2/2018 Kierunek Wod-Kan

T E M AT N U M E R U I E k s p l oatac j a s i e c i w o d - k a n

Rury pod nadzorem I s ie ć w o d o c i ą g o wa a ja k o ś ć wo dy I w y k r y wanie nie s z c z e l n o ś c i I inte l i g entn y s y s tem z ar z ą d z ania s ie c i ą

Hel wykryje nieszczelność > 16

Choć mniejsi, to nowocześni > 30

Przyczyny i zapobieganie awariom Na sieci > 38

S P I S T R E ŚCI

Fot.: Wodociągi Dąbrowskie

8 T E M AT N U M E R U : E k s p l oatac j a s i e c i w o d - k a n

Jakość a wiek wody Tomasz Herczyk, Emil Kuliński 5 0 Z A R Z Ą D Z ANI E i KO M U NIKACJA Fot.: 123rf

T E M AT N U M E R U : E k s p l oatac j a s i e c i w o d - k a n 8 I Jakość a wiek wody Tomasz Herczyk, Emil Kuliński 16 I Hel wykryje nieszczelność Innowacyjna metoda detekcji Dobromir Drabiec, RPWiK Tychy S.A. 20 I Czy branża wod-kan w Polsce jest gotowa na ekoinnowacje?

Rozmowa z Tomaszem Fuskiem, dyrektorem zarządzającym Saint-Gobain PAM 24 I Inteligentny system zarządzania siecią w Żywcu Magdalena Załęska-Orłowska, Norbert Wronowski 30 I Choć mniejsi, to nowocześni ZUWŚ Sp. z o.o. w Słubicach 34 I Klucz do bezpieczeństwa sieci wod-kan Abloy 36 I Innowacyjne rozwiązanie Wilo do sterowania kanalizacją ciśnieniową Andrzej Szeroki 38 I Przyczyny i zapobieganie awariom na sieci Stanisław Janik P R AWO 44 I Co przyniosą zmiany w procesie budowlanym?

Emilia Topolnicka T E C H NOLO G I E 48 I Przemysł 4.0 w oczyszczalniach ścieków Bernd Marx

ja ko ś ć 66 I Bezpieczna siła ozonu z zastosowaniem systemu SPID w Wodociągach Jaworzno Marzena Gręźlikowska

F E LI E TON 71 I Hamowanie Michał Rżanek 72 I O mój wodociągu rozwijaj się…

Darek Dzida 73 I Solidaryzm społeczny czy egoizm?

Adam Makieła, Łukasz Lipiec 74 I O co pytamy?

Paweł Chudziński

Znane wyzwania, nowe recepty Krzysztof Filipek 6 6 ja ko ś ć Fot.: 123rf

Z A R Z Ą D Z ANI E i KO M U NIKACJA 50 I Znane wyzwania, nowe recepty Krzysztof Filipek 54 I Nie czy, a jak Joanna Krawczyk 58 I Nie kopać się z koniem Ziemowit Nowak 62 I Skażenie wody w szpitalu.

Zarządzanie sytuacją kryzysową Agnieszka Jaszkaniec

Bezpieczna siła ozonu z zastosowaniem systemu SPID w Wodociągach Jaworzno Marzena Gręźlikowska

kierunek wod-kan 2/2018 3

OD R E DAKCJI

dawniej

Wydawca: BMP spółka z ograniczoną odpowiedzialnością spółka komandytowa KRS: 0000406244, REGON: 242 812 437 NIP: 639-20-03-478 ul. Morcinka 35 47-400 Racibórz tel./fax 32 415 97 74 tel. 32 415 29 21, 32 415 97 93 e-mail: ochrona@e-bmp.pl www.kierunekwodkan.pl

Przemysław Płonka re d a k t o r n a c z el ny t e l . 3 2 4 1 5 9 7 7 4 w e w. 2 8 e - m a i l : p r z e m y s l a w. p l o n k a @ e - b m p . p l

Nie na jedno pokolenie P

odczas prac modernizacyjnych natrafiono na fragment starego drewnianego rurociągu. Pochodzi on z systemu wodociągowego, który wykorzystywano w mieście w XVIII w.”.

C

o pewien czas w mediach można natrafić na podobne do powyższej informacje. Wydobyte fragmenty – nawet jeślibyśmy chcieli – do żadnej eksploatacji oczywiście się już nie nadają. Po zakonserwowaniu mogą służyć jedynie jako eksponaty pokazujące, jak w miastach radzono sobie niegdyś z przesyłem wody.

D

ziś, dysponując o niebo doskonalszymi materiałami i technologiami, sieć wod-kan w założeniu ma wytrzymać zdecydowanie dłużej, niż owe drewniane rury. 30, 40, 50…więcej lat. Ale czy na pewno wytrzyma? Niestety, wciąż w wielu miejscach – przy rozbudowie czy modernizacji sieci – pod uwagę brana jest na pierwszym miejscu kwestia kosztów.

Jak najniższych. Nie patrzy się na dłuższą perspektywę czasową i fakt, że jakość musi kosztować. Co to powoduje? Że w zakresie rozwoju – również infrastruktury – Polska wciąż musi gonić Zachód. Że

4 kierunek wod-kan 2/2018

następne pokolenia, zamiast realizować własne pomysły, muszą na początku wymieniać to, co źle, niestarannie, nietrwale zbudowali ich poprzednicy. Zatem i nasi następcy będą musieli często angażować swoje środki na kompletną wymianę zniszczonych dróg czy rur, traktując je jako podobną osobliwość co wspomniane już na początku drewniane eksponaty.

P

odkreśla to w rozmowie Tomasz Fusek, dyrektor zarządzający SaintGobain PAM: „Sektor publiczny w Polsce powinien zrozumieć, że najtańsze rozwiązanie nie jest rozwiązaniem problemu, a tylko jego odroczeniem w czasie”. Nawiązuje on zresztą do jakże wciąż aktualnych słów prezydenta Krakowa Józefa Dietla, które padły przed ponad 100 laty: „Nie zrażajcie się Panowie wielkimi kosztami, jakie pociągnie za sobą urządzenie wodociągów, bo koszta przeminą, korzyści zaś będą wieczne!...”.

D

o takiego sposobu myślenia musimy wrócić.

