Zastosowanie programu EPANET 2PL do symulacji zmian rozkładu chloru w sieci wodociągowej Danuta Lis Dorota Lis

Dezynfekcja chlorem gazowym Chlorowanie wody jest najpowszechniej stosowaną metodą dezynfekcji w stacjach uzdatniania. Do dezynfekcji najczęściej używa się chloru gazowego. Wodny roztwór chloru otrzymuje się poprzez rozpuszczenie 3-4g chloru gazowego w 1dm3 wody.

Dopuszczalne stężenie chloru wolnego w wodzie do picia i na cele bytowo-gospodarcze: 0,1-0,3mgCl2/dm3

Możliwości programu EPANET Określenie sposobu rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w sieci oraz wyznaczenie wielkości stężenia tego zanieczyszczenia. Określenie wymaganej dawki chloru na wejściu do sieci. Niwelowanie negatywnych skutków przewymiarowania przewodów. Przeprowadzenie symulacji jakościowej na sieciach projektowanych i już istniejących.

Modele matematyczne wykorzystywane w programie EPANET Modele matematyczne opisujące szybkość reakcji: pierwszorzędowy model rozkładu chloru, drugorzędowy model rozkładu chloru, mieszany model pierwszo- i drugorzędowy.

Pierwszorzędowy model rozkładu chloru W modelu tym zakłada się, że stężenie chloru rozkłada się wykładniczo według równania: gdzie: C – jest to stężenie chloru w czasie t [mg/dm3], C0 – stężenie początkowe [mg/dm3], k – stała szybkości rozkładu [min-1], t – czas [min].

Drugorzędowy model rozkładu chloru Reakcje pomiędzy dezynfektantem a fikcyjnym reaktantem w modelu dwuskładnikowym: gdzie: A – składnik chloru, B – składnik fikcyjnego reaktanta, P – produkt uboczny dezynfektanta, a, b i p – współczynniki stechiometryczne.

Mieszany model pierwszo- i drugorzędowy Model półempiryczny, który opisuje dwie fazy rozkładu chloru: początkową (szybką) i powolną: gdzie: stałe rozkładu k1 i k2 są funkcjami stałej ogólnej k.

Stałe szybkości reakcji kb i kw Stałe dobrane na podstawie dostępnej literatury: kb = (–1) h-1 kw = 0,09 h-1 kw = 0,33 h-1 Przy v<0,01m/s nie uwzględnia się kw. Stała kb posiada znak „-” ponieważ symulacja jakościowa jest symulacją rozkładu analizowanej substancji.

Schemat gromadzenia danych

Symulacja jakościowa

Przykładowe zestawienia wyników obliczeń w tabeli i na wykresie

Podsumowanie Program EPANET narzędziem, pozwalającym na analizę zagadnień związanych z jakością wody. Ograniczenia programu: trudności w doborze stałych szybkości reakcji, duża wrażliwość na zadawane wartości początkowe i warunki brzegowe, konieczność wprowadzenia do programu znacznej ilości danych, czasochłonność w sporządzaniu schematów obliczeniowych.

Wysoki stopień złożoności prac projektowych i eksploatacyjnych zachęca do stosowania wielu uproszczeń wpływających najczęściej ujemnie na jakość opracowywanego modelu, a co za tym idzie na uzyskane wyniki analizy. Dlatego też, tak ważne jest poznanie w jak największym stopniu procesów zachodzących w systemach wodociągowych i umiejętne wykorzystanie ich w programach symulacyjnych w celu zniwelowania niepożądanych skutków, obserwowanego od pewnego okresu, spadku zapotrzebowania na wodę.

KONIEC DZIĘKUJEMY