Modelowanie sposobem na oszczędzanie wody

Modelowanie

Woda – modelowanie hydrauliczne – oszczędzanie – optymalizacja to słowa klucze, które najczęściej pojawiają się w rozmowach z przedstawicielami branży wod-kan w ostatnich latach, w Polsce i na świecie. Niepewna i często trudna sytuacja na rynku energii i problematyka taryfowa wpływają znacząco na budżety przedsiębiorstw wodociągowo-kanalizacyjnych, a gdy dołożymy do tego brak stabilności w polityce krajowej i międzynarodowej to otrzymamy scenariusz na bardzo trudne czasy. Postaram się odpowiedzieć na pytanie, czy modelowanie i analizy mogą być pomocne w rozwiązywaniu bieżących problemów w branży.

Narzędzia modelowe mają wiele twarzy, szczególnie w aspekcie zarządzania przedsiębiorstwem wod-kan i oszczędzania wody jako cennego zasobu, jednak nie tylko w ujęciu ilościowym, ale również jakościowym. W odniesieniu do obiegu wody w mieście możemy ograniczyć się do trzech głównych obszarów.

Po pierwsze: modelowanie w wodociągach

Podstawowy zakres stosowania modeli hydraulicznych w obszarze sieci wodociągowej polega na obliczaniu przepływu i ciśnienia wody w przewodach. Analiza powyższych wyników, w odniesieniu do wysokości zasilanych wodą budynków, pozwala wskazać miejsca problematyczne i po wdrożeniu odpowiednich działań naprawczych może przynieść efekt w postaci redukcji strat wody w sieci.

W dobie cyfryzacji i wszechobecności terminu „big data” relatywnie proste jest bezkosztowe pozyskiwanie danych z numerycznych modeli pokrycia terenu, prezentujących bezwzględną wysokość wszystkich obiektów zlokalizowanych na danym obszarze (budynki, drzewa, mosty itd.). Wysokość każdego budynku w badanej strefie możemy modelowo porównać z minimalną wartością bezwzględną ciśnienia w węźle, z którego jest zasilany. Takie przetworzenie podstawowych wyników umożliwia ocenę przyjętych wartości (nastaw) ciśnienia i stwarza pole do optymalizacji. Redukcja ciśnienia o 2 – 3m H2O, w przypadku korzystnej struktury materiałowej w analizowanej strefie, przynosi wymierne efekty w redukcji wycieków.

Efektem ubocznym wprowadzonej korekty nastawy ciśnienia, może być redukcja zużycia energii elektrycznej przez agregaty pompowe zasilające obszar.

Po drugie: modelowanie – kanalizacja

Główną funkcją sieci kanalizacyjnej, niezależnie od jej rodzaju, jest transport ścieków, będących w większości mieszaniną wody i innych substancji. Z punktu widzenia przedsiębiorstwa wod-kan ważne jest utrzymanie jak najwyższej efektywności przepływów z uwzględnieniem wartości granicznych, które umożliwią skuteczną pracę oczyszczalni i ochronę jakości wód przed awaryjnymi zrzutami ścieków.

Modele hydrauliczne sieci kanalizacyjnych, już w zakresie podstawowych wyników symulacji (przepływ i napełnienie w kolektorach), pozwalają na identyfikację tzw. „wąskich gardeł” w sieci. Ich eliminacja przekłada się na zwiększenie efektywności transportu ścieków. Jednak dopiero globalne podejście do zarządzania w całym systemie daje wymierne efekty służące ochronie jakości wód poprzez np. zwiększenie retencyjności sieci i opóźnienie spływu. Mnogość rozwiązań technicznych samych urządzeń retencyjnych, możliwości wykorzystania istniejącej retencji sieci czy próba przyjęcia założeń związanych np. z intensywnością, rozkładem i prawdopodobieństwem opadu powoduje, że optymalny dobór rozwiązań jest trudny. Modele hydrauliczne umożliwiają prowadzenie analiz w różnych scenariuszach, co przekłada się na możliwość wyboru optymalnego rozwiązania z uwzględnieniem wielu celów, również ochrony jakości wód.

Zretencjonowana woda opadowa, przy uwzględnieniu ekologicznego podejścia do gospodarowania nią w mieście, może służyć chociażby do podlewania zieleni. Oszczędzamy w ten sposób zasoby wody pitnej, które zwykle są również wykorzystywane w celach ogrodniczych. W obliczu kryzysu wodnego i ostatnio występujących lat suchych, narzędzia i działania wspierające przedsiębiorstwa wod-kan w retencjonowaniu wody, powinny być powszechne.

