Bevezetés. Diplomamunka. Hakstol Dávid. 1. A diplomamunka célkitűzése

Diplomamunka Hakstol Dávid

Bevezetés 1. A diplomamunka célkitűzése Cegléd vízellátását 11 db mélységi fúrt kút biztosítja. Ebből jelenleg 8 van üzemben, a többi tartalék. A jövőben, a városfejlesztési beruházásoknak köszönhetően több olyan létesítmény is megépítésre kerül, amely jelentősen befolyásolhatja a város jelenlegi ivóvízhálózatának hidraulikai viselkedését. Ilyen például a Cegléd északi részén épülő új ipari park, vagy a régi laktanya helyén épülő 4 emeletes panelházak. Ezeknek egy része már ma is használatban van. A feladat célja egyrészt a jelenlegi (2009) vízellátó rendszer állapotának, másrészt a távlati (2019), ipari és lakóparkkal kibővült város vízhálózatának hidraulikai felülvizsgálata. A megváltozott vízigények és rendszerkialakítás miatt javaslatot teszek a szükséges fejlesztésekre, rekonstrukciós beavatkozásokra. 2. Tervezési terület ismertetése Pest megye déli, délkeleti felének regionális központja Cegléd. A város területe a Gerje-Perje síkot és a Pilisi-Alpári homokhát északi részét érinti, a barna erdei talaj, a mezőségi csernozjom és a Duna-Tisza közi homok egyaránt megtalálható. Területe igen nagy, a magyar városok sorában a 13. helyen áll, mintegy 245 km2.

1. ábra Cegléd térkép -3-


Ennek ellenére igaz, hogy a város környéke sík jellegű, a 100 m-es tengerszintfeletti vonal áthalad a város határában, de néhány km-en belül a 120 m-es, és 90 m-es szintvonal is megtalálható. A városban a legmagasabb pont a Kálvária temetőben van (106 mBf.), a legmélyebb pont a Cigányszék-Süppedéki tó környékén (89 mBf).

2. ábra Cegléd belváros Cegléd éghajlata mérsékelten kontinentális, a szárazföldi és szibériai hatások kevésbé jellemzőek, az óceáni és mediterrán befolyások egyre markánsabban jelentkeznek. Februárban igen nagy, júniusban igen kicsi a hőingadozás, október 21-től április 17-ig fagyok várhatók Cegléd környékén - ennek mind mezőgazdasági, mind építészeti értelemben nagy jelentősége van. Az átlaghőmérséklet 10,7 C°, ettől a közigazgatási határon belül 0,4-0,9 C° eltérés lehetséges, az évi csapadékmennyiség 536 mm-es átlaga viszont igen nagy szélsőségeket takarhat, hiszen 1992-ben közel 35 %-kal kevesebb csapadék hullott, mint más években, de szélsőségesen vizes, belvizes évek is előfordultak az elmúlt 90 esztendőben. A Gerje-patak 1963-ban árvizet okozott, de azóta többször kiszáradt a nyári hónapokban.

A termál- és gyógyvíz kincs is jelentős Cegléd környékén, részben hasznosítva vagy a felhasználás tervezési szakaszában, nem kedvezőtlenek a város és a környező települések hidrotermikus adottságai. A felső pannon rétegek errefelé kb. 1000 m vastagságúak, amelyek 60-70 C°-os termálvizet képesek adni. A Vikuv törzskönyvek alapján itt 14 termálkút található, 30-68 C°-os vizet szolgáltatnak. Abony, Albertirsa, Dánszentmiklós, Tápiógyörgye, Tápiószentmárton, Törtel és Nagykőrös további 24 kútja jelzi, hogy bőséggel akad termálvíz ebben a régióban. -4-


3. ábra Ceglédi Aquapark Cegléd beépítetlen részeire a mezőgazdasági hasznosítás a jellemző, a szántók és a legelők, az ún. feketeföldön helyezkednek el. Régi hagyománya van a nyári tanyás gazdálkodásnak illetve a homoki részeken a szőlő- és gyümölcstermesztésnek. Öntözési lehetőség csak a kertészeti kultúrákban van, itt a csőkutak nagy száma segíti a hobbikertészeteket, gazdálkodókat, a Gerje-patak csak Ceglédbercelnél élteti a réteket. Cegléd DK-Pest megye jól megközelíthető városa a vasúti fővonalak (100-as és 120-as) találkozásánál és a 4-es számú főközlekedési útvonal mellett fekszik. Mivel beépített részei nagyjából kör alakúak, a település minden irányból jól fejleszthető.

-5-


4. ábra 100-as és 120-as vasúti fővonalak elágazása

Jelenlegi és távlati rendszerkialakítás 3. Meglévő rendszer ismertetése Cegléden város közműves vízellátása 1969-ben kezdődött. Azóta összesen 11 db mélyfúrású kút épült meg, amiből jelenleg 8 db üzemel. 2 kút a vízmű telepen belül helyezkedik el, ezekben 2-2 szivattyú található. A vízmű telepi 2 kút vízkezelésére vasmangántalanító rendszer került megépítésre, amely azonban jelenleg üzemen kívül van. Ennek oka később ismertetésre kerül. A 4 szivattyú közül az egyik képes direkt módon a hálózatba is dolgozni, vízkezelés nélkül. A kútsoron elhelyezkedő többi kút szivattyúja egyenesen a hálózatba termel. Az említett szivattyúk nem csupán Cegléd, hanem a közeli Budai úti térség vízellátását is biztosítják. Ezért a Budai úti részen a megfelelő nyomás biztosításához nyomásfokozó épült. A rendszer működését jelenleg 2 db nagy teljesítményű hálózati szivattyú biztosítja, amelyek a vízmű telepi medencéből továbbítják a vizet. A hálózati nyomást és a víz tárolását 1 db térszíni tározó, és 2 db víztorony biztosítja. A térszíni tározó lényegében egy 3 részből álló medence (össz. 3000 m3), amely a vízmű telepen található, a vas-mangántalanító után. A víztornyok közül az egyik Cegléd belvárosában található 600 m3-es vasbeton szerkezetű, csonkakúp alakú tározó, a másik pedig a Budai úti térségben található 50 m3-es acélszerkezetű hidroglóbusz. A rendszerben tehát 2 nyomászóna van. A jelenlegi rendszer működési elve a 8. ábrán, a magassági elrendezés a 9. ábrán látható. -6-


5. ábra Belvárosi víztorony

6. ábra Vízmű telepi térszíni tározó

-7-


Kútsor Vízműtelep

7. ábra Cegléd város ivóvízhálózatának helyszínrajza, a 2 nyomászónával

-8-


Jelen funkcionális séma

-9-


Magassági elrendezés, működési vázlat

- 10 -

Diplomamunka Hakstol Dávid Az elosztóhálózat nagy részét AC anyagú csövek alkotják, de előfordulnak KM-PVC, acél, és PE csövek is. A gerincvezetéket 300-400-as acél csövek alkotják, amelyek a kutaktól egészen a belvárosig terjednek.

10. ábra Vezetékhálózat átmérőviszonyai 3.1.

Vízbeszerzés, gépészet

Az előző pontban említett kutak, szivattyúk, nyomásfokozók adatait az 1. táblázat tartalmazza.

- 11 -


1. táblázat

- 12 -


11. ábra Vízműtelepi 1. sz. kút

12. ábra Vízműtelepi 13. sz. kút

- 13 -


13. ábra Hálózati szivattyúk

14. ábra Hálózati szivattyúk és zárjaik - 14 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 3.2.

Vízkezelés, tisztítótechnológia

Az alföldi mélyfúrású kutakra általánosan jellemző a magasabb vas és mangán tartalom. Ez a ceglédiek esetében azt jelenti, hogy a víz vastartalma a 0,2 mg/L-es, mangántartalma a 0,05 mg/L-es határérték környékére tehető (15. ábra). Azonban az üzemeltető mégis úgy döntött, hogy elindítja a vas-mangántalanító rendszer kiépítését. Ez a beruházás több ütemben valósult volna meg, azonban anyagi okokból csak az I. ütem épült ki. A gyakorlatban ez az jelentette, hogy a vízmű telepi 2 kút 4 szivattyúját a vas-mangántalanítóra kötötték rá, míg a többi kút (kútsor) egyenesen a hálózatra dolgozott. A keveredett víz hatására olyan vízminőségi romlás következett be, amely teljesen fölöslegessé tette a vas-mangántalanító kiépítését. A szakemberek rájöttek a problémára: A Fe2+ és a Mn2+ ionok oxidálásához használatos KMnO4 egy része kikerül a vas-mangántalanító rendszerből, majd az összeköttetés miatt keveredik a mélységi kutakból érkező „tiszta” vízzel. Innen ugyanaz az oxidációs folyamat játszódik le, mint korábban a szűrőben, csak éppen a hálózatban. Számos panasz érkezett a fogyasztóktól a vízcsapokon keresztül kifolyó kicsapódott, sárgás színű Fe(III) vegyület maradványokról, így meg is szűnt a vas-mangántalanító működése, jelenleg is üzemen kívül van. A technológiai folyamatábra a 17. ábrán látható.

Üzemelő kutak Fe2+ és Mn2+ tartalma 600 500 400 300

Fe2+ (µg/l)

200

Mn2+ (µg/l)

100 0 1

4

5

10/A

11

11/A

12

15. ábra Kutak vas-és mangántartalma

- 15 -

13


Üzemelő kutak NH4+ tartalma 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

NH4+ (mg/l)

1

4

5

10/A

11

11/A

12

13

16. ábra Kutak ammónium-ion tartalma A másik probléma az egyes kutaknál nagy koncentrációban előforduló ammóniumion (16.ábra). Látható, hogy a 11/A jelű és a 12 jelű kutak NH4+ tartalma a 0,5 mg/l-es határértéket lényegesen meghaladja. Azonban az Üzemeltető részemre bocsátotta az ÁNTSZ-nek küldött – tározókban és fogyasztóknál mért – vízmintavételi eredményeket. Az eredmények azt mutatják, hogy a fogyasztókhoz eljutó NH4+ tartalom mindenhol határérték alatt van, így az Üzemeltető nem alkalmaz ammónium eltávolítást, a koncentrációját szivattyúk be és kikapcsolásával szabályozza. A mérések alapján az is kimutatatható, hogy a közvetlen veszélyt is jelentő NO2- koncentráció szintén az egész településen kevesebb, mint 0,02 mg/l. Ebből tehát arra lehet következtetni, hogy a hálózat nem hajlamos a nitrifikációra. A magas NH4+ tartalom miatt a vízkezelésben időszakos klórozást alkalmaznak.

- 16 -


- 17 -


18. ábra A 4 db szűrőtartály egyike a hozzá tartozó gépészettel

19. ábra Vas-mangániszap ülepítő medence

- 18 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 4. Távlati rendszerkialakítás ismertetése A jelenlegi rendszerben több gyengepont is van. A legmelegebb nyári időszakokban (pl. 2007-es év) óracsúcs idején a látszólag nagy kapacitástartalék ellenére is határon volt az ivóvíz szolgáltatás, a víztorony rohamosan ürült. Ezen kívül a távlati kialakításban gondoskodni kell a jövőben építendő ipari és lakópark vízigényeivel megnövelt ivóvíz biztosításáról is.

20. ábra Távlati állapotban létesítendő ipari és lakópark A fentebbi problémák elkerülése végett, illetve a rendszer központosítása érdekében az Üzemeltető beavatkozást tervez. A cél az, hogy minden kút egységesen, direkt módon a vízmű telepi térszíni tározóba termeljen, majd onnan a hálózati szivattyúk nyomják a hálózatba a vizet. A tervezett, távlati kialakítás a 21. – 22. ábrán látható. Ezen beavatkozások után egy centralizált, jól ellenőrizhető, a technológiát is hasznosítani tudó rendszer jöhet létre. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a vízmű telep környékén a megfelelő tolózárak nyitásával – zárásával, illetve néhány méter új cső lefektetése után előáll az említett változat. A 23. ábrán látható a vízmű telep a jelenben, illetve a 24. ábrán a távlatban építendő 400-as vezeték megépítése után. Természetesen ez csak egy elvi megoldás a modell működése miatt, a valóságban pontos felmérésekre van szükség.

