekrój badanego zielonego dachu. Niezbędne dane wejściowe do obliczeń modelowych, obejmujące współczynniki filtracji oraz charakterystyki retencyjne badanych materiałów porowatych, uzyskano z materiałów technicznych wybranych substratów. Otrzymane wyniki obliczeń numerycznych wykazały zróżnicowaną efektywność badanych substratów, rozumianą jako objętość retencjonowanej wody przy zastosowaniu tych samych warunków brzegowych, bezpośrednio zależną od właściwości hydraulicznych badanych wypełnień zielonego dachu.
The rapid urbanization resulting in increased area of sealed surfaces distorts the natural water balance of urbanized ecosystems. Thus, the natural infiltration of surface water is reduced and the significant increase in volume surface runoff is being commonly observed. Water of surface runoff is usually collected and redirected by the stormwater systems to the natural surface water reservoirs, including also rivers and lakes, commonly without any treatment. So, a significant environmental threat to water quality posed by surface runoff from urbanized areas is obvious. This paper contains the attempt of numerical assessment of efficiency of six different commercially available substrates for intensive green roof. The numerical modeling of green roof efficiency was performed by the means of the finite elements modeling software FEFLOW, Wasy-DHI. The developed model reflected the cross section of the tested green roof. The required input data for modeling covered the saturated hydraulic conductivity and water retention characteristics and were based on information available in the technical descriptions of the tested substrates. The obtained results showed the diversified performance, due to different volume of retained water under the same boundary conditions, directly related to the properties of green roof filling substrates.
PL
Gwałtowna urbanizacja prowadząca do wzrostu areału powierzchni uszczelnionych zaburza naturalny bilans wodny zurbanizowanych ekosystemów. Powyższe zazwyczaj prowadzi do obniżenia naturalnej infiltracji wód opadowych i znacznego wzrostu objętości spływu powierzchniowego. Wody spływu powierzchniowego są zazwyczaj ujmowane i przekierowywane, bardzo często bez żadnego oczyszczania, przez układy kanalizacji deszczowej bezpośrednio do odbiorników, czyli do wód powierzchniowych. Oczywistym jest zatem znaczne zagrożenie środowiskowe stwarzane jakości wód powierzchniowych poprzez zrzut nieoczyszczonych wód deszczowych z obszarów zurbanizowanych. Niniejsza praca przedstawia próbę numerycznej oceny efektywności hydraulicznej sześciu różnych dostępnych na rynku substratów wypełnień intensywnych zielonych dachów. Obliczenia numeryczne efektywności zielonego dachu zostały przeprowadzone w komercyjnym pakiecie FEFLOW, Wasy-DHI. Opracowany model odzwierciedlał przekrój poprzeczny wybranego dachu. Wymagane dane wejściowe do modelowania obejmujące przewodnictwo hydrauliczne w stanie nasyconym oraz charakterystyki retencyjne zastosowanych materiałów zostały wyznaczone w oparciu o ogólnodostępne informacje techniczne badanych wypełnień. Uzyskane wyniki obliczeń wykazały zróżnicowaną efektywność hydrauliczną badanych materiałów, szacowaną na podstawie zawartości retencjonowanej wody przy tych samych warunkach brzegowych, wynikającą bezpośrednio z właściwości hydraulicznych substratów objętych analizami.
The increase in area of paved surfaces in cities, in relation to the natural permeable areas, results in increased loads of pollutants transported by the storm sewage system directly to the natural receivers. Storm wastewater, as it was reported in literature, in dependence to the type of urbanized basin and manner of drainage, contains significant concentration of pollutants, mainly: Total Suspended Solids (TSS), Total Nitrogen (TN), Total Phosphorus (TP), heavy metals and oil derivatives. In accordance with the Water Framework Directive, in many European countries, the alternative methods of managing rain sewage are being developed, allowing retention and purification of storm water at the place of its formation. In the case of existing storm swage networks, the numerical analysis of hydraulic conditions and quantitative assessment of transported pollutants may support actions taken to protect the natural ecosystems against the exceeding the permissible concentrations of pollutants. This paper presents the results of modeling of hydraulic parameters and quality conditions of storm wastewater in a selected part of the urban storm sewage system. The USEPA’s (United States Environmental Protection Agency) software SWMM 5 was applied to our studies. Three different rainfall events of various intensity and time duration were studied in our research. The conducted simulation tests enabled the analysis of the sewage flow rate, the canals filling height as well as the concentrations and loads of TSS, TP, TN at the outlet from the sewage system to the receiver. The results of the performed calculations showed that in the case of low-intensity rainfall, the unfavorable hydraulic conditions are present in the studied network. At the same time, the occurrence of storm event or extreme rainfall can lead to the flushing of deposits collected at the basin surface as well as at the bottom of pipes and the increase in loads of pollutants transported to the receiver.