Po trzecie: modelowanie – oczyszczalnia

„Bezpieczne” doprowadzenie ścieków do oczyszczalni niestety nie gwarantuje jeszcze realizacji procesów oczyszczania z uwzględnieniem optymalnych parametrów. Dostępne na rynku narzędzia modelowe umożliwiają zaawansowaną analizę procesów, optymalizację, a nawet nadzór w trybie rzeczywistym, tzw. real-time.

Wykorzystując podstawowe założenie modelowania, czyli możliwość weryfikacji odpowiedzi na pytanie: co by było, gdyby…, możemy w kolejnych próbach symulacji zweryfikować założenia, efektywność procesu oczyszczania, stosowania zasobów (dozowanych chemikaliów), wykorzystania i odzysku energii elektrycznej i cieplnej oraz reakcji na niepożądane sytuacje. Co więcej, dynamiczne procesy oczyszczania ścieków nierzadko wymagają podejmowania krytycznych decyzji w krótkim czasie. Tzw. cyfrowy bliźniak (digital twin) w odniesieniu do oczyszczalni ścieków docelowo służy wspomaganiu decyzji operatora poprzez ciągłe analizowanie danych z czujników i rekomendację optymalnych nastaw. Technologia ma bezpośrednie przełożenie na efektywność w aspekcie jakości wody zrzucanej do odbiorników, a zatem także poprawy jakości środowiska.

Ochrona zasobów wody zadaniem przedsiębiorstw

Wyzwaniem dla każdego przedsiębiorstwa wod-kan jest ochrona zasobów wody. Z pomocą przychodzi modelowanie, dzięki któremu możemy kontrolować obieg wody w mieście od ujęcia (czyli od momentu wydobycia jej z naturalnego obiegu wody w przyrodzie) aż po ponowne jej zwrócenie (po przeprowadzeniu efektywnych procesów oczyszczania). Wskazanie ochrony zasobów wody jako głównych zadań przedsiębiorstw wod-kan i realizacja strategii temu służących, korzystnie wpływa na ekonomiczne aspekty funkcjonowania zakładów, pozwalając uniezależnić się od czynników politycznych i rynkowych w przyszłości.

Podsumowując, niewątpliwie analizy modelowe mogą być pomocne w rozwiązywaniu bieżących problemów w przedsiębiorstwach wod-kan w wielu obszarach ich działalności i istniejących zobowiązań prawnych i konsumenckich. Dla sieci wodociągowej jest to przede wszystkim potencjał do zmniejszenia strat wody i energii. Modelowanie daje sieci kanalizacyjnej m.in. możliwość optymalizacji transportu ścieków, ale pozwala także na zwiększenie zdolności retencyjnej obszarów miejskich i efektywne zarządzanie wodami opadowymi, redukując ryzyko podtopień. Także w procesie oczyszczania ścieków narzędzia modelowe z powodzeniem wspierają bieżącą pracę operatorów oczyszczalni, optymalizując procesy pod względem energetycznym i biologicznym. Narzędzia te stają się coraz bardziej powszechne, a efekty ich wdrażania widoczne są w wielu przedsiębiorstwach wod-kan zaawansowanych w tym obszarze.

Używamy plików cookie, aby zapewnić najlepszą jakość korzystania z Internetu. Zgadzając się, zgadzasz się na użycie plików cookie zgodnie z naszą polityką plików cookie.

Close Popup
Privacy Settings saved!
Ustawienie prywatności

Kiedy odwiedzasz dowolną witrynę internetową, może ona przechowywać lub pobierać informacje w Twojej przeglądarce, głównie w formie plików cookie. Tutaj możesz kontrolować swoje osobiste usługi cookie.

These cookies are necessary for the website to function and cannot be switched off in our systems.

Technical Cookies
In order to use this website we use the following technically required cookies
  • wordpress_test_cookie
  • wordpress_logged_in_
  • wordpress_sec

Cloudflare
For perfomance reasons we use Cloudflare as a CDN network. This saves a cookie "__cfduid" to apply security settings on a per-client basis. This cookie is strictly necessary for Cloudflare's security features and cannot be turned off.
  • __cfduid

Odrzuć
Zapisz
Zaakceptuj

music-cover