- 19 -


Távlati I. funkcionális séma

- 20 -


Távlati II. funkcionális séma

- 21 -


23. ábra A vízmű telepi csőhálózat a jelenben

- 22 -


24. ábra A vízmű telepi csőhálózat a távlatban Ennél a pontnál hiba lenne nem megemlíteni, hogy az Üzemeltetőtől kapott információim szerint a térszíni tározótól az elágazásig 150 KM-PVC cső található, ami a modell alapján már a jelenlegi terhelés alapján is túlterhelt, így a modellezés során 300-as átmérővel szerepel (rózsaszín, akárcsak a többi 300-400-as). Azonban a későbbiekben ismertetett vízigény változások, és rendszer kialakítás változások miatt ezt a vezetékszakaszt 400-as belső átmérőre kell cserélni. 4.1.

Vízgépészet

A vízgépészetet tekintve a távlatban először ugyanazon szivattyú típusokat vettem figyelembe, ezek pontos kielemzésére és a javasolt változtatások ismertetésére a későbbiekben kerül sor. Előirányzatként annyit, hogy a távlatban 2 változatra teszek javaslatot: Az első változatban a jelenlegi hálózati szivattyútípusok kerültek betervezésre nagyobb számban, a másik változatban több kisebb kapacitású hálózati szivattyú szolgáltatja a vizet. A kutak szivattyúit minden esetben cserélni kell a megváltozott emelőmagasságok miatt, ezt a távlati szivattyú kiválasztás után egy összesítő táblázatban mutatom be. 4.2.

Vízkezelési technológia

A megváltozott kialakítás miatt az NH4+ tartalom matematikai modellezésére elkészítettem egy közelítő, üzemállapotok szerint csoportosított keveredés számítást. Ez a 2. táblázatban látható. - 23 -


- 24 -


Keveredés számítás

- 25 -


- 26 -

Diplomamunka Hakstol Dávid A táblázat jól megmutatja, hogy a távlati kialakításban - feltételezve, hogy a kutak koncentráltan a vízmű telepre termelnek, és az adott üzemállapotnak megfelelő számú szivattyú üzemel – a kisebb vízfelhasználású időszakokban magasabb, időnként határérték feletti az ammónium-ion tartalom. A Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszéktől kért javaslat alapján, - feltételezve, hogy a rendszer továbbra sem lesz hajlamos a hálózati nitrifikációra, illetve a THM vegyületek továbbra sem lesznek kimutathatók – törésponti klórozást kellene alkalmazni. A Diplomamunkában nem kívánok többet a vízkezelési technológiával foglalkozni, hiszen a fő cél a hidraulikai vizsgálat, de fontosnak tartottam legalább ilyen szinten bemutatni az említett kérdéskört is.

Víztermelés, vízértékesítés, vízigények, vízmérleg 5. Víztermelési adatok Az Üzemeltető a rendelkezésemre bocsátotta a 2008-as év víztermelési adatait napi bontásban, a 2006-2009 időintervallum adatait havi bontásban, illetve a meghatározó időszakokat napiban, valamint az érintett napok műszaknaplóit.

Víztermelési adatok 200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0

2006-os év (m3) 2007-es év (m3) 2008-as év (m3) 2009-es év (m3)

25. ábra A fentebbi ábrán látható, hogy a kitermelt víz mennyisége néhány kivételtől eltekintve csökkenő tendenciát mutat az évek múltán. Ennek legfőbb oka feltehetően a csökkenő vízfelhasználás, illetve az egyre kevesebb hálózatból elszökő víz. A napi bontásokból meghatároztam az elmúlt 4 év Qdmax, Qdmin, és Qdátl értékeit. A 26. ábra jól szemlélteti, hogy a 2007-es kiugróan száraz év volt. Hosszú évek óta 2007. július 19.én volt a legnagyobb Cegléden a víztermelés. Az OMSZ adatai szerint több mint egy hétig - 27 -

Diplomamunka Hakstol Dávid nem volt csapadék, és a hőmérséklet minden nap meghaladta a 35°C-ot, a legmelegebb napokon elérte a 41°C-ot.

Víztermelés alakulása Kitermelt víz (m3/d)

8000 7000 6000 Qdátl

5000

Qdmax 4000

Qdmin

3000 2000 2006

2007

2008

2009

26. ábra A 2008. évi napi adatokat tekintve az értékek elég nagy ingadozást mutatnak, ennek oka egyrészről lehet a mérési pontatlanság, másrészről pedig a hétköznapitól eltérő hétvégi vízfelhasználási szokások. Az adatokat korrigálva, az alábbi felvett termelési görbét követte a város a 2008-as évben:

27. ábra A kutak, szivattyúk 2008. évi jellemző termelési adatait a 3. táblázatban láthatjuk.

- 28 -


2008-as víztermelés

- 29 -


- 30 -

Diplomamunka Hakstol Dávid Ezen termelési értékek és az üzemóraszámuk alapján meghatározhatunk ezekre a szivattyúkra egy átlagos kapacitási értéket. Ami a táblázatból kitűnik, az egyrészről az, hogy a hálózati szivattyúk kb. ugyanannyit dolgoznak, felváltva, ritkán van szükség egyszerre a kettőre. Másrészről pedig a 4-es szivattyú szinte 24 órában működik folyamatosan. A következő táblázatokban azt foglaltam össze, hogy a kút és szivattyúkapacitások miként változhatnak a jelenhez képest. A kutakat tekintve a tervezett azt jelenti, hogy a kút kapacitása elvileg mit bírna, a jelen pedig azt, hogy milyen a jelenlegi kapacitás a beépített, üzemelő szivattyú miatt. A távlati időhorizontban azt feltételeztem, hogy a kutak vízadó képessége a 10 év elteltével 5%-ot csökken. A hálózati szivattyúknál a jelenben 2 db, a távlati 1. esetben 3 db nagy kapacitású, a távlati 2. esetben 4 db kisebb kapacitású Grundfoss szivattyú található, napi 20 órás üzemmel számolva. Ezeknél nem számoltam kapacitáscsökkenéssel. A táblázatok értelmezéséhez hozzá tartozik, hogy jelenben a funkcionális kialakítás végett nem mondanak sok mindent az értékek, hiszen a kutak felől és a hálózati szivattyú felől is van betáplálás. Viszont a távlati horizontokban hasznosabbak az adatok, hiszen tudjuk, hogy 2019-re a kutak várhatóan 10700 m3-t tudnak naponta betermelni, míg a hálózati szivattyúk a beavatkozások után 10200 – 10500 m3 vizet képesek a hálózatba juttatni.

4. táblázat Kutak kapacitásai

5. táblázat Hálózati szivattyúk kapacitásai - 31 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 6. Vízértékesítés, veszteségek, β-tényező Az Üzemeltetőtől kapott adatok alapján a 28. ábrán mutatom be a víztermelés és vízértékesítés összefüggését az elmúlt 4 esztendőben. A különbözet adja a vízmű saját felhasználásából származó vizet (1600 – 2000 m3/hó), illetve a hálózati veszteségnek tekinthető vízmennyiséget. A hálózati veszteség folyamatosan csökkenőben van a településen, és az adatok alapján a csőhálózat nagyon jó állapotban van. A hálózati veszteség 2009-re kb. 13%-os, várhatóan ez maradni is fog (29. ábra). Az évszakos egyenlőtlenségi tényező (β) a jelen időhorizontban 1,18, viszont a 10 évre előre prognosztizált adatok szerint, és az egyre szélsőségesebb időjárási körülmények hatásait figyelembe véve a távlati időhorizontban 1,35-re vettem fel az értékét (30. ábra). A fajlagos vízfogyasztás a korábban emlegetett víztermelési adatokat követve folyamatosan csökken, az Üzemeltető véleménye szerint, és a helyi tapasztalatok alapján a fajlagos vízfogyasztás a 90 l/fő,d környékén fog állandósulni, így a távlatban ezt vettem alapul a számításban (31. ábra).

28. ábra Víztermelés – vízértékesítés

- 32 -


29. ábra Hálózati veszteségek alakulása

30. ábra β - tényező előre prognosztizálása

- 33 -

Diplomamunka

Fajlagos vízfogyasztás (l/fő,d)

Hakstol Dávid

125 121 117 113 109 105 101 97 93 89 85 2006

2007

2008

Idő (év) 31. ábra Fajlagos vízigények alakulása 7. Vízigények A vízigények meghatározásához a fentebb ismertetett paramétereken kívül lakossági adatokra van szükség. A következő táblázatban a KSH adatai vannak összefoglalva, a 2001.02.01.-én tartott népszámlálástól kezdve egészen a jelenig.

6. táblázat KSH népszámlálási adatok A táblázatból látható, hogy a lakosok száma 2005-ig emelkedett, majd utána csökkenő tendenciát mutat. Ezt az alábbi grafikonnal szemléltetem:

- 34 -

2009


32. ábra Lakos szám és fejlődési ráta alakulása A piros színnel jelzett polinom a lakos szám változását, a kék színnel jelzett a fejlődési ráta változását mutatja. A 2019-es évre prognosztizált értékeket az egyenes egyenletébe való behelyettesítés után kapjuk. Ezek alapján az előre vetített lakosság 37700 fő körül alakul. Nekünk igazából nem a teljes lakosságra van szükségünk, hanem csak azokra, akik a hálózati vizet használják. A 7. táblázatban látható, hogy a jelen időhorizontban 90,2 %-os az ivóvíz ellátottság aránya. Az Üzemeltető véleményét, és a település jellegét tekintve a távlatban 95%-os ellátottsággal számoltam. Ennek oka a település külső részein található olyan ingatlanok, illetve tanyák, amelyek saját kutakból oldják meg – várhatóan a jövőben is – az ivóvíz használatot.

- 35 -


7. táblázat Ivóvízzel ellátott lakosok aránya Összefoglalva tehát azok száma, akik a hálózati vizet használják a jelenben 34300 fő, a távlatban 35817 fő a lakosság csökkenésének ellenére is. Az alábbi ábra egy összesítő táblázat, amelyben az előzőekben megismert adatokkal számolva láthatjuk a település használati vízigényét a jelenben és a távlatban.

8. táblázat Települési vízigények bemutatása - 36 -


A fejlesztési területeknél az 5 m3/d,ha vízigényt szakirodalom alapján vettem fel. Látható, hogy a Qdátl vízigények a két időhorizontban gyakorlatilag megegyeznek. A veszteségekkel terhelt Qdmax vízigényekben azért látható mégis ekkora különbség, mert az évszakos egyenlőtlenségi tényező ingadozása egyre nagyobb a korábban bemutatott grafikon alapján. Így tehát a jelenben Qdmax esetén 5561 m3/d, távlatban 6370 m3/d vízbetáplálásra van szükség. 8. Tűzi-vízigények A tűzoltási vízigényeket a tűzcsapok elhelyezkedése alapján az egyes tűzszakaszokra 900 l/min, (15 l/s) határoztam meg. A távlatban épülő ipari és lakó park tűzi-vízigényét egységesen 3000 l/min-re vettem fel. A modellezés során megvizsgáltam néhány hidraulikailag érzékeny helyen fekvő tűzcsap, meglévő rendszerkialakítás melletti, maximálisan kiadható vízmennyiségét, illetve az ipari és lakó park tűzoltási lehetőségeit. 9. Vízmérleg A korábban már bemutatott kutak és hálózati szivattyúk termelési adatait, az adott rendszerkialakítást figyelembe véve, adott időhorizontban, összevetésre kerültek a szükséges betáplálni való vízigényekkel.