BMP to firma od 25 lat integrująca środowiska branżowe, proponująca nowe formy budowania porozumienia, integrator i moderator kontaktów biznesowych, wymiany wiedzy i doświadczeń. To organizator branżowych spotkań i wydarzeń – znanych i cenionych ogólnopolskich konferencji branżowych, wydawca profesjonalnych magazynów i portali.

Rada Programowa: Dariusz Dzida – kierownik sieci wodociągowej AQUA S.A. prof. dr hab. inż. Marek Gromiec – członek Krajowej Rady Gospodarki Wodnej, doradca Komisji Środowiska Senatu RP Dorota Jakuta – prezes Izby Gospodarczej „Wodociągi Polskie” Marek Kornatowski – pełnomocnik prezesa zarządu ds.

Rozwoju Relacji Zewnętrznych MPWiK S.A. Wrocław Dariusz Latawiec – dyrektor Miejskiego Zakładu Wodociągów i Kanalizacji w Nowym Targu Radosław Łuczak – prezes Łódzkiej Spółki Infrastrukturalnej Sp. z o.o.

Michał Rżanek – prezes Piotrkowskich Wodociągów i Kanalizacji Sp. z o.o. prof. dr hab. inż. Ziemowit Suligowski – Katedra Inżynierii Sanitarnej, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska Klara Ramm – przedstawiciel Izby Gospodarczej „Wodociągi Polskie” w EURAU Piotr Ziętara – prezes zarządu MPWiK S.A. w Krakowie Prezes zarządu BMP Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. k.

Adam Grzeszczuk Redaktor naczelny Przemysław Płonka Redaktor wydania Przemysław Płonka Redakcja techniczna Marek Fichna, Maciej Rowiński Prenumerata, kolportaż Adrian Waloszczyk Sprzedaż: Beata Fas, Magda Kozicka, Ewa Zygmunt, Jolanta Mikołajec, Małgorzata Pozimska, Marta Mazurek Druk: FISCHER POLIGRAFIA Cena 1 egzemplarza – 23,15 zł + 8% VAT Wpłaty kierować należy na konto: Bank Spółdzielczy w Raciborzu Nr konta: 40 8475 0006 2001 0014 6825 0001 PKWiU: 58.14.12.0, ISSN: 2391-6044 Prenumerata krajowa: Zamówienia na prenumeratę instytucjonalną przyjmuje firma Kolporter Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością S.K.A.. Informacje pod numerem infolinii 0801 40 40 44 lub na stronie internetowej http://dp.kolporter.com.pl/ Redakcja nie odpowiada za treść reklam.

Niniejsze wydanie jest wersją pierwotną czasopisma Wykorzystywanie materiałów i publikowanie reklam opracowanych przez wydawcę wyłącznie za zgodą redakcji. Redakcja zastrzega sobie prawo do opracowywania nadesłanych tekstów oraz dokonywania ich skrótów, możliwości zmiany tytułów, wyróżnień i podkreśleń w tekstach.

Artykułów niezamówionych redakcja nie zwraca.

Fot. na okładce: 123rf

W obiektywie

NA NI E B I E SKO Rura wykonana w systemie BLUTOP. Gliwice, ul Zamkowa Więcej o innowacyjnych rurach wodociągowych i kanalizacyjnych – w rozmowie z Tomaszem Fuskiem, dyrektorem zarządzającym Saint-Gobain PAM, na str. 20 Fot. Saint-Gobain PAM

kierunek wod-kan 2/2018 5

Z P O R TA L U

k i eru n e k w o d k a n . p l

Fundamenty już są

PWiK Jarocin chce polepszyć jakość wody. Fundamenty pod budowę stacji uzdatniania wody w Stefanowie już stoją. Prace przebiegają zgodnie z planem, tak by nowa stacja była gotowa jeszcze w tym roku.

– Będzie ona oparta na procesie wymiany jonowej, który odbywał się będzie w kolumnach filtracyjnych wypełnionych specjalnymi żywicami jonowymiennymi. Żywice zatrzymywały będą jony wapnia i magnezu, zastępując je

jonami sodu – informuje Remigiusz Nowojewski, prezes Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji w Jarocinie.

– Dzięki temu do mieszkańców dostarczana będzie woda o twardości 350 mg CaCO3litr – dodaje.

Budowa SUW w Stefanowie, której wartość to ponad 9,2 mln zł, to pierwszy kontrakt, który realizowany jest w ramach projektu „Gospodarka wodno-ściekowa w Gminie Jarocin”, na który spółka pozyskała 128 mln złotych unijnego dofinansowania.

Pierwsza taka instalacja w Polsce

Zgodnie z umową Veolia zaprojektuje, sfinansuje, wybuduje i przez 10 lat będzie eksploatować stację zmiękczania wody na terenie zakładu ArcelorMittal Poland w Krakowie. Będzie to pierwsza w Polsce instalacja wysokoefektywnej flotacji wody powierzchniowej SPIDFLOW®.

Wydajność instalacji wyniesie 200 m3/h, a zmiękczana w niej woda będzie wykorzystywana przez zakład do celów produkcyjnych. Współpraca pomiędzy Veolia Water Technologies a ArcelorMittal Poland będzie opierać się na innowacyjnym modelu DBFOM (Design-Build-Finance-Operate-Maintain, czyli Projekt, Budowa, Finansowanie, Zarządzanie, Utrzymanie).

– Działanie instalacji będzie polegać na eliminacji zanieczyszczeń poprzez wynoszenie ich przez unoszące się ku powierzchni wody pęcherzyki sprężonego powietrza. W połączeniu z flotacją ciśnieniową została zastosowana również technologia odwróconej osmozy polegająca na filtrowaniu wody przez niezwykle cienkie pory membranowe. Dzięki temu zapewnimy naszemu partnerowi 100% niezawodności i bezpieczeństwo produkcji stali, co było naszym priorytetem nr 1 podczas projektowania instalacji – dodaje Dariusz Jasak, prezes zarządu Veolia Water Technologies. źródło: Veolia Źródło: ZWiK Łódź

Źródło, fot.: pwikjarocin.pl

Nowa studnia zastąpi jedno z trzech najstarszych ujęć głębinowych w mieście, które służy łodzianom już od 75 lat. Nowy odwiert powstanie obok starego ujęcia, na terenie Stacji Uzdatniania Wody „Dąbrowa”.

