Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of numerical modeling in analysis of the operation of a storm sewage system

Musz-Pomorska A., Widomski M. K., Kępa J.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

307--313

EN

The increase in paved surfaces area in cities, in relation to the natural permeable areas, results in increased loads of pollutants transported by the storm sewage system directly to the receivers. Storm wastewater, as it was reported in literature, in dependence to the type and 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 according 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 modelling 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 (Storm Water Management Model) 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 unfavourable 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, ChZT, BZT, 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.

2

Analiza rozprzestrzeniania się chloru w gminnej sieci wodociągowej

Musz-Pomorska A., Widomski M. K., Pyła A.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

531--537

PL

Woda w punkcie odbioru powinna spełniać wymagania opisane w dyrektywie europejskiej z 2015 r. oraz rozporządzeniu ministra zdrowia z 2015 r. Zapewnienie odpowiednich parametrów wody pitnej wymaga właściwej 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 warunków gospodarczych pracy sieci wodociągowej. Czas trwania symulacji wynosił odpowiednio 120 h dla badań rozkładu chloru oraz 480 h dla analizy 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·dm–3. 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.

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 is 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·dm–3. 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.

3

Modeling of benzene propagation through cracked compacted clay liner of municipal waste landfill

Widomski M. K., Musz-Pomorska A., Stępniewski W., Horn R.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

453--459

EN

This paper presents the results of numerical simulation of benzene migration, pollutant usually observed in landfill leachate, through the bottom compacted clay liner of municipal waste landfill. Our calculations were performed in FEFLOW, DHI software for two tested clay specimens of different plasticity, compacted according to PN-B-04481:1988 and ASTM D698-12e2 and subjected to three cycles of shrinkage and swelling. The plasticity of tested clay materials was determined by the standard methods and classified according to Unified Soil Classification System, ASTM D2487-11. Saturated hydraulic conductivity of compacted tested clay materials was measured by the laboratory falling head permeameters for compacted soils meeting the requirements of ASTM D5856-95. Saturated hydraulic conductivity of the tested substrates after three cycles of drying and rewetting was measured by the falling and constant head laboratory permeameter. Water retention curve parameters were determined in the range of 0-15 bar by sand box and pressure chambers with ceramic plates. The obtained results showed influence of shrinkage and swelling of clays on leachate seepage, triggering benzene migration, through the cracked compacted bottom liner.

PL

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.

4

Analiza porównawcza związków organicznych migrujących z rur PEHD do wody

Musz-Pomorska A., Widomski M. K.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 1

221--229

PL

Przewody wodociągowe z tworzyw sztucznych, w tym z polietylenu dużej gęstości (PEHD), w wyniku degradacji materiału, mogą uwalniać do wody różnego rodzaju związki organiczne: przeciwutleniacze, stabilizatory oraz produkty ich degradacji. Celem prezentowanych badań jest jakościowe i ilościowe porównanie związków organicznych migrujących do wody z dwóch nowych rur PEHD o średnicy 32 mm i grubości ścianki 3,0 mm, zakupionych u różnych producentów. Pomiary laboratoryjne wykonywane były za pomocą wielokanałowego chromatografu gazowego Trace Ultra Thermo sprzężonego ze spektrometrem mas Polaris Q. Przeprowadzone badania wykazały, iż badane rury różnią się względem siebie i zawierają różne związki organiczne, co wskazuje na potrzebę badań rur wykonanych z tych samych materiałów, ale pochodzących od różnych producentów. Porównanie związków organicznych migrujących do wody oraz ich stężeń w wodzie potwierdziło występowanie różnic pomiędzy badanymi materiałami. Z obu rur do wody zaobserwowano migrację przeciwutleniacza butylohydroksytoluenu (BHT), naftalenu, styrenu i benzenu. W pracy dokonano również wstępnej analizy ilościowej uwalniania BHT z materiału rur do wody. Na podstawie zmierzonych stężeń BHT w wodzie oraz pomierzonej wartości stężenia badanego przeciwutleniacza w materiale przewodu czas jego wymywania z materiału do wody oszacowano na około 29 lat.