9. táblázat Vízmérleg A jelenben (2009) a 2 meglévő GR SP 160-3-AA hálózati szivattyúval, a távlati I.-ben ugyanebből a típusból 3 db-bal, míg a távlati II.-ben a kisebb kapacitású GR SP 120/3F-4 típusú szivattyúból 4 db-bal hajtottam végre a modellezést, így ezeknek a termelési értékei találhatók a táblázatban napi 20 órás üzemmel számolva. Most már látható, hogy jelenleg is és távlatban is van elegendő tartalék. Azonban ez csak akkor igaz, ha egy teljes napra (20 óra) nézzük a termelési adatokat. Mértékadó eset az óracsúcs esete, amely 8%-os óracsúcsot feltételezve a következőképp alakul:

- 37 -


10. táblázat Óracsúcs vízmérlege A rendszer kapacitás értékei az aktuális kialakításnak megfelelően, a szivattyúk órai kapacitásait kumulálva jöttek ki, míg a magastározó tartalék alatt azt értem, hogy a központi víztoronyban üzemrendtől függetlenül mindig biztosítani kell a táblázatban feltüntetett vízmennyiséget. Ez a szivattyúk tároló szintes szabályozásával lehetséges, de erre a későbbiekben még visszatérek. A tűzi-víz igények biztosítása végett határoztam meg ekkora össz. rendszer kapacitást. Fontos megemlíteni, hogy a távlati I.-ben a 3 szivattyú mellé, illetve a távlati II.-ben a 4 beépített szivattyú mellé legalább 1 szivattyúnak be kell kerülnie meleg tartalékként. Ez a tartalék szivattyú lesz a biztosíték arra, hogy a rendszer egy Qdmax óracsúcsban bekövetkezett tűzoltás esetén is biztonsággal üzemeljen, illetve a kiemelkedően száraz napokon (2007. júliusa) is biztonsággal kiszolgálja a lakosságot. Megjegyzés: A Vízmérlegnél nem számoltam bele a tartalék szivattyú kapacitását, azzal együtt a Távlati I. esetben 680 m3/h, a Távlati II. esetben 675 m3/h lenne a rendszer kapacitás (magas tározó tartalék nélkül).

Hidraulikai modellezés A hálózati modell előállítása a következők szerint történt: -

ÖKOVÍZ Kft.-től kapott Cegléd ivóvízhálózatának 2D-s AutoCAD állománya Strukturált adatbázis létrehozása PostgreSQL segítségével Adatbázis áttelepítése (bekötő vezetékek nélkül) HCWP 6.1.0.2 verziójú hidraulikai modellező programba (HydroConsult Kft.) Magassági adatok feltöltése csomópontokon digitális térkép segítségével

Megjegyzés: A modellezés során a kutakat nem fix betáplálással vettem figyelembe, hanem tároló szintes kapcsolással szabályoztam őket. Ezáltal nem a vízigényeknél kiszámolt Qdmax értéket adtam meg betáplálásként, hanem a Qmax* értéket állítottam be fogyasztásként (fogyasztás eloszlása szerint súlyozva, veszteség nélkül számolva). Ez általánosan igaz a teljes modellre!

- 38 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 10. Fogyasztások modellezése A fogyasztás modellezésénél meg kell határozni a fogyasztás helyét, a fogyasztás mennyiségét és annak napon belüli eloszlását. Ezért az Üzemeltető a rendelkezésemre bocsátotta a számlázási rendszer segítségével a 2008-as év ingatlanonkénti fogyasztási adatait. A napon belüli változásokat az Ipari park esetében nem vettem figyelembe, azaz egyenletes az eloszlás, míg a kommunális fogyasztás a lentebb ismertetett menetgörbe szerint lett felvéve. A modellben a házi bekötővezetékeket nem ábrázoltam, mert a vizsgálatnak nem ez volt a célja, de a koncentrált nagyfogyasztók a valódi helyükre kerültek, a bekötővezeték és a közcső csomópontján jelölve. A modellezés során több esetet vizsgáltam: Az első esetben minden 1 m3/d-nál nagyobb fogyasztót koncentrált fogyasztónak tekintettem, beleértve a panelházakat is, lakossági menetgörbe szerint. A koncentrált fogyasztók a tényleges helyükre kerültek a modellben. Ezután a megmaradt vízigényt kivontam a Qmax*-ból (a legmelegebb nap fogyasztási vízigénye), és ezt fogyasztási súlyszám alapján ráterheltem a hálózatra. A második esetben – a szakirodalmak ajánlása alapján – nem tekintettem a 100 m3/d alatti vízigényű ingatlanokat koncentrált fogyasztóknak (kivéve a lakó park). A teljes fogyasztást ráterheltem a hálózatra, vezetékhossz alapján. Az eredmények azt mutatták, hogy a két eset gyakorlatilag teljesen megegyezett, a sebességben és nyomásban is a második tizedes jegyben voltak néhol eltérések. Ebből arra lehet következtetni, hogy ekkora hálózat esetén, ilyen kevés tényleges nagyfogyasztó esetében hidraulikailag elhanyagolható a különbség az átlagosan 5-6 m3/d-os fogyasztású intézmények, és a kommunális fogyasztás között. 10.1.

Lakossági fogyasztás

A településrendezési tervek alapján és az Üzemeltetővel egyeztetve Cegléd város középfokú központnak minősül, amelynek óracsúcsát 8%-kal vettem figyelembe. Egy ilyen település fogyasztási görbéje látható a következő ábrán:

- 39 -


33. ábra A menetgörbe alátámasztására, az Üzemeltetőtől kapott grafikon alapján látható, hogy a mért hálózati fogyasztás jellegében követi a felvett fogyasztási menetgörbét, így valósághű értékeket kaphatunk a modellezés során.

34. ábra - 40 -


Koncentrált fogyasztás, nagyfogyasztók

Cegléden a közelmúltban több nagyobb ipari vagy mezőgazdasági fogyasztó volt, de ezek mára nincsenek üzemben. Azok a jelenleg is nagy koncentrált fogyasztók, mint pl. a Kórház, vagy a városi strand, külön kutakkal üzemelnek. Így ezekkel a modellben nem kellett foglalkozni. A távlati kialakításban megépülő ipari és lakóparkot a fentebb kiszámolt fogyasztási vízigényeket figyelembe véve, koncentrált fogyasztóként modelleztem, az ipari parkot 2, a lakóparkot 1 betáplálással.

35. ábra Ipari park fogyasztásának modellezése

36. ábra Lakó park fogyasztásának modellezése

- 41 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 11. Hidraulikai vizsgálat A vizsgálatokban a jelenlegi modell alapján meghatároztam a rendszer üzemviteli jellemzőit. Ezek alapján javaslatot tettem az üzemeltetéshez tartozó szükséges átalakításokra. A vizsgálatok során 6 fő kérdéskörrel foglalkoztam: -

jelenlegi rendszerkialakítás távlati rendszerkialakítás mindkét kialakítás tűzi-víz igényének kielégítésének megoldásai távlatban megváltozott funkcionális kialakítás miatti szivattyúk típusai csőhálózati jelleggörbék alapján vízkor számítás a különböző változatokban energetikai összehasonlítások az üzemrendek között

11.1.

-

-

Tervezési határértékek meghatározása

sebesség: 0,3 – 1,3 m/s között megfelelő, alatta pangó vízről beszélünk, felette rövid ideig tartható, de tartósan rongálhatja a szerelvényeket fajlagos nyomásveszteség: a legkedvezőbb 5 – 20 mvo/km között tartani, rövid ideig a 25 mvo/km is tartható (pl. tűzoltás esetén), de tartósan szintén rongálhatja a szerelvényeket, hiszen különösen nagy átmérőknél nagy nyomáslökéseket eredményezhet nyomás: alapvetően 20 – 60 mvo (2 – 6 bar) között kell tartani az értéket, de ez függ a terület beépítési viszonyaitól is. Az a szabály, hogy az adott nyomászónában lévő legmagasabb épület magasságánál legalább 10 m-rel (+ 1 bar) magasabb vízoszlop relatív nyomását kell biztosítani.

11.2.

Jellemző nyomásigények

Cegléd külvárosára jelenleg a családi házas beépítés jellemző maximum 2 szintes családi házakkal. Ehhez képest a belvárosi részben a 4 – 5 szintes emeletes házak a mértékadóak, de itt előfordulnak 11 szintes panelóriások is. A szintes családi házaknál kielégítő a 2 bar nyomás, a 4-5 szintes házaknál 2,5 – 3,0 bar a megfelelő, míg a 11 szintes paneloknál a nyomásigény 4,0 – 4,5 bar. A távlati kialakításban építendő lakóparkot a 4-5 szintes kategóriába soroltam be.

- 42 -

Diplomamunka Hakstol Dávid A következő ábrán látható egy összefoglaló térkép a meglévő és építendő övezetek jellemző nyomásigényeit bemutatva:

37. ábra Cegléd – nyomásigények 11.3.

Hidraulikai vizsgálat tematikái

A következő ábrákon a modellezés során használt tematikákat mutatom be a sebességet, fajlagos nyomásveszteséget, relatív nyomásokat vizsgálva. Általában a kisebb terhelésű területeknél a minimális sebességek a mértékadók, míg a túlterhelt területeknél a fajlagos nyomásveszteségek.

- 43 -


38. ábra Vizsgált hidraulikai szempontok tematikái 11.4.

Jelenlegi rendszerkialakítás

A jelenlegi rendszerben tehát 2 nyomászóna van, a hálózati szivattyúkon kívül a kutaktól is van betáplálás. A fogyasztásokat a korábban ismertetett módon, a 33. ábrán bemutatott fogyasztási menetgörbével vettem figyelembe. A legnagyobb fogyasztású nap szimulációs vizsgálatainak szélső értékeit a következő ábrák mutatják:

- 44 -


39. ábra Sebességek maximuma

- 45 -


40. ábra Nyomások maximuma

- 46 -


41. ábra Nyomások minimuma Az ábrák alapján megállapítható, hogy az áramlási sebességek csak a víztorony környékén, illetve a betáplálások és a víztorony között növekednek 0,3 m/s fölé. Ennek oka a hálózat túlzottan nagy hidraulikai szállítókapacitása. A nyomások a településen 3,0 – 4,0 bar között mozognak, ez alól kivétel a Budai úti rész, ahol lecsökkenhet 2 bar környékére, illetve a kutak – szivattyúk helyén 5 bar fölé emelkedhet. Ennek a kis nyomáskülönbségeknek az oka, hogy a terepben nincsenek nagy geodéziai szintkülönbségek, a víztorony magassága megfelelő, és a hidraulikai kapacitás felesleg miatt nincs nagy nyomásingadozás. A település központjában található világosabb színnel jelölt körzetben sok „nagyfogyasztó” (15 – 20 m3/d) található, ezért ezen a részen átlagosan 0,3 bar-ral alacsonyabb a nyomás, mint a környező területeken. 11.4.1. Üzemállapot vizsgálat (Qdmax esetén) A 42. ábrán láthatjuk az esti óracsúcsban számított eredményeket. A sebességek a település nagy részén 0,3 m/s alatt maradnak, a leginkább kiszoruló vezetékeknél azonban csak 0,1 – 0,2 m/s. A fő gerincvonala a hálózatnak szépen kirajzolódik, ez kék színnel jelenik meg, itt - 47 -

Diplomamunka Hakstol Dávid optimálisak a hidraulikai viszonyok. Látható, hogy a nyomásfokozó szivattyú hatására a szívóvezetékben és a nyomóvezetékben is megindul a vízmozgás (0,5 m/s). Nagy szárazság idején előfordulhat, hogy a két hálózati szivattyú egyszerre működik. Ilyenkor, a 43. ábrán látható módon, a rózsaszínnel jelzett szakaszokon a sebesség megközelíti a határértéket, de még elfogadható, 1,0 – 1,3 m/s tartományban mozog. A vízmű telepet tekintve megfelelőek a hidraulikai viszonyok, bár a 13. kútból érkező víz sebessége határérték környékén van, de viszonylag rövid szakaszról van szó. Amint korábban már említettem a medencétől kifelé vezető cső átmérője a modellezés során 300 mm-es belső átmérővel szerepel, és ezzel együtt is 1,3 m/s a sebesség nagysága, amikor egyszerre megy a 2 hálózati szivattyú. A tározók ill. a kutak közvetlen közelében alakulhatnak még ki viszonylag nagyobb sebességek, de ezek óracsúcsban sem haladják meg az 1,1 – 1,2 m/s értéket.