Obecnie łodzianie korzystają z wody pochodzącej z 48 studni głębinowych, które znajdują się na terenie miasta, w Rokicinach oraz w Bronisławowie.

Cześć mieszkańców ma w kranach niewielką domieszkę wody pochodzącej z ujęcia w Tomaszowie Mazowieckim na rzece Pilicy. Od 14 lat nie jest już ujmowana woda dla Łodzi z Zalewu Sulejowskiego. Łódzkie studnie głębinowe sięgają pokładów znajdujących się na głębokości od kilkudziesięciu metrów (ujęcia czwartorzędowe) do nawet 300-900 metrów (ujęcia górno- i dolnokredowe oraz górnej jury). Z roku na rok odbudowują się zasoby wód podziemnych, z których rabunkowo korzystał łódzki przemysł włókienniczy. Źródło, fot.: ZWiK Łódź

6 kierunek wod-kan 2/2018

C I E K A WOS T K A

Zaledwie 3% procent wody na ziemi, stanowią zasoby wody słodkiej z czego tylko 1% to woda pitna. Światowy Dzień Wody, ustanowiony przez Organizację Narodów Zjednoczonych w grudniu 1992 roku, w Rio de Janeiro, a przypadający 22 marca, ma zwrócić nam uwagę na najważniejsze problemy związane z ograniczonym dostępem do czystej wody słodkiej. Hasło tegorocznych obchodów to „Natura dla wody”. Źródło: wodociagi.krakow.pl

Fot.: 123 rf

Łódź: nowa studnia głębinowa

k i eru n e k w o d k a n . p l

Z P O R TA L U

„Uchwałą Rady miasta Krakowa z dnia 13 lutego 1901 r. został wodociąg miejski w Krakowie dnia 14 lutego otwarty i do użytku publicznego oddany”.

R OZ M A I T OŚC I

177 Tyle miejskich źródełek z warszawską kranówką pojawi się latem w Warszawie.

Zamontowane zostaną w 11 dzielnicach. źródło: facebook. com/warszawa

W 1901 roku sieć wodociągowa liczyła zaledwie 81 kilometrów, a wodę doprowadzano do 206 domowych urządzeń wodociągowych, przy ludności miasta sięgającej około 85 tys. Powstanie wodociągu było wówczas jedną z największych i najkosztowniejszych inwestycji podjętych przez miasto.

117 lat później Kraków to milionowa aglomeracja, zużywająca ponad 50 milionów m3 wody. Sieć wodociągowa liczy 2200 km i z roku na rok, wraz z rozwojem miasta wciąż jej przybywa. Przybywa również „domowych urządzeń wodociągowych”, których ilość w obecnych czasach trudno byłoby zliczyć. Źródło, fot.: MPWiK Kraków

Więcej o historii budowy wodociągu w Krakowie na portalu

Fot.: 123 rf

MPWiK Kraków: 117 lat historii

„

– Szybka interwencja i lokalizacja miejsca ewentualnego wycieku w rurociągu powinna być jednym z priorytetów każdego przedsiębiorstwa wodociągowego, zwłaszcza że polskie zasoby naturalne są bardzo ograniczone, porównywalne do zasobów Egiptu – Tomasz Fusk, dyrektor zarządzający Saint-Gobain PAM

Pijemy... plastik?

Jak podaje RADIO ZET, największe na świecie badanie dotyczące obecności pozostałości tworzyw sztucznych w plastikowych butelkach potwierdziło, że jest w nich dwa razy więcej mikrocząsteczek plastiku niż w kranówce.

Od dawna podejrzewano, że drobiny tworzyw sztucznych, z których są zrobione plastikowe butelki, mogą przenikać do wody, którą pijemy.

Okazuje się jednak, że jest ich aż dwa razy więcej niż w zwykłej kranówce. Mikrocząsteczki plastiku są obecne w 90 proc. butelkowanej wody. Potwierdziły to wyniki międzynarodowych badań przeprowadzonych w 9 krajach (USA, Chinach, Brazylii, Indiach, Indonezji, Meksyku, Libanie, Kenii i Tajlandii) przez naukowców z Fredonia State University of New York na zlecenie dziennikarzy zrzeszonych w ramach projektu OrbMedia. Światowa Organizacja Zdrowia zleciła już dodatkowe kontrole. Źródło: zdrowie.radiozet.pl

W Ząbkach trwa rozbudowa „Drewnicy”

W lutym 2017 roku uruchomiona została Stacja Uzdatniania Wody „Drewnica” w Ząbkach, zapewniająca czystą i zdrową wodę dla mieszkańców miasta. W lutym 2018 ma miejsce etap drugi – rozbudowa SUW, by osiągnęła swe nominalne parametry pracy.

20 lutego, na terenie SUW „Drewnica”, prezes PWiK Janusz Tomasz Czarnogórski podpisał z wiceprezesem PROJPRZEM EKO z Zamościa Jackiem Merdą umowę na rozbudowę stacji, zwiększającą jej dzienną wydajność do 4 500 m3. Zgodnie z harmonogramem wykonanie rozruchu, przekazanie dokumentacji powykonawczej oraz uzyskanie pozwolenia na użytkowanie ma nastąpić we wrześniu 2018 roku. Efektem tej inwestycji będzie zaopatrzenie w ząbkowską wodę „Drewniczankę” aż 95% mieszkańców Miasta Ząbki. Źródło: pwikzabki.pl

kierunek wod-kan 2/2018 7

T E M AT N U M E R U

I E k s p l o a t a c j a s i e c i w o d - k a n

Jakość a wiek wody Wpływ wybranych hydraulicznych parametrów pracy sieci wodociągowej na wtórne zanieczyszczenie wody

Tomasz Herczyk, Emil Kuliński PWiK O.Cz. S.A. w Częstochowie, Wydział Infrastruktury i Środowiska Politechniki Częstochowskiej

Zapewnienie odpowiedniej jakości wody na drodze „ujęcie – odbiorca” często sprawia eksploatatorom trudności za sprawą jej wtórnego zanieczyszczenia. Ważne jest zatem posiadanie wiedzy na temat dynamiki zmienności parametrów jakościowych wody opartej na obserwacji oraz analizie hydraulicznych parametrów pracy konkretnego układu dystrybucji wody pitnej.

