Blandning och stagnation i dricksvattenreservoarer
Reservoarer är viktiga i de flesta ledningssystem för distribution av dricksvatten. Reservoarerna används dels för att jämna ut dygnsvariationer i förbrukningen, dels som reservvolym i händelse av driftavbrott i vattenverket, avbrott på ledningsnätet eller då stora uttag måste göras vid brandsläckning. I ett doktorsarbete på Chalmers har Ola Nordblom studerat hur man kan förbättra blandningen i reservoarerna för att minska risken för att vatten blir stillastående under lång tid och undvika kvalitetsförsämring.
Reservoarer kan inverka negativt på vattnets kvalitet på grund av. kemiska och biologiska processer som sker under tiden vattnet magasineras. Ett vanligt problem är tillväxt av så kallade heterotrofa bakterier, vilka lever av den resthalt av organiskt material som finns kvar i vattnet efter behandlingen i vattenverket. Bakterierna bildar en biofilm på alla fasta ytor som är i kontakt med vattnet.
Dessa bakterier är i sig inte direkt hälsofarliga men kan skydda andra, sjukdomsalstrande mikroorganismer som kommit in i ledningssystemet. Heterotrofa bakterier kan även ge lukt- och smakstörningar på dricksvattnet. Risken för problem med tillväxt av heterotrofa bakterier är störst om vattnet har en hög resthalt av biologiskt nedbrytbart organiskt material, samt om vattentemperaturen överstiger 10-15 grader.
För att minska risken för påverkan på vattenkvaliteten är det viktigt att vattnet i reservoarerna omsätts kontinuerligt och att vatten inte blir stillastående i reservoaren under lång tid. Tidigare internationella studier tyder på att vattenvolymen i reservoarer ofta har en stabil temperaturskiktning, vilket i praktiken innebär att vattnet är något varmare nära ytan och något kallare vid botten. Skiktningen förhindrar omblandningen och kan leda till att vattnet blir stillastående i en del av reservoaren. Kunskapen om hur man undviker temperaturskiktning i reservoarer är dock bristfällig, vilket framgår av de riktlinjer som idag används vid konstruktion och drift av reservoarer.
Ola Nordbloms doktorsavhandling behandlar blandningsprocesser i dricksvattenreservoarer, speciellt hur förekomst av temperaturskiktning inverkar på blandningsprocessen och hur skiktning kan undvikas. Nordblom har under lång tid mätt temperaturen i två dricksvattenreservoarer under normala driftförhållanden. Tredimensionell numerisk strömningsanalys (CFD) har också använts för att i detalj analysera blandningsförloppet. Resultaten visar att en till synes obetydlig temperaturskillnad på 0,2-0,5 grader mellan det vatten som strömmar in till reservoaren och det vatten som redan befinner sig i reservoaren är tillräckligt för att initiera skiktning och stagnation. Stagnation kan dock undvikas med relativt enkla åtgärder genom att man dimensionerar inloppsledningen så att inloppshastigheten blir tillräckligt stor. Hur stor hastighet som krävs i ett visst fall beror dels på reservoarens geometri och inloppets placering, dels på skillnaden i densitet mellan inströmmande och magasinerat vatten.
– Resultaten från projektet kan användas för att uppskatta risken för stagnation i dricksvattenreservoarer och bestämma vilken inströmningshastighet som krävs för att undvika stagnation i några vanliga typer av konstruktioner. Därmed blir det möjligt att bättre kontrollera hur länge vattnet stannar i reservoaren och minimera risken för negativ påverkan på dricksvattenkvaliteten. Resultaten kan förväntas leda till nya rekommendationer vid konstruktion av reservoarer, säger Ola Nordblom.
Avhandlingen ”Mixing and Stagnation in Drinking Water Storage Tanks” försvarades vid en offentlig disputation på Chalmers den 28 maj 2004.
Kontaktinformation
Mer information.
Ola Nordblom, Institutionen för vatten miljö transport, Chalmers,
tel: 031-7722148, eller SMHI 011- 495 80 00
e-post:Ola.Nordblom@wet.chalmers.se