42. ábra Sebességviszonyok óracsúcs idején, 1 hálózati szivattyú üzemelésével

- 48 -


43. ábra Sebességviszonyok óracsúcs idején, 2 hálózati szivattyú üzemelésével

- 49 -


44. ábra Sebességek a vízmű telepen és környékén, 2 üzemelő hálózati szivattyú esetén A nyomások a település döntő részén 3,5 – 3,8 bar között vannak a modell szerint. A kieső részeken, végvezetékeken általában 3 bar környékén van a nyomás, a vízmű telep környékén közel 5 bar, míg a főgerinc mentén meghaladja a 4 bar-t. A Budai úti térséget figyelembe véve az átlagos nyomás 3 bar körül van, de egyes szakaszokon alig haladja meg a minimális 2 bar-t.

- 50 -


45. ábra Nyomások maximális fogyasztás idején A legnagyobb nyomások a legkisebb éjszakai fogyasztások és üzemelő hálózati szivattyúk mellett alakulnak ki. Ekkor a medence és a víztorony közötti szakaszon növekszik meg a sebesség, néhol megközelíti az 1 m/s –ot. A nyomások láthatóan emelkednek, átlagosan a teljes településen 0,3 – 0,5 bar körül, így a nyomásviszonyok 3,7 – 4,5 bar között alakulnak döntően. A kutak és nyomásfokozó szivattyú környékén meghaladja az 5 bar-t is.

- 51 -


46. ábra Éjszaka, minimális fogyasztás idején kialakuló sebességek

- 52 -


47. ábra Éjszaka, minimális fogyasztás esetén kialakuló nyomások

- 53 -


48. ábra Éjszaka, üzemelő hálózati szivattyúk mellett kialakuló maximális nyomások Mértékadó eset, amikor a tározók leürülnek, és ellátás csak a kutak ill. a hálózati szivattyúk felől van. Ekkor a nyomásviszonyok a 49. ábrán látható módon alakulnak. Ilyenkor általában 3,0 – 3,6 bar között van a nyomás, de a vízmű telepen előfordulhatnak rendkívül nagy, 7,0 – 7,5 bar nyomások is.

- 54 -


49. ábra Nyomásviszonyok a víztorony leürülése esetén Összességében tehát elmondható, hogy a településen a nyári óracsúcs idején is zavartalan az ellátás, megfelelőek a hidraulikai viszonyok, és nagy hidraulikai tartalék van. Ez az olyan kiemelkedően meleg nyári napokon is megfelelő, mint pl. a korábban említett 2007. év júliusában volt. A különböző üzemállapotokat összehasonlítva a legnagyobb nyomásingadozás 10 m körül alakul. A korábban bemutatott jellemző nyomásigényeket mindenhol ki lehet szolgálni. Határesetet képeznek azonban a 11 szintes panelok, hiszen ezeken a területeken a 4,0 – 4,5 bar helyett óracsúcsban alulról közelíti a 4,0 bar-t a nyomás. A víztorony leürülése esetén pedig ezeken a helyeken a nyomás 3,5 bar, azonban ez a legfelső szinteken nyomáscsökkenést okozhat a vízkivételi helyeknél. 11.4.2. Vízellátó rendszer szállító kapacitásának meghatározása Ezen vizsgálatban a kiadható legnagyobb vízigény nagyságát határozzuk meg. Ez a hálózatban kialakuló legnagyobb sebesség megállapításával határozható meg. Az 50. ábrán látható, hogy a jelenlegi hálózatkialakítás mellett, 10.000 m3/d vízigénynél csak a vízmű telepen éri el a sebesség az 1,3 m/s értéket. Emellett a hálózat kb. 1/4-énél a sebesség - 55 -

Diplomamunka Hakstol Dávid meghaladja a 0,3 m/s-ot. Megállapítható tehát, hogy a jelenlegi hálózati kapacitás kb. 10000 m3/d. Ezt a mennyiséget a meglévő hálózati szivattyúkkal és kútszivattyúkkal, jelen tározó kapacitásokkal képes ellátni az Üzemeltető.

50. ábra Kapacitás 10000 m3/d vízigény esetén A rendszer szállító és termelő kapacitását figyelembe véve, kisebb változtatásokkal kb. 12.000 m3/d vízigény szolgálható ki maximálisan a településen. Ezek a változtatások a következők: -

13. sz. kút tartalék szivattyúja a vízmű telepi tározó ürülése esetén 2,0 m-es szintkapcsolással üzemel Belvárosi víztoronyhoz bevezető acélcső bővítése 300-ról 400 mm-es belső átmérőre Vízmű telepen a medencétől kifelé vezető cső bővítése – a korábban általam feltételezett 300 mm-ről – 350 mm belső átmérőre Vízmű telepen a kutaktól (1. és 13.) a medencébe vezető csövek felbővítése 150 mm belső átmérőről 200 mm-re

- 56 -

Diplomamunka Hakstol Dávid -

-

A kútsoron található kutak bekötése a 400-as gerincvezetékbe 100 mm-es azbesztcement csővel történik, ezek átépítése szükséges 150 mm-es csőre (nem csupán hidraulikai szempontok, hanem elhasználódás miatt) A Széchenyi út – Köztáraság utca csomópontjában található Széchenyi úti 80 mm-es átkötés cseréje minimum 100 mm-re

51. ábra Kapacitás 12000 m3/d kapacitás esetén

- 57 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 11.4.3. Tűzi-víz igények kielégítésének vizsgálata Az egyes tűzcsapokra a mértékadó tűzi-víz igényeket 900 l/min (15 l/s) értékben határoztam meg. Ezen kívül a vizsgálat megmutatja, hogy a szükséges vízigény biztosítása mellett, mekkora a maximálisan kiadható vízmennyiség. Az 52. ábrán látható módon, 4 db hidraulikailag érzékeny helyen fekvő tűzcsapot vizsgáltam. Az ábrázolt tűzcsapok a valóságban is ezen a helyen vannak. Próbaként a belvárosi részen is modelleztem tűzcsapokat, de ott a nagyobb csőátmérők miatt többszörösen meghaladják az általam felvett tűzi-víz igényeket, így ezeket a Diplomamunkában nem mutatom be.

52. ábra Tűzi-víz kivételi helyek vizsgálata A tűzi-víz kivételnél a fajlagos nyomásveszteségeket vizsgáltam. Mivel a vízigény ebben az esetben rövid idejű, időszakos, ezért a megengedhető legnagyobb fajlagos nyomásveszteség 25 mvo/km.

- 58 -


53. ábra Tűzi-víz kivételek hatásai a tűzcsapok környezetében

Az ábrákon látható, hogy az 1,2 és 3 jelű tűzcsapok a hálózat egészen nagy szakaszára hatással vannak. A pirossal jelölt szakaszokon a fajlagos nyomásveszteség 23 -24 mvo/km. Ezen feltételek mellett az egyes tűzcsapokra jelen értékekben határoztam meg a vízkivételi lehetőséget: -

Tűzcsap 1 : 15 l/s Tűzcsap 2 : 25 l/s Tűzcsap 3 : 30 l/s Tűzcsap 4 : 20 l/s

A szimuláció során jelenlegi rendszerkialakítás mellett a víztorony kapcsolási szintjét 2,0 mben határoztam meg, havária esetén ez a víztartalék, illetve a vízmű telepen a második hálózati szivattyú beindítása elegendő ahhoz, hogy a tűzoltáshoz szükséges vizet óracsúcsban is biztosítsa. Összegezve tehát elmondható, hogy a településen a tűzi-víz igények kiszolgálása jól megoldott, a modell szerint mindenhol kivehető a minimális, 15 l/s vízigény. Mivel a vízkivételek általában nagyobb szakaszokra is hatással vannak, ez az Üzemeltető számára azt jelenti, hogy a hálózat tűzcsapokról való mosatása, tisztítása hatékony lehet.

- 59 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 11.4.4. Üzem szimulációs vizsgálat A szimuláció során két szivattyúzási rendet alkalmaztam. Az első az ún. normál menetrend, amelyben a hálózati szivattyúk tározó szintes szabályozással működnek. A második esetben a minimális energia felhasználás volt a cél, így ebben az esetben az energetikailag olcsóbb időszakokban történik a szivattyúzás.

11.4.4.1. Normál szivattyúzás esetén a modellezést a következő feltételezésekkel végeztem:

-

Vízmű telepi tározóba a kutak 2 m-es alsó szintkapcsolással termelnek (Medence szabályoz) Cegléd belvárosi víztoronyba a hálózati szivattyúk és kutak a prioritási szintjüknek megfelelő kapcsolási szinttel termelnek (Belvárosi víztorony szabályoz) Budai úti nyomásfokozó 1m-es alsó kapcsolási szinttel üzemel (Budai úti víztorony szabályoz) Modellezés kezdetén (0 h-kor) a tározókban lévő vízmennyiséget Qdmax napján a műszaknaplóból vettem fel (vízmű telepi medence: 3,75 m, belvárosi víztorony: 4,50 m, Budai úti víztorony: 3,00 m)

Ebben az esetben a következő ábrákon látható módon alakul a tározók vízforgalma:

54. ábra Cegléd belvárosi víztorony vízszint változása

- 60 -


55. ábra Budai úti víztorony vízszint változása

56. ábra Medence vízszint változása A vízmű telepi medence vízforgalmának változása kiegyenlített, 2,0 m-es szint alsó kapcsolási szinttel beindul az 1. és 13. kút, és pótolja a vízmennyiséget. Érdekesség, hogy jelen állapotban elegendő az 1 db hálózati szivattyú is, a másik szivattyú nem kapcsolt be a modellezés során, amit az Üzemeltetőtől kapott műszaknapló is igazol. A Budai úti nyomásfokozó Qdmax idején is elegendő, ha háromszor bekapcsol. Itt fontos megemlíteni, hogy az előző pontban meghatározott 3. Tűzcsapnál csak hálózat hidraulikai szempontok alapján vehető ki mindig a 30 l/s-os vízigény, mert ez a mennyiség csak akkor biztosítható ténylegesen, ha a Budai úti tározó tele van. Viszont óracsúcsban bekövetkezett tűz idején, 1,0 m-es alsó kapcsolási szinttel, és a Budai úti nyomásfokozó beindulásával egyidejűleg is csak 15 l/s tűzi-víz igény szolgálható ki.

- 61 -


57. ábra Vízmű telepi hálózati szivattyú

- 62 -


58. ábra Budai úti nyomásfokozó Összességében elmondható erről az üzemrendről, hogy a medence, magas tározók és szivattyúk egyaránt nagy tartalékkal rendelkeznek, amellyel a tűzi-víz kivétel még csúcsidőben is megoldható, viszont drágább energia idején is szükség van szivattyúzásra.

11.4.4.2. Minimális energia felhasználás esetén a következő feltételezésekkel éltem:

-

Előző eset utolsó pontja, amely a kezdeti vízszinteket jelenti változatlan A hálózati szivattyúk nem szintkapcsolással működnek, hanem időkapcsolással az energiafelhasználás szempontjából olcsóbb (0-8 h, 14-18 h, 21-24 h) időszakokban A Budai úti nyomásfokozó továbbra is szintkapcsolással működik

- 63 -


59. ábra Belvárosi víztorony vízszint változása

60. ábra Budai úti víztorony vízszint változása

61. ábra Medence vízszint változása A magas tározók és a medence kapacitása is szinte teljesen ki van használva, a vízszint a csúcsidőkben kritikus szintre csökkenhet. Ez hálózatüzemeltetés szempontjából nem biztonságos.