8 kierunek wod-kan 2/2018

I

E k s p l oatac j a s i e c i w o d - k a n

Fot.: zasoby autora

T E M AT N U M E R U

Rozbudowa monitoringu sieci wodociągowej w celu bilansowania przepływów – opomiarowanie magistrali DN600

kierunek wod-kan 2/2018 9

T E M AT N U M E R U

I E k s p l oatac j a s i e c i w o d - k a n

F

undamentalnym zadaniem stawianym przed problemu oraz zakres możliwych do realizacji działań siecią wodociągową jest dostarczenie wody jej od- korygujących będzie różny w zależności od wielkości biorcom w odpowiedniej ilości, pod wymaganym i struktury układu.

Przestawione w niniejszym artykule wyniki badań ciśnieniem oraz o jakości zgodnej z obowiązującymi przepisami, przy zachowaniu możliwego do osiągnię- odnoszą się do doświadczeń, jakie przeprowadzono na cia poziomu optymalizacji techniczno-ekonomicznej. układzie dystrybucji wody pitnej eksploatowanego przez Mówiąc o jakości, należy na uwadze mieć problem Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Okręgu związany m.in. z czasem retencji wodnej. Jego zwięk- Częstochowskiego S.A. w Częstochowie. szenie jest wprost proporcjonalne do zmniejszającego się jednostkowego zużycia wody na cele bytowo-gospo- Struktura sieci darcze, co przekłada się na obniżenie prędkości przeObecnie analizowana sieć wodociągowa ma długość pływu w sieci. Wartości poszczególnych wskaźników 2429 km i jest podzielona na 50 stref zasilania, obejmufizycznych, chemicznych i biologicznych nie są wartością jących swym zasięgiem obszar 9 gmin, wśród których stałą. W różnych punktach sieci odbiegają od wartości można wyodrębnić cztery grupy: pomiędzy dwoma skrajnie położonymi punktami sieci wynosi blisko 40 km, a różnica wysokości to początkowych. Zmiany te są zazwyczaj pochodną czasu • strefy podwyższonego ciśnienia (regulacja ciśnienia blisko 140 [m]. Z uwagi na te bariery techniczne niemożliwym stało się zasilenie układu z jednego kontaktu wody z powierzchnią wewnętrzną rurociągów. poprzez lokalne pompownie), źródła.

Woda jest z na4 temat podstawowych 11 ujęć za pośrednictwem blisko ciśnienia 60 studni Ważne jest zatemujmowana posiadanie wiedzy dynamiki • i strefy obniżonego ciśnienia (regulacja głębinowych.

Na potrzeby produkcyjne ujęć ujmowana jest jedynie woda podziemna cechująca się zmienności parametrów jakościowych wody. Skala poprzez zawory redukujące),

względnie stałym składem fizykochemicznym.

Rys. 1 Struktura sieci wodociągowej – system GIS

Rys. 1. Struktura sieci wodociągowej – system GIS

10 kierunek wod-kan 2/2018 Czynniki wydłużające czas retencji wodnej

Jak wspomniano we wstępie, wpływ na wiek wody (czas liczony od momentu wtłoczenia w sieć do miejsca poboru) ma z pewnością długość oraz struktura sieci. Uwzględnić należy również

Czynniki wydłużające czas retencji wodnej Jak wspomniano we wstępie, wpływ na wiek wody (czas liczony od momentu wtłoczenia w sieć do miejsca poboru) ma z pewnością długość oraz struktura sieci.

Uwzględnić należy również fakt, że przy zachowaniu stałej średnicy rurociągów sieci wodociągowej w okresie ostatnich trzech dekad radykalnie spadła wielkość produkcji wody. Na dodatek w tym samym horyzoncie czasowym układ znacząco rozrósł się, co miało ogromy wpływ na wydłużenie czasu retencji wodnej wskutek spadku prędkości przepływu wody. Na rys. 2 zestawiono relacje spadku produkcji wody oraz przyrostu długości sieci wodociągowej w latach 1997-2017.

W oparciu o te dane wyznaczono obciążenie hydrauliczne sieci. Wskaźnik ten, stanowiący bezpośredni stosunek wielkości produkcji wody do długości sieci magistralno-rozdzielczej (bez przyłączy wodociągowych), istotnie zmniejszył się: z poziomu 55 m3/ km/dobę w roku 1997, do wartości 28 m3/km/dobę w roku 2017.

Rozważając kwestię wpływu spadku produkcji wody na wydłużenie czasu retencji pamiętać należy, że wielkość produkcji uwzględnia straty wody w układzie.

A zatem zmniejszając poziom strat wody (związanych z awaryjnością rurociągów), wpływamy jednocześnie na lokalne obniżenie parametrów hydraulicznych pracy sieci, takich jak prędkość przepływu. Mając na uwadze szeroko pojętą optymalizację pracy całego układu, jest to zjawisko wielce pożądane. Warto jednak świadomie zarządzać siecią, ponieważ obok walki ze stratami wody priorytetowym zadaniem przedsiębiorstw zaopatrujących ludność w wodę jest zapewnienie im bezpieczeństwa wynikającego z użytkowania dostarczanej wody.

Zgodnie z danymi opublikowanymi w bazie Water Industry Database (informacje zebrane od ponad 800 dostawców wody pitnej na całym świecie), średni zalecany czas retencji wodnej wynosi 31 h, a maksymalny dopuszczalny 72 h. W dalszej części artykułu przestawione zostaną wyniki prostych badań zrealizowanych na istniejącej sieci wodociągowej, których celem było

20000 15000

2500 2300

15000 10000

2300 2100

10000 5000

2100 1900

20162017 2017

20142015 20152016

Długość sieci wodociagowej [km]

Rys. 2 Zestawianie spadku produkcji wody z przyrostem długości sieci Długość sieci wodociagowej [km]

20122013 20132014

20012001 2002 2002 2003 2003 2004 2004 2005 2005 2006 2006 2007 2007 2008 2008 2009 2009 2010 2010 2011 20112012

0

19991999 20002000

1900

Wielkość produkcji wody [tys.m3/rok]

25000 20000

2700 2500

5000 0

Wilekość produkcji wody [m3/rok]

Wilekość produkcji wody [m3/rok]

Wielkość produkcji wody [tys.m3/rok]

E k s p l oatac j a s i e c i w o d - k a n 30000 30000 25000

19971997 19981998

Oprócz ww. stref, w centralnej części układu pozostało jeszcze 5 niezbilansowanych (oznaczone kolorem zielonym na rysunku 1), których liczba z roku na rok zmniejsza się w związku z cykliczną rozbudową systemu monitoringu sieci. Złożona struktura sieci wynika z faktu, że odległość pomiędzy dwoma skrajnie położonymi punktami sieci wynosi blisko 40 km, a różnica wysokości to blisko 140 m. Z uwagi na te bariery techniczne niemożliwym stało się zasilenie układu z jednego źródła.

