Degradace jakosti pitné vody v distribučních systémech

Abstract

Modelováním kvality vody v distribučním systému lze proces distribuce pitné vody nejen hodnotit či předpovídat možné zhoršení kvality vody , ale také lze vytvořit alternativní strategii řízení pro zlepšení kvality vody v systému jako je například návrh optimalizace řízení akumulačních nádrží, optimalizace hygienického zabezpečení s ohledem na výši vynaložených provozních nákladů.Nárůst a úbytek látek v distribuční síti a koncentrace v jednotlivých místech a čase jsou významně ovlivnňovány právě režimem proudění v potrubí ve vodojemu. Program EPANET 2 umožňuje využít pro modelování reakce různého řádu v proudící vodě a u stěny potrubí. Jejich kombinací lze vytvořit množství variant modelu a tyto varianty porovnat a zvolit pro danou síť a dostupná data model takového řádu, který bude daným podmínkám nejlépe odpovídat. Ve své práci jsem se zaměřila na modelování nárůstu železa v pitné vodě s ohledem na nevyhovující stav distribuční sítě. Při modelování nárůstu železa jsem pak vycházela z předpokladu, že jej lze popsat rovnicí kinetiky 0. a 1. řádu. Dále se jsem se zabývala modelováním úbytku volného a celkového aktivního chloru za předpokladu, že jej lze popsat rovnicí kinetiky 1., 2. řádu a 0. řádu. Cílem mé práce bylo porovnání těchto modelů a ověření možnosti využití stávajících databází obsahující informace o kvalitě pitných vod s ohledem na zachování legislativních a provozních normativ. U všech modelů byla provedena kalibrace s využitím měřených dat, které jsou součástí databází provozní společnosti. Na základě poskytnutých dat a informací z databází, aplikací a podkladů provozovatele distribuční sítě byl sestaven podrobný hydraulický model. Hydraulický model zohledňuje nejen základní charakteristiky jako jsou délky, profily či materiál, ale také další parametry jako jsou například stáří potrubí či poruchovost. U všech modelů byla provedena kalibrace s využitím měřených dat průtoků a měřených ukazatelů kvality vody z databáze provozní společnosti. Dále byla u všech modelů provedena verifikace s využitím měřených ukazatelů kvality vody z databáze provozní společnosti. Přestože byla ke kalibraci a verifikaci využita data, která lze označit jako data s různou četností rozborů v delším časovém úseku lze konstatovat, že modely nárůstu železa a úbytku volného a celkového aktivního chloru v distribuční síti jsou použitelné pro predikci koncentrací železa, volného i celkového aktivního chloru. Na základě zjištěných skutečností, lze konstatovat, že s využitím dostupných databází a aplikací v rámci provozní společnosti Severočeské vodovody a kanalizace, a. s. je možné bez větších vedlejších nákladů využít tyto podklady pro zkoumání a objasnění změn kvality vody v dalších objemově podobných distribučních systémech.

Modeling drinking water quality in distribution systems can help assess / predict the possible deterioration of water quality, but also can create an alternative management strategy for improving water quality in the system. Improvements such as optimization in the design of storage tanks and sanitary security with regard to operating costs can be achieved through modeling. Growth, decay and concentration of substances in the distribution network all play a critical role in determining water quality. Program EPANET 2 allows for the use of modeling reaction order in the moving water and pipe wall. The various combinations can be used to create a variety of alternatives that can be used to determine the optimal solution for fit your circumstances.In my thesis I have focused on modeling the increase of iron in drinking water with regard to the unsatisfactory state of the distribution network. When I was modeling the growth of iron based on the assumption that it can describe the kinetics equation 0th and 1 regulations. Furthermore, I dealt with modeling the decay of free and total chlorine, provided that it can be described by the equation of kinetics 0, 1 and 2 regulations. The aim of my thesis was to compare these models and the possibility of using existing databases containing information on the quality of drinking water with regard to the maintenance of legislative and normative operation.For all models, calibration was performed using measured data, which are part of the operational databases. On the basis of data and information from databases, applications and the documentation of the distribution network, a detailed hydraulic model was compiled. The hydraulic model takes into account not only the basic characteristics such as length, profiles and materials, but also other parameters such as age or piping failure. For all models, calibration was performed using measured flow data and measured water quality parameters from the database of the operating company. Over a sufficiently long period, it can be stated that the models are capable to predict the increase of iron and depletion of free and total chlorine in the distribution network and can be used to predict concentrations of iron, free and total chlorine.Based on the findings, we can say that using available databases and applications within the operating company is possible. This finding will allow examination and explanation of changes in water quality in similar distribution systems with existing data.