- 64 -


62. ábra 1. Hálózati szivattyú

- 65 -


63. ábra 2. Hálózati szivattyú Itt látható, hogy napi 13 h hálózati szivattyúzással is lehet működtetni a rendszert, ami ráadásul az olcsóbb időszakba esik. Ez azonban a kútszivattyúk számára jelent többletterhelést. Olyan megoldásra nincs lehetőség, hogy a hálózati szivattyúk és a kútszivattyúk is csak „völgyidőszakban” üzemeljenek, mert nem áll rendelkezésre akkora térfogat tartalék a magas tározóban. Ennek az üzemrendnek a látszólagos olcsósága ellenére az a hátránya, hogy a víztoronyból csúcs időben nem lehet biztosítani a szükséges tűzi-víz igényeket, illetve a víztorony szintje kritikus szintre is lecsökkenhet. Megjegyzés: Üzemrendtől függetlenül elmondható a jelenlegi rendszerről, hogy a vízmű telepi térszíni medencének nagy a tehetetlensége, azaz jelen feltételek mellett lassan töltődik és ürül a nagy térfogata miatt. Ezt mindenképpen érdemes kihasználni a távlati kialakítás során. A kutak bekapcsolási sorrendjét a szintkapcsolásokon túl a kutak prioritási szintjei szabályozzák. A prioritási szintek hidraulikai, energetikai, vízminőségi szempontok alapján - 66 -

Diplomamunka Hakstol Dávid lettek meghatározva. Ezek alapján a jelenlegi rendszerben a következő prioritási szintjei vannak az egyes kutaknak/szivattyúknak: -

1. kút – 1. prioritás 13. kút – 2. prioritás 4. kút – 1. prioritás 5. kút – 7. prioritás 10/A 1. kút – 3. prioritás 10/A 2. kút – 8. prioritás 11. kút – 5. prioritás 11/A. kút – 6. prioritás 12. kút – 2. prioritás Hálózati szivattyú 1. – 4. prioritás Hálózati szivattyú 2. – 9. prioritás

- 67 -


Távlati rendszerkialakítás

A távlati rendszerkialakítás során szintén marad a 2 nyomászóna, és a jelenben is alkalmazott fogyasztási menetgörbe. Azonban a rendszerkialakításban a korábban bemutatott módon jelentős változtatások történtek. Egyrészt megjelent az ipari és lakópark, mint koncentrált nagyfogyasztó, másrészt minden kút szivattyúja a vízmű telepi térszíni tárolóba termel, majd a hálózati szivattyúk onnan nyomják a hálózatba a vizet. A következő ábrákon a távlati rendszerkialakítás szimulációs vizsgálatainak szélső értékeit mutatom be:

64. ábra Sebességek maximuma A távlati kialakítás 2 változata között a sebességekben elhanyagolható a különbség, az előző ábra jól szemlélteti az áramlási sebességek eloszlását mindkét esetben. A szállító kapacitás valamivel jobban ki van használva, mint a jelenben, nagyobb a 0,3 m/s feletti vezetékek aránya, és a vízmű telep környékén 1 m/s körüli sebességek jellemzők. A minimális sebességek éjszaka fordulnak elő, de ezek mind jelenben, mind a távlati kialakításokban szinte a teljes hálózaton 0,3 m/s alatt maradnak, kivéve a vízmű telep és a belvárosi víztorony közötti részt, illetve a fő gerincvonalakat. - 68 -


65. ábra Nyomások minimuma 3 db GR SP 160-3-AA hálózati szivattyú esetén

- 69 -


66. ábra Nyomások minimuma 4db GR SP 120/3F-4 hálózati szivattyú esetén

- 70 -


67. ábra Nyomások maximuma A legnagyobb nyomások tekintetében nincs különbség a két távlati változat között. Ami igazán szembetűnő, az a minimális nyomások vizsgálata a két változat között. Látható, hogy a 3 szivattyúval működő Távlati I. esetben egészen nagy területen alacsonyabb a nyomás (igaz, csak 0,1 – 0,2 bar-ral), mint a 4 szivattyúval működő Távlati II. esetben. 11.5.1. Üzemállapot vizsgálat (Qdmax esetén) A jelen állapottal összehasonlítva a távlati rendszerkialakítás hidraulikai viszonyait, szembetűnő különbség csak a vízmű telep környékén van. Ahogyan az alábbi ábrán látható, a sebességviszonyok továbbra is jórészt 0,3 m/s alatt maradnak. A kútsorról beérkező fő gerincvezetékben ugyan megnövekedett a sebesség, de továbbra is az elfogadható kategóriában van.

- 71 -


68. ábra Sebességviszonyok óracsúcsban, minden hálózati szivattyú üzemben

- 72 -


69. ábra Vízmű telep sebességviszonyai óracsúcsban A modellezést a következő feltételezésekkel, és egyben fejlesztési javaslatokkal végeztem: -

Vízmű telepen a medencétől kifelé vezető cső bővítése – a korábban általam feltételezett 300 mm-ről – 400 mm belső átmérőre Vízmű telepen a kutaktól (1. és 13.) a medencébe vezető csövek felbővítése 150 mm belső átmérőről 200 mm-re A kútsoron található kutak bekötése a 400-as gerincvezetékbe 100 mm-es csővel történik, ezek átépítése szükséges 150 mm átmérőre (elhasználódás miatt is)

A megnövekedett vízhozamok oka a megnövekedett vízigények. A vízmű telepi tározótól kifelé vezető cső átmérőjét azért kell nagy mértékben növelni, mert a beépítendő 3 ill. 4 szivattyú jóval nagyobb vízhozamot képes produkálni, mint a jelenleg maximálisan működő 2 db hálózati szivattyú. A nyomásokat vizsgálva, átlagosan 0,1 – 0,2 bar-os csökkenés tapasztalható a településen a jelenhez képest. A vízmű telepen a mértékadó nyomásszint 4,5 bar körül alakul, míg a kutaknál a lecsökkent emelőmagasság igény miatt alacsony, 1 bar-nál is kisebb nyomás lép fel. - 73 -


70. ábra Nyomások óracsúcs idején

- 74 -


71. ábra Nyomások éjszakai üzem idején Mivel összességében csak jelentéktelen nyomáscsökkenés tapasztalható a jelenhez képest, így a nyomásviszonyok továbbra is megfelelnek az egész településen, kivéve a jelen vizsgálatánál említett 11 szintes panelok esetében előforduló esetleges problémát. Az építendő lakópark helyén a biztosítandó nyomás min. 2,5 bar lenne (ha 5 szintes beépítéssel számolok), viszont a rendszer a 4 bar-t is biztosítani tudja a térségben. 11.5.2. Tűzi-víz kivételének vizsgálata A vizsgálat kimutatta, hogy a jelenben megvizsgált tűzcsapok helyén a távlatban nincs jelentős változás, szinte teljesen ugyanazt a vízmennyiséget tudjuk a tűzcsapokon kivenni, amiket a korábbi vizsgálatok során megállapítottam. Az ipari és lakó park tűzi-víz igényének kielégítését a következő feltételezésekkel végeztem: -

Vízigény külön – külön: 3000 l/min Mindkét esetben a 3000 l/min hálózatról biztosítandó tűzcsapokról (nem szükséges tűzi-víz tározó) - 75 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 11.5.2.1.

Ipari Park ellátása

72. ábra Ipari park tűzi-víz ellátása Az említett tűzi-víz igény 4 db tűzcsapról, az ábrán látható módon biztosítható. A tűzcsapok telepítésén kívül nincs szükség hálózati változtatásra. A fajlagos nyomásveszteségek és sebességek mindenhol az elfogadható határértékeken belül maradnak, ha a kijelölt helyekre telepítik a tűzcsapokat. A modellezés során ezekkel összesen 3600 l/min vízigény szolgálható ki. 11.5.2.2. Lakó Park ellátása A jelenlegi kialakítás szerint a lakó park ellátása egy 150 mm-es vezetékről történik, ami egy végvezeték. Mivel ezen keresztül nem lehet kielégíteni a 3000 l/min oltási vízigényt (fajlagos nyomásveszteségek már 2 tűzcsap esetén is meghaladják az 50 mvo/km-t), ezért a lakó park tűzi-víz igényét az alábbi változtatásokkal tudjuk biztosítani:

73. ábra Jelenlegi kialakítás a lakó park környékén

- 76 -


74. ábra Szükséges változtatások a hálózatban -

A pirossal jelölt szakaszon új vezeték épül, 150 mm belső átmérővel (javaslat: D 160 KPE-P10) A zölddel jelölt szakasz bővítése 150 mm-ről 200 mm belső átmérőre (javaslat: DN 200 GÖV) Az ábrán feltüntetett 4 db föld feletti tűzcsap telepítése a kijelölt helyekre

Ezen változtatások után a következő eredményeket kapjuk:

75. ábra Fajlagos nyomásveszteségek

- 77 -


76. ábra Sebességek A fajlagos nyomásveszteségek mindenhol megfelelnek, a legkritikusabb szakaszokon sem éri el a 25 mvo/km-t. A sebességeket tekintve 2 szakasz van, ahol éppen meghaladja az 1,5 m/sot, viszont időszakos vízkivétel révén, ez jelen esetben elfogadhatónak minősül. A következő ábrán az előző megoldás egy másik lehetséges alternatíváját mutatom be:

77. ábra Változtatások a hálózatban 2. -

Az alsó pirossal jelölt szakaszon az előző megoldáshoz hasonlóan új vezeték épül 150 mm belső átmérővel A felső pirossal jelölt szakaszon új vezeték épül 200 mm belső átmérővel A zöld színnel jelzett szakasz felbővítése 100 mm-ről 150 mm belső átmérőre - 78 -


78. ábra Fajlagos nyomásveszteségek

79. ábra Sebességek Ennél a megoldásnál a sebességek és a nyomásveszteségek is mindenhol határérték alatt vannak. A szükséges tűzoltási vízmennyiség (3000 l/min 2 órán keresztül, azaz 180 m3/h) biztosításának vizsgálatát a szimuláción belül fogom bemutatni a következő pontban.

- 79 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 11.5.3. Szimulációs vizsgálat A szimulációs vizsgálatok során – mint korábban említettem – 2 változattal számoltam. Az első változatban 3 db GR SP 160-3-AA szivattyú, a másodikban 4 db GR SP 120/3F-4 szivattyú nyomja a hálózatba a vizet a medencéből.

11.5.3.1. 3 üzemelő szivattyú esete:

-

A modellezés kezdete 0 h, a víztorony és a medence kezdő szintje a jelenhez hasonlóan 4,5 m, ill. 3,75 m A kútsoron lévő kutak 1,0 – 5,2 m-es szintkapcsolás között termelnek a medencébe prioritásuktól függően (Vízmű telepi medence szabályoz) A Budai úti nyomásfokozó továbbra is 1,0 – 4,0 m-es szintkapcsolással üzemel (Budai út víztorony szabályoz) A hálózati szivattyúk alsó kapcsolási szintje rendre 3,75 m, 3,25 m, 2,75 m (Ceglédi víztorony szabályoz)

80. ábra Belvárosi víztorony vízszint változásai A víztorony a fenti kapcsolási szinteket használva nagy tartalékkal rendelkezik, amely biztonságos üzemeltetést eredményez. A reggeli óracsúcsban a legkritikusabb a szint, de így is ki tud szolgálni több mint 200 m3-es vízmennyiséget. Ez az óracsúcsban bekövetkező tűzoltási vízigényhez (180 m3/h) elegendő.