Woda ujmowana jest z 4 podstawowych i 11 ujęć za pośrednictwem blisko 60 studni głębinowych. Na potrzeby produkcyjne ujęć ujmowana jest jedynie woda podziemna cechująca się względnie stałym składem fizykochemicznym.

I

2900 2900 2700

Rys. 2 Zestawianie spadku produkcji wody z przyrostem długości sieci

W oparciu o te dane wyznaczono obciążenie hydrauliczne sieci. Wskaźnik ten, stanowiący bezpośredni stosunek wielkości produkcji wody do długości sieci magistralno‐rozdzielczej (bez Rys. 2W oparciu o te dane wyznaczono obciążenie hydrauliczne sieci. Wskaźnik ten, stanowiący przyłączy wodociągowych), istotnie zmniejszył się: z poziomu 55 [m3/km/dobę] w roku 1997, do Zestawianie spadku produkcji wody zprodukcji przyrostemwody długoścido sieci bezpośredni stosunek wielkości długości sieci magistralno‐rozdzielczej (bez wartości 28 [m3/km/dobę] w roku 2017. przyłączy wodociągowych), istotnie zmniejszył się: z poziomu 55 [m3/km/dobę] w roku 1997, do

wartości 28 [m3/km/dobę] w roku 2017.

60

obciążenie hydrauliczne obciążenie hydrauliczne [m3/km/rok] [m3/km/rok]

• strefy zbilansowanych przepływów (brak regulacji ciśnienia – bilansowanie przepływów).

Długość sieci[km] Długość sieci[km]

T E M AT N U M E R U

50 60 40 50 30 40 20 30 10 20 0 10

0

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Obciążenie hydrauliczne sieci magistralno ‐ rozdzielczej [m3/km/dobę]

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Rys. 3 Obciążenie hydrauliczne sieci magistralno‐rozdzielczej [m3/km/dobę]

Obciążenie hydrauliczne sieci magistralno ‐ rozdzielczej [m3/km/dobę] Rys. 3 Obciążenie Rozważając kwestię spadku produkcji wody na wydłużenie czasu retencji pamiętać hydrauliczne sieciwpływu magistralno-rozdzielczej [m3/km/dobę] Rys. 3 Obciążenie hydrauliczne sieci magistralno‐rozdzielczej [m3/km/dobę] należy, że wielkość produkcji uwzględnia straty wody w układzie. A zatem zmniejszając poziom strat

wody (związanych z awaryjnością rurociągów), wpływamy jednocześnie na lokalne obniżenie parametrów Rozważając kwestię pracy wpływu spadku produkcji wody na wydłużenie czasu retencji pamiętać określenie dynamiki zmienności podstawowych hydraulicznych sieci takich jak prędkość przepływu. paMając na uwadze szeroko należy, że wielkość produkcji uwzględnia straty wody w układzie. A zatem zmniejszając poziom strat pojętą optymalizację pracy całego układu jest to zjawisko wielce pożądane. Warto jednak świadomie rametrów fizykochemicznych i biologicznych wody na lokalne obniżenie wody (związanych z awaryjnością wpływamy jednocześnie zarządzać siecią, ponieważ obok walki rurociągów), ze stratami wody priorytetowym zadaniem przedsiębiorstw parametrów hydraulicznych pracy takich jak przepływu.

Mając na z uwadze szeroko w zależności od obciążenia hydraulicznego i odległości zaopatrujących ludność w wodę jest sieci zapewnienie im prędkość bezpieczeństwa wynikającego użytkowania pojętą optymalizację pracy całego układu jest to zjawisko wielce pożądane. Warto jednak świadomie dostarczanej wody. Zgodnie z danymi opublikowanymi w bazie Water Industry Database (informacje od punktu początkowego na drodze transportu wody. zarządzać siecią, ponieważ obok walki ze pitnej stratami przedsiębiorstw zebrane od ponad 800 dostawców wody na wody całym priorytetowym świecie), średni zadaniem zalecany czas retencji zaopatrujących ludność wodę jest dopuszczalny zapewnienie 72 im [h]. bezpieczeństwa wynikającego z użytkowania wodnej wynosi 31 [h], a w maksymalny W dalszej części artykułu przestawione dostarczanej wody. Zgodnie z danymi opublikowanymi w bazie Water Industry Database (informacje zostaną wyniki prostych badań zrealizowanych na istniejącej sieci wodociągowej, których celem było Wyniki badań zebrane od ponad 800 dostawców wody pitnej na całym świecie), średni zalecany czas retencji Badania prowadzono na dopuszczalny próbach pobranych dwiewodnej wynosi 31 [h], a maksymalny 72 [h]. W dalszej części artykułu przestawione zostaną wyniki prostych badań zrealizowanych na istniejącej sieci wodociągowej, których celem było ma metodami:

• pobór bezpośrednio z węzłów hydrantowych zabudowanych na sieci wodociągowej za pośrednictwem stójki hydrantowej, • pobór z wewnętrznych instalacji wodociągowych (wytypowano posesje cechujące się równomiernym poborem wody na cele konsumpcyjne).

Pobierając próbki do badań wytypowano przyłącza wykonane z polietylenu, co wykluczyło wpływ materiału, z jakiego wykonano rurociąg, na ostateczne wyniki jakościowe wody w aspekcie obecności żelaza.