PL
Wzrost udziału powierzchni utwardzonych w stosunku do naturalnych powierzchni przepuszczalnych miast powoduje wzrost ładunków zanieczyszczeń przenoszonych przez system kanalizacji deszczowej bezpośrednio do odbiorników. Ścieki deszczowe, jak wykazują badania literaturowe, w zależności od sposobu wykorzystania odwadnianej powierzchni zurbanizowanej przenoszą znaczne ładunki zanieczyszczeń, głównie zawiesiny ogólnej, metali ciężkich czy związków ropopochodnych. Zgodnie z Ramową Dyrektywą Wodną w wielu krajach europejskich podejmowane są działania mające na celu rozwój alternatywnych metod zagospodarowania ścieków deszczowych, umożliwiających ich zatrzymywanie i oczyszczanie w miejscu ich powstawania. W przypadku istniejących już sieci deszczowych numeryczna analiza warunków hydraulicznych oraz ocena ilościowa transportowanych zanieczyszczeń może wspomóc działania podejmowane w celu ochrony naturalnych ekosystemów przed wzrostem/przekroczeniem dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń. W pracy zaprezentowano wyniki badań modelowych warunków hydraulicznych oraz jakościowych transportowanych ścieków deszczowych w wybranym fragmencie sieci deszczowej. Badania przeprowadzono w programie SWMM 5 przy założeniu zróżnicowanego natężenia deszczu oraz czasu jego trwania. Przeprowadzone badania symulacyjne umożliwiły analizę prędkości przepływu ścieków, wysokości napełnienia ścieków w przewodach, a także stężeń i ładunków zanieczyszczeń zawiesiny ogólnej, fosforu i azotu na wylocie z układu kanalizacyjnego do odbiornika. Wyniki przeprowadzonych obliczeń wykazały, iż w sieci kanalizacji deszczowej w przypadku opadów o niewielkim natężeniu panują niesprzyjające warunki hydrauliczne. Jednocześnie występowanie deszczów burzowych czy ekstremalnych może prowadzić do wymywania osadów zgromadzonych na dnie przewodów i wzrostu zanieczyszczeń przenoszonych do odbiornika.
This paper contains the results of numerical simulation of benzene migration, pollutant typical for landfill leachate, through the bottom compacted clay liner of municipal waste landfill. The FEFLOW, DHI software was used in the numerical calculations for four tested clays of various plasticity, compacted according to PN-B-04481:1988 and ASTM D698-12e2 and subjected to three cycles of drying and rewetting. The plasticity of the tested clay materials was determined by standard methods and classified according to the Unified Soil Classification System, ASTM D2487-11. Saturated hydraulic conductivity of the tested compacted clays was determined by the laboratory falling head permeameters for compacted soils, with agreement to ASTM D5856-95. Saturated hydraulic conductivity of the tested substrates after three cycles of shrinkage and swelling was measured by the falling and constant head laboratory permeameter. The sand box and pressure chambers with ceramic plates were used to determine the water retention curve parameters in the range of 0–15 bar. The obtained results showed the influence of cyclic shrinkage and swelling of clays on leachate seepage, triggering benzene migration, through the cracked compacted bottom liner.
PL
W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych migracji benzenu, zanieczyszczenia często wchodzącego w skład odcieków składowiskowych, przez dolną barierę geologiczną składowiska odpadów komunalnych. Obliczenia przeprowadzono za pomocą programu FEFLOW, DHI dla dwóch wybranych gruntów ilastych o różnej plastyczności, zagęszczonych według PN-B-04481:1988 i ASTM D698-12e2 oraz poddanych kilku cyklom osuszania i nawilżania. Plastyczność badanych gruntów ilastych określono metodami standardowymi i sklasyfikowano wg Unified Soil Classification System, ASTM D2487-11. Współczynniki filtracji wykorzystanych gruntów po zagęszczeniu wyznaczono za pomocą zgodnych z wymaganiami ASTM D5856-95 przepuszczalnościomierzy do gruntów zagęszczonych. Pomiary współczynnika filtracji zastosowanych gruntów ilastych po trzech cyklach osuszania i nawilżania wykonano za pomocą przepuszczalnościomierza laboratoryjnego. Właściwości retencyjne gruntów w zakresie 0–15 bar wyznaczono za pomocą bloku pyłowego oraz komór ciśnieniowych z płytami ceramicznymi. Uzyskane wyniki obliczeń numerycznych wykazały wpływ cyklicznego osuszania i nawilżania gruntów ilastych na przesiąk odcieków oraz migrację benzenu przez spękaną dolną zagęszczoną przesłonę mineralną składowiska.
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.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.