- 80 -


81. ábra Budai úti víztorony vízszint változásai A Budai úti víztorony kis térfogata miatt (50 m3) a megnövekedett vízigények miatt gyorsabban ürül, ezért a nyomásfokozónak napi 3-szor is be kell kapcsolnia.

82. ábra Vízmű telepi térszíni tározó vízszint változásai A vízműtelepi medence is nagy tartalékkal rendelkezik (kb. 800 m3), ezért havária esetén (belvárosi víztorony leürül) tartalék szivattyú segítségével biztosítani tudja óracsúcsban is a tűzoltási vízigényt.

- 81 -



- 82 -



- 83 -


85. ábra 3. Hálózati szivattyú A fentebbi ábrákból is látszódik, hogy a 3 GR SP 160-3-AA hálózati szivattyú képes normális körülmények között biztosítani a település vízigényét. Az első hálózati szivattyú szinte teljes nap üzemel (kb. 20 órát), a második 13-14 órára kapcsol be naponta, míg a harmadik csak a reggeli és esti óracsúcs környékén segít rá a termelésre.

- 84 -


86. ábra Budai úti nyomásfokozó Összességében tehát megállapítható erről az üzemrendről, hogy jól kézben tartható módon üzemeltethető, nagy tartalékokkal rendelkezik. Megjegyzések: -

4 db GR SP 160-3-AA kerül beépítésre, amelyből az egyik csak tartalékként funkcionál, 3 pedig a fenti kapcsolási szintekkel üzemel Óracsúcsban is biztosítható a tűzoltási vízigény a belvárosi toronyból a 3,75 m, 3,25 m, 2,75 m-es alsó kapcsolási szintekkel Ha óracsúcsban a víztorony leürül, akkor a tűzoltási vizet a medencéből lehet biztosítani a 4. hálózati szivattyú beindításával 50 l/s teljesítménnyel, a kutak alsó kapcsolási szintje a prioritásuktól függően 1,0 m – 3,0 m között van

- 85 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 11.5.3.2. 4 üzemelő szivattyú esete: -

A modellezés kezdete 0 h, a víztorony és a medence kezdő szintje az előző esethez hasonlóan 4,5 m, ill. 3,75 m A kútsoron lévő kutak 1,0 – 5,2 m-es szintkapcsolás között termelnek a medencébe prioritásuktól függően (Vízműtelepi medence szabályoz) A Budai úti nyomásfokozó továbbra is 1,0 – 4,0 m-es szintkapcsolással üzemel (Budai út víztorony szabályoz) A hálózati szivattyúk alsó kapcsolási szintje rendre 4,00 m, 3,50 m, 3,00 m, 2,50 m (Ceglédi víztorony szabályoz)

87. ábra Belvárosi víztorony vízszint változásai Ebben az esetben is megfigyelhető, hogy a víztorony kb. 200 m3-es tartalékkal rendelkezik a reggeli és esti óracsúcsban egyaránt. A Budai úti víztorony szabályozásában nem történt változás az előző esethez képest, így azt nem mutatom be még egyszer.

88. ábra Vízműtelepi térszíni tározó vízszint változásai - 86 -


A medence az előző esethez hasonlóan kb. 800 m3-es tartalékkal rendelkezik óracsúcsban, amit akár tűzoltási esetére is fel lehet használni a tartalék szivattyú beindításával.


- 87 -



- 88 -



- 89 -


92. ábra 4. Hálózati szivattyú A fenti ábrákon látható, hogy 4 üzemelő szivattyú esetén hogyan oszlik meg a víztermelés. Nincs nagy különbség a 3 szivattyús esettel, itt a 3. és 4. szivattyú kapcsol be óracsúcs környékén. Megjegyzések: -

5 db GR SP 120/3F-4 kerül beépítésre, amelyből az egyik csak tartalékként funkcionál, 4 pedig a fenti kapcsolási szintekkel üzemel Óracsúcsban is biztosítható a tűzoltási vízigény a belvárosi toronyból a 4,00 m, 3,50 m, 3,00 m, 2,50 m-es kapcsolási szintekkel Ha óracsúcsban a víztorony leürül, akkor a tűzoltási vizet a medencéből lehet biztosítani a következőképp: 3. és 4. szivattyú nincs teljesen kihasználva óracsúcsban, képes nagyobb teljesítményre (40 l/s) 5. tartalék szivattyú beindul 40 l/s-os teljesítménnyel

- 90 -

Diplomamunka Hakstol Dávid Összefoglalás: A tározógörbék jellegét összehasonlítva a két távlati esetben, látható, hogy a kisebb teljesítményű szivattyúk hatására „nagyvonalúbb” a vonalvezetés. Lassabban, jobban elhúzódva, kiegyenlítettebben töltődik a torony és ürül a medence, nincsenek benne akkora „kiugrások”, csúcsok mint 3 nagyobb teljesítményű szivattyúnál. Ez a hálózatnak is kedvez, hiszen a szivattyú beindulásakor nem lesznek akkora nyomáslökések, nyomás ingadozások ha kisebb teljesítményű szivattyúkat alkalmazunk. 11.6.

Szivattyúk kiválasztása

A település vízellátásának működési elvét tekintve, a szivattyúválasztás szempontjából 3 zónáról beszélünk a távlati kialakításban (jelenben 2). Az első zóna a kutaktól a medencéig tart, a második zóna a hálózati szivattyúktól a belvárosi víztoronyig, a harmadik zóna a Budai úti nyomásfokozótól a Budai úti víztoronyig. A távlati rendszerkialakításnak köszönhetően, ez eddig a víztoronyba termelő kutak a vízmű telepi medencébe fognak termelni, ez már önmagában is jelentős emelőmagasság különbséget jelent, ami mindenképp indokolja a kútsor szivattyúinak felülvizsgálatát. Ennek ellenére a vízmű telepi kutak, hálózati szivattyúk, nyomásfokozók jelleggörbéit is bemutatom. 11.6.1. Hálózati szivattyúk

93. ábra Jelen állapotban és Távlati I.-ben használt hálózati szivattyúk típusa

- 91 -


94. ábra Távlati II.-ben használt hálózati szivattyúk típusa

- 92 -


95. ábra A 2 szivattyútípus összevetése a csőhálózat jelleggörbéinek függvényében A jelenleg is használt SP-160-3-AA szivattyú (piros) a már korábban bemutatott vízszállítási ábrákon (jelenben és távlati I.-ben egyaránt) kb. 45 – 50 l/s teljesítménnyel működik. Ez azt jelenti, hogy jelenleg és a távlati I.-ben is megfelelő a szivattyú típus kiválasztása, hiszen a legjobb hatásfokú tartományban működik, a szükséges vízmennyiséget egész nap jó hatásfokkal képes biztosítani. A távlati II.-ben használt SP-120/3F-4 szivattyú (kék) vízszállítása 36 – 40 l/s között ingadozik. A fentebbi ábrán látható, hogy éppen ebben a tartományban a legmegfelelőbb a hatásfoka. Az emelőmagasság ennél a szivattyúnál kisebb, de egyébként sincs a másiknál kihasználva. A névleges vízszállítás szintén kevesebb, viszont – ahogyan a modellezésben is bemutattam – 1-gyel több szivattyú kerül beépítésre a vízigény biztosítása érdekében.

- 93 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 11.6.2. Budai úti nyomásfokozó

96. ábra Jelenleg alkalmazott szivattyútípus

- 94 -


97. ábra Jelenlegi és javasolt szivattyútípus bemutatása A Budai úti térséget figyelembe véve a jelen és távlati csőhálózati jelleggörbék szélső értékei lényegében változatlanok maradtak, így csak a jelenlegi állapotot ábrázoltam. A nyomásfokozó kapacitása a modell szerint 10-12 l/s között ingadozik, így a kékkel jelölt EMUD-14/3 típusú szivattyú kedvezőbb hatásfokkal üzemelne, mint a jelenleg beépített nagyobb emelőmagasságú, EMU-D-14/4 szivattyú.

- 95 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 11.6.3. Vízmű telepi kutak

98. ábra Jelenleg üzemelő vízmű telepi kutak szivattyúi

- 96 -


99. ábra 13 jelű kútszivattyú cseréje

- 97 -


100. ábra 1 jelű kútszivattyú cseréje A vízmű telepi kutak szivattyú jelleggörbéit és a hozzájuk tartozó csőhálózati jelleggörbéket tekintve megállapíthatjuk, hogy a jelenleg alkalmazott nagy teljesítményű EMU-KM-150/1 típusú szivattyúkra a távlatban nincs szükség, elegendő kb. 20 l/s kapacitású szivattyú is. Jelenleg szükség van a nagy teljesítményű kútszivattyúkra, hiszen ha beindul a két GR SP160-3-AA hálózati szivattyú, akkor a medence ürülését ellensúlyozni kell. Azonban a távlati rendszerkialakításban, mivel minden szivattyú a medencébe termel, szükségtelenné válik a jelenlegi nagy szivattyúk használata (a kutak víztermelési adatainál bemutattam, hogy az összes kút együttes működése esetén így is több mint 10.000 m3/d teljesítményre képes), ezért a következő szivattyúk beszerelését javaslom: -

1. kút – Grundfoss SP-70-2 13. kút – Grundfoss SP-70-2 - 98 -


11.6.4. Kútsoron lévő kutak A következő ábrákon a lecsökkent emelőmagasságok miatt megváltoztak a csőhálózati jelleggörbék, és új szivattyúk beépítésére kerül sor. A pirossal jelölt görbe a jelenlegi, a kékkel jelölt görbe a távlati kialakításban szereplő (beépítésre szánt) szivattyúk jelleggörbéjét jelenti.


- 99 -



- 100 -


103. ábra 10/A a jelű kútszivattyú cseréje

- 101 -


104. ábra 10/A b jelű kútszivattyú cseréje

- 102 -


105. ábra 11/A jelű kútszivattyú cseréje

- 103 -



- 104 -


107. ábra 12 jelű kútszivattyú cseréje Összefoglalva a kútsoron lévő kutakat: -

4. kút – EMU-D-14/2 5. kút – EMU-KD-16/1 10/A a kút – EMU-K-85/1 10/A b kút – EMU-K-85/1 11/A kút – GR-SP-25/5 11. kút – EMU-D-14/4 12. kút – GR-SP-46/5

- 105 -


11. táblázat Távlati kútszivattyúk adatai (5%-kal csökkentett kútkapacitások a jelenhez képest) 11.7.

Vízkor számítás

A hálózati vízkor vizsgálatának is fontos szerepe van a megfelelő üzemrend kiválasztásánál. A legoptimálisabb terület vízkor szempontjából, ahova a víz 20 órán belül eljut. Ha ez 30 – 40 órára növekszik, akkor további fertőtlenítést ajánlott alkalmazni. Azokon a helyeken, ahol a víz több mint 40 óra alatt jut el - ezek általában végvezetékeknél, vagy nem megfelelő hatékonyságú hálózati szivattyúk esetén fordulnak elő – mindenképp beavatkozás szükséges. Jelmagyarázat:

108. ábra Vízkor számítás tematikája 11.7.1. Jelenlegi rendszerkialakítás A jelenlegi sok betáplálási hely miatt - kutak és vízműtelep egyaránt - a modell kapacitása elérte a maximumot (az adatbázis kezelő limitált tárhellyel rendelkezik), így csupán 30 órás - 106 -

Diplomamunka Hakstol Dávid időtartamot tudtam vizsgálni a 40 óra helyett. A normál üzemrendet és a minimális szivattyúzási üzemrendet összehasonlítva, a település peremszéleit tekintve lényeges különbség nincs. A vízműtelep környékén minimális szivattyúzás esetén 2-3 órás vízkor növekmény tapasztalható. A Budai úti térségben normál szivattyúzás esetén a nyomásfokozó utáni részre 25 óra elteltével jut el a víz. Ebbe a térségbe minimális szivattyúzás esetén még 30 óra után sem kerül víz. A feketével jelzett csomópontoknál 30 óránál nagyobb vízkor tapasztalható. Összességében elmondható, hogy a kritikus rész a Budai úti térség, ahol már jelenleg is ajánlott lehet az utólagos fertőtlenítés (pl. nyomásfokozó gépháznál). Azonban az Üzemeltetőtől kapott vízmintavételi eredményeket értékelve, a vízbakterológiai és biológiai szempontokat figyelembe véve, minden vizsgált paraméter lényegesen határérték alatt marad, ill. gyakorlatilag 0. Ez az utólagos fertőtlenítést indokolatlanná teszi, viszont egy esetleges vízminőségi romlás esetén biztonságot adhat egy klórozó berendezés telepítése a Budai úti térségben.