EN

Water pipes made of plastics, including high density polyethylene (HDPE), as a result of their material degradation may release to water the various types of organic compounds: antioxidants, stabilizers and products of their degradation. The aim of the presented studies was to compare the organic compounds migrating into the water from the new PEHD pipes with diameter of 32 mm and wall thickness of 3.0 mm. The tested pipes were purchased directly from different manufacturers. Our laboratory measurements were performed with application of a multi-channel gas chromatograph Ultra Trace Thermo coupled with mass spectrometer Polaris Q. The conducted studies showed that the tested pipes were different from each other and contained various organic compounds. Thus, the need for testing the pipes produced of the same materials but made by the different manufacturers was underlined. The qualitative comparison of organic compounds migrating into the water confirmed the differences between the two tested materials. The migration of the antioxidant butylated hydroxytoluene (BHT), benzene naphthalene and styrene was observed for both tested pipes. The preliminary analysis of the quantitative release of BHT from pipe material into the water was also included in this paper. Basing on the measured concentration of BHT in water and the measured value of the concentration of the tested antioxidant in the material, the elution time from the material into water was estimated for approximately 29 years.

5

Laboratory and Numerical Studies of Water Flow Through Selected Fittings Installed at Copper Pipelines

Pliżga O., Kowalska B., Musz-Pomorska A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 2

873--884

PL

Praca przedstawia badania laboratoryjne oraz analizę numeryczną warunków przepływu wody przez łuk 90º oraz odsadzkę o średnicy 15x1 mm wykonanych z miedzi i połączonych z przewodem miedzianym za pomocą lutu miękkiego. Badania laboratoryjne zrealizowano na specjalnie do tego celu wykonanym stanowisku laboratoryjnym przy natężeniu przepływu wody z zakresu 100-1400 dm3/h. Badania modelowe przeprowadzono z wykorzystaniem komercyjnego pakietu obliczeniowego CFD Ansys Fluent. Wykonane wariantowe badania modelowe obejmowały obserwacje przestrzennego pola prędkości, układu strug, rozkładu intensywności turbulencji oraz określenie straty ciśnienia i współczynnika oporu miejscowego dla zmiennej liczby Reynoldsa. Przeprowadzono obliczenia numeryczne dla przepływów o Re > 20 000, tj. dla natężeń przepływu z zakresu 1000-1400 dm3/h. Wyniki badań laboratoryjnych wykazały wyraźną zależność pomiędzy liczbą Reynoldsa a zaobserwowanymi stratami ciśnienia oraz współczynnikiem straty miejscowej dla badanych oporów miejscowych. Analiza wyników badań modelowych uwypukliła zależność pomiędzy wielkością straty ciśnienia a układem i osiąganymi wartościami prędkości przepływu oraz intensywności turbulencji dla zmiennej liczby Reynoldsa. Walidacja modelu wykazała zadowalającą zgodność wyników symulacji z wynikami zaobserwowanymi w czasie pomiarów laboratoryjnych.

6

Próba oceny wpływu rur wodociągowych z tworzyw sztucznych na wybrane właściwości organoleptyczne wody

Kowalska B., Guz Ł., Musz-Pomorska A., Widomski M. K.

Ochrona Środowiska

|

2016

|

Vol. 38, nr 1

53--56

PL

Migracja substancji organicznych ze ścianek przewodu polimerowego do wody wodociągowej może prowadzić do pogorszenia jej właściwości organoleptycznych, a zwłaszcza zapachu i smaku. Zaprezentowane badania miały na celu wyznaczenie wartości progowej liczby zapachu (TON) oraz progowej liczby smaku (TFN) w przypadku wody mającej kontakt z przewodami wodociągowymi wykonanymi z tworzyw sztucznych. Do badań wybrano rury wykonane z nieplastyfikowanego polichlorku winylu (PVC-U) (33,4 mm × 2,2 mm), polietylenu dużej gęstości (PE-HD) (32 mm × 2,4 mm) oraz polietylenu sieciowanego (PEX-b) (28,6 mm × 3,2 mm). Zastosowana procedura badawcza obejmowała przemywanie próbek przewodów wodą ultraczystą przez 1 h, przetrzymywanie próbek w wodzie ultraczystej przez 24 h w temperaturze 23°C, test na migrację zanieczyszczeń w czasie 72 h (wg EN 1420-1:1999), rozcieńczanie oraz ocenę wartości TON i TFN metodą pełną, parzystą, wyboru niewymuszonego (wg EN 1622:2006). W skład zespołu oceniającego smak i zapach wody wchodziło 5 osób, badania przeprowadzono w trzech powtórzeniach. Obliczona średnia wartość TON zawierała się w przedziale 3÷5, zaś TFN – 3÷6, przy czym największą wartość zaobserwowano w przypadku kontaktu wody z PE-HD, zaś najmniejszą – PVC-U. Wykazano, że spośród analizowanych materiałów polimerowych największy wpływ na właściwości organoleptyczne wody miał polietylen dużej gęstości, zaś najmniejszy – poli(chlorek winylu).