W celu określenia, która z technik pomiarowych jest bardziej miarodajna i obarczona mniejszym błędem porównano dwie techniki. Zdecydowano się na pobranie łącznie 40 próbek dla węzłów hydrantowych oraz przyłączy zasilających indywidualnych odbiorców. Dla zbadania stabilności wyników dokonano poboru wody w odstępie 5, 10 oraz 15 minut od momentu otwarcia hydrantów. Stójka hydrantowa w chwili pomiaru pracowała z wydajnością wynoszącą 0,2 l/s, a więc zaobserwowane zanieczyszczenia pochodziły

kierunek wod-kan 2/2018 11

T E M AT N U M E R U

I E k s p l oatac j a s i e c i w o d - k a n

RUROCIĄG A Średnica rurociągu Numer odcinka sieci Długość odcinka [m] [mm]/ Materiał P-1 4512 500 / żeliwo szare 1-2 2841 600 / żeliwo szare 2-3 2781 600 / żeliwo szare 225 / PCV – 64% 3-4 4649 150 / Żeliwo – 22% 110 / PCV – 14% Łącznie 14783 RUROCIĄG B Średnica rurociągu Numer odcinka sieci Długość odcinka [m] [mm]/ Materiał P-1 5046 160 / PCV 1-2 3446 110 / PCV 2-3 3147 100 / żeliwo szare Łącznie 11639 określenie dynamiki zmienności podstawowych parametrów fizykochemicznych i biologicznych wody Tab. 1 Zestawienie parametrów technicznych rurociągów A i B

w zależności od obciążenia hydraulicznego i odległości od punktu początkowego na drodze transportu wody.

RUROCIĄG A

Tab. 2 Wyniki badań Pole Odległość do Średnica Obliczenia wieku wody

powierzchni Przepływ wody następnego nominalna w rurociągach A i B Badania prowadzono na próbach pobranych dwiema metodami: za punktem Punkt punktu wodociągu za przekroju  pobór bezpośrednio z węzłów hydrantowych zabudowanych na sieci wodociągowej na [m3/h] pomiarowego punktem poprzecznego pośrednictwem stójki hydrantowej, [m] [mm] ] 2  pobór z wewnętrznych instalacji wodociągowych (wytypowano posesje, [m cechujące się równomiernym poborem wody na cele konsumpcyjne).

P 4512 500 0,196 130

1 2841 przyłącza wykonane 600 z polietylenu, 0,283 110

Pobierając próbki do badań wytypowano co wykluczyło wpływ materiału z jakiego wykonano rurociąg na ostateczne wyniki w aspekcie 2 2781 600 jakościowe wody 0,283 100 obecności żelaza. W celu określenia, która z technik pomiarowych jest bardziej miarodajna 3 4649 200/150/100 0,235 20 i obarczona mniejszym błędem porównano dwie techniki pomiarowe. Zdecydowano się na pobranie 4 łącznie 40 próbek dla węzłów hydrantowych oraz przyłączy zasilających indywidualnych odbiorców.

Dla zbadania stabilności wyników, dokonano poboru wody w odstępie 5, 10 oraz 15 minut od RUROCIĄG B momentu otwarcia hydrantów. Stójka hydrantowa w chwili pomiaru pracowała z wydajnością P 5046 150 0,070 15,00 wynoszącą 0,2 [l/s], a więc zaobserwowane zanieczyszczenia pochodziły tylko z hydrantu. Nie doszło do zerwania osadu z sieci wodociągowej, ponieważ w czasie 100 przeprowadzania 0,030 pomiarów, nie 1 3446 6,38 osiągnięto prędkości 1,0 [m/s], w rurociągu rozdzielczym. Wykazano, że czas otwarcia hydrantu ma 2 3147 100 0,030 3,14 bardzo duży wpływ na parametry jakościowe wody. Jedynie pH, barwa i przewodność elektryczna, 3 powyższy czynnik okazały się parametrami na które nie miał istotnego wpływu. Natomiast z każdą minutą liczoną od momentu otwarcia przepływu wody mętność, żelazo ogólne oraz liczba mikroorganizmów malała.

160 140 120 100 80

MĘTNOŚĆ [NTU]

60

ŻELAZO OGÓLNE [ug/l] LICZBA MIKROORGANIZMÓW PO 68 h [jtk]

40 20 0

5

10

15

czas otwarcia hydrantu [min]

Rys. 4 Zmienności parametrów wody pobieranej na węźle hydrantowym

Rys. 4

tylko z hydrantu. Nie doszło do zerwania osadu z sieci

Opierając się o powyższe dane uznano, że w dalszym toku badań uwzględnić należy jedynie Zmienności wodociągowej, ponieważ w czasie przeprowadzania próbki wody pobrane z przyłączy, dla których zapewniony jest cykliczny odbiór wody. Sporadycznie w parametrów wody pomiarów nie osiągnięto prędkości 1,0 m/s w rurociągu ciągu roku uruchamiane są węzły hydrantowe w ramach działań prewencyjnych prowadzonych przez pobieranej na węźle służby techniczne eksploatatora czy też straż pożarną, w związku z działalnością przeciwpożarową. rozdzielczym. Wykazano, że czas otwarcia hydrantu ma

hydrantowym

bardzo duży wpływ na parametry jakościowe wody.

Znaczne pogorszenie jakości wody generuje stagnacja wody w tak krótkim odcinku jaki Jedynie pH, barwa i przewodność elektryczna okazały stanowi odejście hydrantowe.

Dynamiczna zmienność badanych parametrów jest konsekwencją wypłukiwania nagromadzonych w węźle hydrantowym osadów.

Stąd wykorzystanie hydrantów do się parametrami, na które powyższy czynnik nie miał

istotnego wpływu. Natomiast z każdą minutą, liczoną od momentu otwarcia przepływu wody, mętność, żelazo ogólne oraz liczba mikroorganizmów malała.

Opierając się o powyższe dane uznano, że w dalszym toku badań uwzględnić należy jedynie próbki wody pobrane z przyłączy, dla których zapewniony jest cykliczny odbiór wody. Sporadycznie w ciągu roku

12 kierunek wod-kan 2/2018

Liczba podłączonych przyłączy [szt./km sieci] 0 0 0 193

Liczba podłączonych przyłączy [szt./km sieci] 96 53 56

Prędkość za punktem [m/h]

Przyrost wieku wody pomiędzy punktami [h]

Wiek wody narastająco [h]

663 389 353 235 -

0,00 6,81 7,30 7,88 19,78

0,00 6,81 14,11 21,99 41,77

214 213 105 -

0,00 23,58 16,18 29,97

0,00 23,58 39,76 69,73

uruchamiane są węzły hydrantowe w ramach działań prewencyjnych prowadzonych przez służby techniczne eksploatatora czy też straż pożarną, w związku z działalnością przeciwpożarową.