109. ábra Vízkor alakulása normál szivattyúzás esetén (30 órás)

- 107 -


110. ábra Vízkor változása egy ágban normál szivattyúzás esetén

- 108 -


111. ábra Vízkor alakulása minimális hálózati szivattyúzás esetén (30 óra)

112. ábra Vízkor változása egy ágban minimális hálózati szivattyúzás esetén - 109 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 11.7.2. Távlati rendszerkialakítás A távlati kialakítás esetén, mivel minden kút egységesen a vízmű telepi medencébe termel, és ott a kutak vize tisztítás után keveredik, így csak a vízmű telep felől van betáplálás. Ebben az esetben az adatbázis kezelő már képes elegendő helyet biztosítani, így a modellezést 48 órás időtartamra végeztem. Azonban, hogy a jelenlegi állapottal össze tudjuk hasonlítani a távlati kialakításból adódó vízkor változásokat, a 113. ábrán modellezésre került a távlati kialakítás 30 órás változata is. Ha a jelenlegi állapottal összevetjük az alábbi ábrát, rögtön feltűnik, hogy szinte a teljes Budai úti részen 30 óra alatt van a vízkor. Jelentős vízkor „fiatalodás” érhető el a vízmű telep és víztorony között, és a belvárosi részeken is. A peremvidékeken jelentéktelen a javulás. Összességében elmondható, hogy átlagosan kb. 5-7 órával csökken a vízkor a településen a külső részek kivételével.

113. ábra Vízkor alakulása távlati kialakítások esetén (30 óra)

- 110 -


114. ábra Vízkor változása egy ágban távlati kialakítás esetén (3 v. 4 szivattyús eset)

A távlati rendszerkialakítások - 3 ill. 4 szivattyús eset - között vízkor szempontjából gyakorlatilag semmi különbség nincs. Így a 115. ábrán az egyik távlati eset látható 48 órás időtartamban vizsgálva:

- 111 -


115. ábra Vízkor alakulása távlati kialakítások esetén (48 óra)

116. ábra Vízkor változása egy ágban távlati kialakítás esetén (48 óra) - 112 -

Diplomamunka Hakstol Dávid Értékelve a távlati kialakítást, jelentősen csökken a vízkor szinte a teljes településen, kivéve a peremrészeken található végvezetékeket. A vizsgált ágat tekintve, jelenben üzemrendtől függően 21 – 23 óra a vízkor, míg a távlatban 15-17 óra körül alakul. A távlati kialakítás vízkor szempontjából is egy stabil, dinamikusan működő rendszert biztosít, a már korábban is javasolt biztonsági fertőtlenítő berendezés telepítésével a Budai úti térségnél. Megjegyzés: A vízkor vizsgálatoknál minden változatban ugyanazt az ágat vizsgáltam az összehasonlítás miatt (Budai úti nyomásfokozó előtti szívó vezeték). 11.8.

Energia felhasználás

11.8.1. Jelenlegi állapot A vizsgálatok során megvizsgáltam mindkét üzemrendet. Normál szivattyúzás esetén a völgy időszakban az összes energiafelhasználás 700 kWh körül alakul, míg a csúcsidőben 670 kWh. A hálózati szivattyúk által felhasznált energia valamivel kevesebb a csúcs időszakban. Ezzel szemben a minimális hálózati szivattyúzás esetén a vízmű telepi gépház energiafelhasználása csak a völgyidőszakra tehető. A vizsgálat kimutatta, hogy ezt az üzemrendet alkalmazva naponta kb. 150 kWh csúcsidőben felhasznált energia takarítható meg. Ez főként annak köszönhető, hogy jobban ki van használva a tározók térfogata.

- 113 -


12. táblázat Jelen – normál szivattyúzás energiafelhasználása

- 114 -


13. táblázat Jelen – minimális szivattyúzás energiafelhasználása 11.8.2. Távlati állapot A megváltozott rendszerkialakítás, megnövekedett vízigények, több hálózati szivattyú miatt a távlati állapotok energiafelhasználása valamivel meghaladja a jelenben kapott értékeket. Míg jelenleg a legnagyobb fogyasztású napon a felhasznált energia 1200 kWh – 1360 kWh körül van, addig ez a távlati állapotban a két változat szerint 1480 kWh – 1590 kWh. Általánosan az jellemző mindkét távlati változatra, hogy a jelenhez képest csökken a kutak energiafelhasználása. A nagymértékű energiaszükséglet növekmény a vízmű telepi hálózati szivattyúknak köszönhető, hiszen a jelenlegi állapottal ellentétben a teljes település vízellátását ezek a szivattyúk biztosítják. A jelenben a vízmű telep energiaszükséglete 300 – 320 kWh naponta, addig a távlatban 900 – 1000 kWh.

- 115 -


14. táblázat Távlat – 3 szivattyú esetén az energiafelhasználás

- 116 -


15. táblázat Távlat – 4 szivattyú esetén az energiafelhasználás

- 117 -


Összefoglalás Cegléd vízellátását jelenleg 8 db üzemelő kút biztosítja. A vízmű telepi kutak vízkezelésére víztisztító technológia áll a rendelkezésre, de ez jelenleg nincs üzemben. Ezek a kutak a medencébe termelnek, ahonnan 2 db GR SP 160-3-AA hálózati szivattyú továbbítja a hálózatba a vizet. A többi kút egyenesen a hálózatba termel. A megfelelő nyomást a belvárosban elhelyezett 600 m3-es víztorony biztosítja. A távolabb elhelyezkedő Budai úti térség ellátása nyomásfokozó szivattyú segítségével történik, az ottani nyomást és víztározást pedig egy 50 m3-es hidroglóbusz biztosítja. A hidraulikai vizsgálat során 2 szivattyúzási üzemrendet vizsgáltam, az első esetben normál (tároló szintes kapcsolás) szivattyúzással működnek a kutak és hálózati szivattyúk, a második esetben a csúcsidős minimális energia felhasználás volt a cél. Az Üzemeltető a vízszolgáltatás biztonságosabbá tételének érdekében, és a minél olcsóbb üzemeltetés végett a rendszer átalakítását tervezi. A rendszer működési elve annyiban fog változni, hogy minden kút a vízmű telepi tározóba termel. Ezzel együtt a tisztító technológia is újra üzemelni fog. A távlati kialakításban figyelembe vettem a vízfelhasználási szokások változásából adódó vízigény változásokat, a népesség alakulását, a hálózati veszteségek csökkenését, az évszakos egyenlőtlenségi tényező ingadozását, illetve nem utolsó sorban a jövőben épülő ipari és lakópark többlet víz és tűzi-víz igényeit. A távlati modellezés során 2 ellátási változat került vizsgálatra, az első esetben a hálózati szivattyúzás 3 db GR SP 160-3AA szivattyúval történik, a másik esetben 4 db kisebb kapacitású GR SP 120/3F-4 szivattyúval. Mindkét esetben tároló szintes kapcsolást alkalmaztam. A vízmérlegeket tekintve a jelenben 5561 m3/d-os Qdmax vízbetáplálást feltételeztem, amihez a jelenlegi kialakítást tekintve közel 15.000 m3/d elvi rendszerkapacitás tartozik (minden kút és szivattyú 100%-on üzemel). A távlatban felvett 6370 m3/d vízigény kielégítésére több mint 10.000 m3/d (ennyi a hálózat kapacitása is beavatkozás nélkül) kapacitás áll rendelkezésre. Látható módon bőven van tartalék, azonban óracsúcs idején mégis adódhat probléma. Ezért a távlati kialakításban mindkét változatban betervezésre kerül 1-1 tartalék hálózati szivattyú, ami az esetleges kiugró nyári vízigények (kb. 6600 – 6900 m3/d) óracsúcsánál besegít a termelésbe. A távlati fejlesztések során módosult rendszerkialakítás miatt megváltoztak a kútszivattyúk emelőmagasságai, ezért a maximálisan kivehető vízmennyiségekhez igazodva és a megfelelő emelési magasságokat figyelembe véve új szivattyúk beépítését javasoltam. A vízmű telepi kútszivattyúk a jövőben is a medencébe termelnek, itt a változtatás a jelenleg rosszul kiválasztott szivattyúk miatt vált szükségessé. Hidraulikai szempontból jelenleg és távlatban egyaránt alulterhelt a hálózat, a vezetékek döntő részén nappal sem haladja a víz sebessége a 0,3 m/s-ot. Azonban a főbb gerincvezetékeken mindenhol optimálisak az értékek. A nyomás a teljes településen - 118 -

Diplomamunka Hakstol Dávid megfelelő, üzemállapotoktól függően 3,0 – 4,0 bar között a jellemző, a Budai úti zónában inkább 2,5 – 3,0 bar, a vízmű telep és a belvárosi víztorony között 4,0 – 4,5 bar. A település beépítési viszonyait tekintve jelenleg és a jövőben is jól biztosított a megfelelő nyomás. A vízminőséget vizsgálva megállapítható, hogy jelenleg jó minőségű az ivóvíz, kezelés nélkül (csak időszakos fertőtlenítés) is fogyasztásra alkalmas. Az egyetlen kivetni való az NH4+ határérték feletti koncentrációja, amire a Tanszék véleménye alapján törésponti klórozást lehetne alkalmazni a jövőben. A hálózat nitrifikációra nem hajlamos, amit az mutat, hogy a kutaknál és a medencében mért NH4+ koncentráció mérhető a lakóknál is. A jövőben az Üzemeltető a víztisztító technológiát újra szeretné üzembe helyezni, a víz vas – mangán tartalmát csökkenteni. A hálózati vízkor jelenleg a Budai úti részen nagyon magas, eléri a 48 órát. A beavatkozások után ez a vízkor mintegy 6 – 8 órával kevesebb. A magas vízkor miatt javasolt a Budai úti részen utólagos fertőtlenítést alkalmazni. Energetikai szempontból a távlati állapotban mindenképpen több energiára van szükség, ez a vizsgálatok alapján változattól függően 200 – 300 kWh többletet jelent naponta. Általánosságban véve a kutak energiafelhasználása csökken a jelenhez képest, míg a vízmű telepé nagy mértékben megnő. A hálózati szivattyúk fajlagos teljesítményeit tekintve a jelenlegi értékekhez képest 0,3 – 0,4 kWh/m3-rel jobban ki vannak használva a távlati kialakításokban.