EN

Migration of organic substrates from polymer pipelines to tap water may result in deterioration of organoleptic water properties, especially its odor and flavor. The aim of the presented studies was to determine the threshold odor number (TON) and threshold flavor number (TFN) for water after its contact with plastic water supply pipelines. Unplasticized polyvinyl chloride PVC-U (33.4 mm×2.2 mm), high density polyethylene PE-HD (32 mm×2.4 mm) and cross-linked polyethylene PEX-b (28.6 mm×3.2 mm) were selected for studies. The analysis procedure covered pipe sample flushing with ultra pure water for 1 hour, sample storage in ultra pure water for 24 hours at 23°C, test for contaminant migration within 72 h (according to EN 1420-1:1999), dilution, and TON and TFN assessment by the complete and even method of the unforced choice (according to EN 1622:2006). The odor and flavor testing team consisted of 5 individuals, the measurements were repeated 3 times. The average calculated TON was in the range of 3–5 while TFN – 3–6. The highest value was observed for PE-HD and the lowest for PVC-U. Our studies demonstrated that PE-HD had the highest influence on organoleptic properties of water among the analyzed polymer materials, while the lowest influence was observed for PVC-U.

7

Analiza strat wody na przykładzie wybranego wodociągu grupowego

Musz-Pomorska A., Iwanek M., Suchorab P., Brodaczewska A.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 2/I

179--189

PL

Celem niniejszego artykułu jest analiza pracy wybranego wodociągu grupowego w latach 2003-2012 w aspekcie strat wody. Badany wodociąg zasilany jest z czerech ujęć zlokalizowanych w sąsiadujących z sobą miejscowościach. Łączna długość sieci wraz z przyłączami wynosi 489 km. Przewody wykonane są głównie z polichlorku winylu oraz polietylenu dużej gęstości. Obciążenie poszczególnych stref jest nierównomierne i waha się od 5,63 m3/(d•km) w strefie B do 16,45 m3/(d•km) w strefie A. Średnia produkcja wody w latach 2003-2012 wynosiła 598794,2 m3/rok. W pracy zastosowano standardowe metody badawcze – bilansowanie według International Water Association oraz metodę wskaźnikową. Wyznaczono procentowy wskaźnik strat wody (S), jednostkową objętość strat przypadającą na jednego mieszkańca (qSTR), jednostkowy wskaźnik strat wody (qsj), wskaźnik jednostkowych strat rzeczywistych, przy co najmniej 20 przyłączach przypadających na 1 km sieci (RLB), wskaźnik przecieków infrastruktury (ILI) oraz wskaźnik objętości wody niedochodowej (NRWB). Badania przeprowadzono na podstawie danych uzyskanych z przedsiębiorstwa wodociągowego. Najwyższą wartość większości wskaźników strat wody zaobserwowano w 2005 roku, później nastąpił spadek ich wartości i w 2010 roku ponowny wzrost. Niska wartość ILI, we wszystkich strefach poniżej 1,5, świadczy o bardzo dobrym stanie technicznym sieci. Najwyższe straty wody zaobserwowano w strefie zasilanej z ujęcia B. Również dla tej strefy wartość wskaźnika RLB i NRWB jest najwyższa. Wyznaczone wskaźniki start wody są porównywalne do opublikowanych wartości, uzyskanych dla innych systemów wodociągowych i wskazują na zadowalający stan badanej sieci.

EN

The aim of the article is analysis of the selected water supply system operation in the years 2003-2012 with regard to water losses. The investigated system consists of four adjoining water intake zones (A, B, C, D). The total length of pipes including connections equals 489 km. The network is made of PVC-U and PE-HD pipes mainly. Water intensity indicator values are different in respective zones – from 5.63 m3/(d•km) in the zone B to 16.45 m3/(d•km) in the zone A. In the period of 2003-2012 the average water volume of 598794.2 m3/yr was produced. Investigations were conducted using the standard International Water Association (IWA) balance and indicators methods. Percentile water losses index (S), unit water losses volume per person (qSTR), unit index of water losses (qsj), real losses level for system with density of connections greater than 20 per km of mains (RLB), infrastructure leakage index (ILI) and non-revenue water basic (NRWB) were calculated. Investigations were conducted on the basis of data obtained from the water corporation. The highest value of the most analyzed indicators was observed in 2005. After this year the values of the indicators were lower and increased again in 2010. ILI< 1.5 for each zone indicates very good technical condition of the network. The greatest losses were observed in the B zone. All the obtained indicators appeared to be comparable with literature data for similar water systems.