Znaczne pogorszenie jakości wody generuje stagnacja wody w tak krótkim odcinku, jaki stanowi odejście hydrantowe. Dynamiczna zmienność badanych parametrów jest konsekwencją wypłukiwania nagromadzonych w węźle hydrantowym osadów.

Stąd wykorzystanie hydrantów do celów analizy jakości wody w sieci nie pozwala na wiarygodne określenie jej stanu faktycznego. Zatem do kolejnego etapu doświadczenia wykorzystano jedynie próbki, które pozyskano z instalacji wewnętrznych.

Przeprowadzono badania dla dwóch znacznie zróżnicowanych ze względu na gęstość przyłączy [szt./ km sieci] i niezależnych odcinków sieci, a co za tym idzie – o odmiennym profilu rozbiorów godzinowych.

Pierwszy rurociąg (oznaczony jako A) jest fragmentem sieci magistralno-rozdzielczej w zakresie średnic DN100 – DN600 z przewagą rurociągów z żeliwa szarego. Drugim rurociągiem jest sieć rozdzielcza DN100-DN150 wykonana głównie z PCV. W tabeli 1 przedstawiono szczegółowe zestawienie materiałowe z uwzględnieniem długości.

przyłączy [szt./km sieci] i niezależnych odcinków sieci, a co za tym idzie – o odmiennym profilu rozbiorów godzinowych. Pierwszy rurociąg (oznaczony jako A) jest fragmentem sieci magistralno‐ rozdzielczej w zakresie średnic DN100 – DN600 z przewagą rurociągów z żeliwa szarego. Drugim rurociągiem jest sieć rozdzielcza DN100‐DN150 wykonana głównie z PCV. W tabeli 1 przedstawiono T E M AT N U M E R U I E k s p l o a t a c j a s i e c i w o d - k a n szczegółowe zestawienie materiałowe z uwzględnieniem długości.

Rys. 5 Wytypowane odcinki sieci wodociągowej – system GIS

Rys. 5 Wytypowane odcinki sieci wodociągowej – system GIS

W punktach oznaczonych na mapach (P, 1, 2, 3, powyższe określają jakościowo wodę przepływającą 4) oznaczono miejsca poboru próbek, które RUROCIĄG A wykona- przez układ znajdujący się w stanie pełnej sprawności i pracujący stabilnie. no tego samego dnia.Długość Zrealizowano doświadczenie technicznej Numer Średnica rurociągu [mm]/ Liczba podłączonych przyłączy Podczas badania wody pod kątem mikrobiologiczw zgodzie z wytycznymi dotyczącymi poboru oraz odcinka sieci odcinka [m] Materiał [szt./km sieci] transportu przeznaczonych do badań nym można było zauważyć P‐1 próbek wody 4512 500 / żeliwo szare 0 bardzo dynamiczny przylaboratoryjnych.

Wyliczenie czyli czasu rost liczby mikroorganizmów 1‐2 2841 wieku wody, 600 / żeliwo szare 0 w ostatnich odcinkach przepływu punktami, było rurociągów, więc tam, gdzie 2‐3 pomiędzy wyznaczonymi 2781 600 / żeliwo szare 0 występuje wysoka wartość czasu retencji wodnej.

Zatem kwestią 3‐4 kluczową. Posłużono się przy tym danymi 4649 225 / PCV – 64% 193 należy wnioskować, że to wiek wody jest najistotniejszym czynnikiem mającym z monitoringu sieci, które pozwoliły ustalić wielkość 150 / Żeliwo – 22% wpływ na nadmierny rozwój mikroorganizmów w sieprzepływu na pompowniach oznaczonych literką 110 / PCV – 14% P. Rozkład poziomu retencji (przytrzymania) wody ciach wodociągowych w przebadanym zakresie. SzczeŁącznie 14783 przez analizowany rurociąg otrzymano sukcesywnie gólnie zauważalne jest to dla ilości mikroorganizmów RUROCIĄG B zmniejszając przepływ początkowy wody o wielkość zidentyfikowanych po upływie 44 (temp. 360C) i 68 Numer Długość Średnica rurociągu [mm]/ Liczba podłączonych przyłączy rozbiorów na sieci. (w temp. 220C) godzin od momentu poboru próbek. odcinka sieci odcinka [m] Materiał [szt./km sieci] Dla rurociągu A wiek wody wyniósł nieco ponad Czas ten oczywiście nie jest wliczany do wielkości 5046 70 godzin. Wyniki 160 / PCV 96 okres przechowywania 40, a dlaP‐1 rurociągu B niespełna uzy- retencji wodnej. To jedynie 1‐2 3446 110 / PCV 53 skane w akredytowanym laboratorium poświadczają, próbek w określonych warunkach, konieczny do zre100 / żeliwo szare 56 że dużej2‐3 zmianie uległa3147 zwłaszcza mętność, poziom alizowania badań laboratoryjnych. Łącznie 11639 żelaza ogólnego, przewodność elektryczna oraz liczba Tab. 1 Zestawienie parametrów technicznych rurociągów A i B. mikroorganizmów.

W żadnej próbce nie stwierdzono Wnioski obecności bakterii z grupy coli oraz enterokoków.

PWiK Okręgu Częstochowskiego S.A. w Częstocho wodyW punktach oznaczonych na mapach (P, 1, 2, 3, 4) oznaczono miejsca poboru próbek, które Wiek czy też wpływ pozostałych czynników nie wie eksploatuje obecnie sieć wodociągową o łącznej wykonano tego na samego dnia.