Fejlesztési javaslatok Jelenlegi állapot: 1. Vízmű telepen medencétől az első elágazásig vezeték felbővítése 400 mm belső átmérőre 2. Magas vízkor miatt ajánlatos időszakos fertőtlenítés Budai úti gépháznál Távlati állapot: 3. Víztisztító technológia üzembe helyezése, javaslom a távlati rendszerkialakítás utáni vízminőség vizsgálatok elvégzését, majd a probléma felülvizsgálatát, és az Üzemeltető utána döntsön a megfelelő NH4+-ion eltávolításról, illetve hogy kell-e a kérdéssel foglalkozni 4. A jelenleg meglévő 4 db szűrőtartály maximális kapacitása 3650 m3/d, ezért a távlati kialakítás után ennek a bővítése szükséges a 6370 m3/d kapacitásra 5. Vízmű telepen a kútsorról beérkező 400-as vezeték meghosszabbítása a medencéig (javaslat: 50 m DN 400 GÖV)

- 119 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 6. Rendszerkialakítás tekintetében minden kút a vízmű telepi medencébe termel, a korábban használt elkerülő vezetékeket le kell zárni, az újonnan megépült 400-as vezeték lesz a fő termelő vezeték 7. Vízmű telepen a kutak (1. és 13.) és a medence közötti töltővezeték cseréje 200 mm belső átmérőre 8. A kútsoron található kutak bekötése a 400-as gerincvezetékbe 100 mm-es csővel történik, ezek cseréje szükséges 150 mm átmérőre 9. Változattól függően 3 db GR SP 160-3-AA (+1 tartalék) illetve 4 db GR SP 120/3F-4 (+1 tartalék) hálózati szivattyú beépítése (első alternatíva esetén jelenlegi 2 db megfelel) 10. Megváltozott emelőmagasságok miatt ill. vízmű telepi kutak esetében nem megfelelő szivattyúválasztás miatt a következő szivattyúkat javaslom beépítésre:

Tűzoltó-víz biztosítás, üzemeltetés: 11. Ipari park tűzi-víz ellátása (3000 l/min) 4 db tűzcsapról biztosítható (lásd: 72. ábra) 12. Lakó park tűzi-víz ellátása (3000 l/min) 4 db tűzcsapról + hálózat bővítésével biztosítható (lásd: 74. és 77. ábra) 13. A 15. pontban leírt szivattyú szabályozásokkal (mindkét esetben) a víztoronyban óracsúcsban is kb. 200 m3 tűzi-víz tartalék marad, amivel biztosítható a 180 m3/h tűzi-víz igény. 14. A víztorony leürülése esetén, a tűzoltási víz biztosítása a medencéből is történhet 800 m3-es óracsúcs tartalékkal. Ebben az esetben a tartalék szivattyú beindulására is szükség van. 15. Hálózati szivattyúk a következő alsó kapcsolási szintekkel üzemelnek: 1. változat: 3,75 m, 3,25 m, 2,75 m 2. változat: 4,00 m, 3,50 m, 3,00 m, 2,50 m

- 120 -


Ábrajegyzék 1. ábra - Cegléd térkép 2. ábra - Cegléd belváros 3. ábra - Ceglédi Aqua-park 4. ábra - 100-as és 120-as vasúti fővonalak elágazása 5. ábra - Belvárosi víztorony 6. ábra - Vízmű telepi térszíni tározó 7. ábra - Cegléd város ivóvízhálózatának helyszínrajza, a 2 nyomászónával 8. ábra - Jelenlegi funkcionális séma 9. ábra - Magassági elrendezés, működési vázlat 10. ábra - Vezetékhálózat átmérőviszonyai 11. ábra – Vízmű telepi 1. sz. kút 12. ábra – Vízmű telepi 13. sz. kút 13. ábra - Hálózati szivattyúk 14. ábra - Hálózati szivattyúk és zárjaik 15. ábra- Kutak vas-és mangántartalma 16. ábra - Kutak ammónium-ion tartalma 17. ábra- Technológiai folyamatábra 18. ábra - A 4 db szűrőtartály egyike a hozzá tartozó gépészettel 19. ábra - Vas-mangániszap ülepítő medence 20. ábra - Távlati állapotban létesítendő ipari és lakópark 21. ábra - Távlati funkcionális séma 1. 22. ábra - Távlati funkcionális séma 2. 23. ábra - A vízmű telepi csőhálózat a jelenben 24. ábra - A vízmű telepi csőhálózat a távlatban 25. ábra - Víztermelési adatok 26. ábra - Víztermelés alakulása 27. ábra - Víztermelés napi alakulása (2008) 28. ábra - Víztermelés – vízértékesítés 29. ábra - Hálózati veszteségek alakulása 30. ábra - β - tényező előre prognosztizálása 31. ábra - Fajlagos vízigények alakulása 32. ábra - Lakos szám és fejlődési ráta alakulása 33. ábra – Napi fogyasztási menetgörbe 34. ábra – Hálózati fogyasztás 35. ábra - Ipari park fogyasztásának modellezése 36. ábra - Lakó park fogyasztásának modellezése 37. ábra - Cegléd – nyomásigények 38. ábra - Vizsgált hidraulikai szempontok tematikái - 121 -


Jelenlegi rendszerkialakítás hidraulikája 39. ábra - Sebességek maximuma 40. ábra - Nyomások maximuma 41. ábra - Nyomások minimuma 42. ábra - Sebességviszonyok óracsúcs idején, 1 hálózati szivattyú üzemelésével 43. ábra - Sebességviszonyok óracsúcs idején, 2 hálózati szivattyú üzemelésével 44. ábra - Sebességek a vízmű telepen és környékén, 2 üzemelő hálózati szivattyú esetén 45. ábra - Nyomások maximális fogyasztás idején 46. ábra - Éjszaka, minimális fogyasztás idején kialakuló sebességek 47. ábra - Éjszaka, minimális fogyasztás esetén kialakuló nyomások 48. ábra - Éjszaka, üzemelő hálózati szivattyúk mellett kialakuló maximális nyomások 49. ábra - Nyomásviszonyok a víztorony leürülése esetén 50. ábra - Kapacitás 10000 m3/d vízigény esetén 51. ábra - Kapacitás 12000 m3/d kapacitás esetén 52. ábra - Tűzi-víz kivételi helyek vizsgálata 53. ábra - Tűzi-víz kivételek hatásai a tűzcsapok környezetében Normál szivattyúzás 54. ábra - Cegléd belvárosi víztorony vízszint változása 55. ábra - Budai úti víztorony vízszint változása 56. ábra - Medence vízszint változása 57. ábra - Vízmű telepi hálózati szivattyú 58. ábra - Budai úti nyomásfokozó Minimális hálózati szivattyúzás 59. ábra - Belvárosi víztorony vízszint változása 60. ábra - Budai úti víztorony vízszint változása 61. ábra - Medence vízszint változása 62. ábra – 1. Hálózati szivattyú 63. ábra – 2. Hálózati szivattyú Távlati rendszerkialakítások hidraulikája 64. ábra - Sebességek maximuma 65. ábra - Nyomások minimuma 3 db GR SP 160-3-AA hálózati szivattyú esetén 66. ábra - Nyomások minimuma 4db GR SP 120/3F-4 hálózati szivattyú esetén - 122 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 67. ábra - Nyomások maximuma 68. ábra - Sebességviszonyok óracsúcsban, minden hálózati szivattyú üzemben 69. ábra - Vízmű telep sebességviszonyai óracsúcsban 70. ábra - Nyomások óracsúcs idején 71. ábra - Nyomások éjszakai üzem idején 72. ábra - Ipari park tűzi-víz ellátása 73. ábra - Jelenlegi kialakítás a lakó park környékén 74. ábra - Szükséges változtatások a hálózatban 75. ábra - Fajlagos nyomásveszteségek 76. ábra - Sebességek 77. ábra - Változtatások a hálózatban 2. esetben 78. ábra - Fajlagos nyomásveszteségek 2. esetben 79. ábra – Sebességek 2. esetben 3 (+1) szivattyús eset 80. ábra - Belvárosi víztorony vízszint változásai 81. ábra - Budai úti víztorony vízszint változásai 82. ábra - Vízmű telepi térszíni tározó vízszint változásai 83. ábra - 1. Hálózati szivattyú 84. ábra - 2. Hálózati szivattyú 85. ábra - 3- Hálózati szivattyú 86. ábra - Budai úti nyomásfokozó 4 (+1) szivattyús eset 87. ábra - Belvárosi víztorony vízszint változásai 88. ábra – Vízmű telepi térszíni tározó vízszint változásai 89. ábra - 1. Hálózati szivattyú 90. ábra - 2. Hálózati szivattyú 91. ábra - 3. Hálózati szivattyú 92. ábra – 4. Hálózati szivattyú Szivattyúválasztások 93. ábra - Jelen állapotban és Távlati I.-ben használt hálózati szivattyúk típusa 94. ábra - Távlati II.-ben használt hálózati szivattyúk típusa 95. ábra - A 2 szivattyútípus összevetése a csőhálózat jelleggörbéinek függvényében 96. ábra - Jelenleg alkalmazott szivattyútípus 97. ábra - Jelenlegi és javasolt szivattyútípus bemutatása - 123 -

Diplomamunka Hakstol Dávid 98. ábra - Jelenleg üzemelő vízmű telepi kutak szivattyúi 99. ábra - 13 jelű kútszivattyú cseréje 100. ábra - 1 jelű kútszivattyú cseréje 101. ábra - 4 jelű kútszivattyú cseréje 102. ábra - 5 jelű kútszivattyú cseréje 103. ábra - 10/A a jelű kútszivattyú cseréje 104. ábra - 10/A b jelű kútszivattyú cseréje 105. ábra - 11/A jelű kútszivattyú cseréje 106. ábra - 11 jelű kútszivattyú cseréje 107. ábra - 12 jelű kútszivattyú cseréje Vízkor számítás 108. ábra - Vízkor számítás tematikája 109. ábra - Vízkor alakulása normál szivattyúzás esetén (30 órás) 110. ábra - Vízkor változása egy ágban normál szivattyúzás esetén 111. ábra - Vízkor alakulása minimális hálózati szivattyúzás esetén (30 óra) 112. ábra - Vízkor változása egy ágban minimális hálózati szivattyúzás esetén 113. ábra - Vízkor alakulása távlati kialakítások esetén (30 óra) 114. ábra - Vízkor változása egy ágban távlati kialakítás esetén (3 v. 4 szivattyús eset) 115. ábra - Vízkor alakulása távlati kialakítások esetén (48 óra) 116. ábra - Vízkor változása egy ágban távlati kialakítás esetén (48 óra)

Táblázatjegyzék 1. táblázat – Vízmű kutak, szivattyúk adatai 2. táblázat – Keveredés számítás 3. táblázat – 2008-as víztermelési adatok 4. táblázat – Kutak kapacitásai 5. táblázat – Hálózati szivattyúk kapacitásai 6. táblázat – KSH népszámlálási adatok 7. táblázat – Ivóvízzel ellátott lakosok aránya 8. táblázat – Települési vízigények bemutatása 9. táblázat – Vízmérleg 10. táblázat – Óracsúcs vízmérlege 11. táblázat – Távlati kútszivattyúk adatai 12. táblázat - Jelen – normál szivattyúzás energiafelhasználása 13. táblázat - Jelen – minimális szivattyúzás energiafelhasználása 14. táblázat - Távlat – 3 szivattyú esetén az energiafelhasználás 15. táblázat - Távlat – 4 szivattyú esetén az energiafelhasználás

- 124 -


Mellékletjegyzék 1. melléklet – Általános szimulációs eredmények 2. melléklet – Kutak csövezése 3. melléklet – 2008-as vízminőségi adatok

Felhasznált irodalom, források Cegléd városi Vízmű Üzemeltetési Szabályzat ÖKOVÍZ Kft.-tól kapott Víztermelési és Vízértékesítési adatok az elmúlt 4 esztendőben ÖKOVÍZ Kft.-tól kapott 2008-as vízminőségi adatok, kutak vízföldtani naplói Ceglédi Vízmű telep műszaknaplói Cegléd város ivóvízhálózata 2D-s CAD állomány GRUNDFOSS és EMU szivattyúkatalógus Időjárási adatok (www.met.hu) a vizsgált időszakban KSH népszámlálási adatai (www.ksh.hu) BME Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék – Víztisztítás jegyzet www.vkkt.bme.hu

- 125 -


Mellékletek

- 126 -

Bevezetés. Diplomamunka. Hakstol Dávid. 1. A diplomamunka célkitűzése

Recommend Documents