Zrealizowano doświadczenie w zgodzie z wytycznymi dotyczącymi wpływają znacząco parametry takie jak pH czy bardługości 2429 km. Układ ma bardzo rozległy charakter 2 wa.poboru Natomiast jestprzeznaczonych podobnie (zasilany obszar to ok. 1000 kmWyliczenie ), toteż jedną z najoraz szczególnie transportu zauważalny próbek wody do badań laboratoryjnych. wieku ukierunkowany przyrost mętności, zawartości żelaza istotniejszych kwestii jest monitowanie parametrów oraz przewodności elektrycznej. Na początkowych pracy układu zarówno pod kątem strat wody, jak odcinkach badanych rurociągów odnotowano naj- również jej jakości. W oparciu o ww. przykłady możwyższy przyrost wartości wspomnianych parametrów, na zauważyć, że zawartość żelaza ogólnego, mętności związanych z największymi prędkościami przepływu. i przewodności elektrycznej zmieniają się w zależności Wnioskować można, że zwiększająca się asymilacja od prędkości przepływu wody, która z kolei nie ma zanieczyszczeń przez transportowaną wodę jest wy- znaczącego wpływu na liczbę obecnych w wodzie nikiem przyrostu prędkości liniowej. W odwrotnym mikroorganizmów. Czas retencji natomiast jest z nią przypadku, spadek prędkości przepływu potęguje powiązany jako czynnik niezbędny do przebiegu gromadzenie się zanieczyszczeń oraz tworzenie twar- procesów związanych z rozwojem mikroorganizmów. dych osadów. Na kilka dni przed rozpoczęciem, a także Poprzez budowę nowych lub przebudowę istniew trakcie poboru próbek, rurociągi nie były poddane jących odcinków sieci zmienia się układ dystrybucji płukaniu czy też innym zdarzeniom powiązanym ze wody. Wpływa to na jakość wody w wyniku zmian wzrostem prędkości przepływu (jak np. efekt zamknię- parametrów hydraulicznych. Już na wstępnym etapie cia i napełnienia sieci po awarii). Przyjęto, że wyniki tworzenia dokumentacji technicznej projektowanych

kierunek wod-kan 2/2018 13

T E M AT N U M E R U

1,5 [NTU]

Rys. 6 Zmienność poziomu wybranych wskaźników fizykochemicznych wody

I E k s p l oatac j a s i e c i w o d - k a n

1

Mętność A

0,5

Mętność B

0

P

1

2

3

4

[ug/l]

200 100

Żelazo ogólne A Żelazo ogólne B

0

P

1

2

3

4

[uS/cm]

550 450

250

Przewodność elektryczna B

P

1

2

3

4

150 Rys. 6 Zmienność poziomu wybranych wskaźników fizykochemicznych wody

[szt.]

100

Podczas badania wody pod kątem mikrobiologicznym można było zauważyć bardzo Liczba mikroorganizmów po 44 godzinach ‐ wodociąg A dynamiczny przyrost liczby mikroorganizmów w ostatnich odcinkach rurociągów, więc tam, gdzie 50 Liczba mikroorganizmów po 44 występuje wysoka wartość czasu retencji wodnej. Zatem należy wnioskować, że to wiek wody jest godzinach ‐ wodociąg B najistotniejszym czynnikiem mającym wpływ na nadmierny rozwój mikroorganizmów w sieciach 0 P 1 2 3 4 wodociągowych w przebadanym zakresie. Szczególnie zauważalne jest to dla ilości mikroorganizmów zidentyfikowanych po upływie 44 (temp. 36[0C]) i 68 (w temp. 22[0C]) godzin od momentu poboru 250 próbek.

200 Czas ten oczywiście nie jest wliczany do wielkości retencji wodnej. To jedynie okres przechowywania próbek w określonych warunkach, konieczny Liczba mikroorganizmów po 68 do zrealizowania badań 150 godzinach ‐ wodociąg A laboratoryjnych.

100 [szt.]

Rys. 7 Zmienności liczby mikroorganizmów w badanych próbkach wody

Przewodność elektryczna A

350

Liczba mikroorganizmów po 68 godzinach ‐ wodociąg B

50 0

P

1

2

3

4

Rys. 7 Zmienności liczby mikroorganizmów w badanych próbkach wody rurociągów uwzględnia się, zgodnie z przepisami, ko- wcześniej, doświadczenie zostało przeprowadzone nieczność zapewnienia dostaw wody dla najbardziej w warunkach normalnej pracy wodociągu, określając Wnioski niekorzystnych punktów sieci. Pomija się niestety rzeczywisty obraz parametrów wody dostarczanej do wpływ inwestycji na zmiany jakościowe wody powią- odbiorców. Przeprowadzając dalsze badania, należy us PWiK Okręgu Częstochowskiego S.A. w Częstochowie eksploatuje obecnie sieć wodociągową zane z czasem retencji i prędkością przepływu. Ponieważ talić, w jaki sposób stan sieci wodociągowej w momencie 2 o łącznej długości 2429 km. Układ ma bardzo rozległy charakter (zasilany obszar to ok. 1000 [km ]), ilości niekorzystne zmiany parametrów hydraulicznych do- rozpoczęcia badań wpływa na gradient przyrostu toteż jedną z najistotniejszych kwestii jest monitowanie parametrów pracy układu zarówno pod tyczą eksploatatora (a nie projektanta), to koniecznym mikroorganizmów w funkcji czasu retencji wody w wowydaje się opracowanie matematycznego modelu, który dociągu. Realny wzrost mikroorganizmów związany kątem strat wody, jak również jej jakości. W oparciu o w/w przykłady można zauważyć, że zawartość umożliwi wyznaczenie miejsc na sieci charakteryzująz wiekiem wody się może maskowany istniejący żelaza ogólnego, mętności i przewodności elektrycznej zmieniają w być zależności od przez prędkości cych się najwyższym czasem retencji wody. w przewodach biofilm.

Wobec powyższego, warto przepływu wody, która z kolei nie ma znaczącego wpływu na liczbę obecnych w wodzie roPrzedstawione wyniki badań wskazują na wyraźny zważyć zrealizowanie podobnego doświadczenia, lecz mikroorganizmów. Czas retencji natomiast jest z nią powiązany jako czynnik niezbędny do przebiegu trend rozwoju mikroorganizmów wraz z wiekiem wody przy wypłukanej sieci wodociągowej oraz ze wstępnym procesów związanych z rozwojem mikroorganizmów. i odległością od punku źródłowego. Jak wspomniano poborem próbek w punktach referencyjnych.

Poprzez budowę nowych lub przebudowę istniejących odcinków sieci zmienia się układ dystrybucji wody. Wpływa to na jakość wody w wyniku zmian parametrów hydraulicznych. Już na 14 kierunek wod-kan 2/2018 wstępnym etapie tworzenia dokumentacji technicznej projektowanych rurociągów uwzględnia się, zgodnie z przepisami, konieczność zapewnienia dostaw wody dla najbardziej niekorzystnych punktów