Published June 21, 2016
| Version v1
Publication
Open
Framework for optimizing chlorine dose in small- to medium-sized water distribution systems: A case of a residential neighbourhood in Lahore, Pakistan
- 1. Okanagan University College
- 2. University of British Columbia
- 3. University of Engineering and Technology Lahore
Description
To maintain desirable residual chlorine for a groundwater source, optimizing the chlorine dose in small- to medium-sized water distribution systems (SM-WDS) is a daunting task in developing countries. Mostly, operators add a random chlorine dose without recognizing the smaller size of their distribution network. In this research, a modelling framework for optimizing chlorine dose in SM-WDS is developed. In order to evaluate its practicality, the proposed framework has been applied in a case study of a residential neighbourhood in Lahore (Pakistan) with a small network spanning over 0.35 km2. Three datasets for residual chlorine were monitored at 6 locations spread over the study area. EPANET 2.0 software was used for hydraulic and residual chorine modelling. The bulk decay coefficient (Kb) was determined in the laboratory, whereas the wall decay coefficient (Kw) was estimated by calibrating the simulation results with the residual chlorine determined in the field. Based on the calibrated EPANET simulations, a fuzzy rule-based model was developed for pragmatic application of the proposed framework. Scenario analyses for different situations have also been carried out for achieving residual chlorine required at the consumer end. This exercise revealed that much lower chlorine doses than the existing practice can generate detectable chlorine residuals. Moreover, the model can be used to deal with emergency situations, which may arise in developing countries due to viral outbreaks and cross-contamination events in SM-WDS.Keywords: small- to- medium-sized water distribution systems, residual chlorine modelling, water quality, chlorine decay coefficients, fuzzy rule-based modelling, EPANET
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
للحفاظ على الكلور المتبقي المرغوب فيه لمصدر المياه الجوفية، فإن تحسين جرعة الكلور في أنظمة توزيع المياه الصغيرة والمتوسطة الحجم (SM - WDS) مهمة شاقة في البلدان النامية. في الغالب، يضيف المشغلون جرعة كلور عشوائية دون التعرف على الحجم الأصغر لشبكة التوزيع الخاصة بهم. في هذا البحث، تم تطوير إطار نمذجة لتحسين جرعة الكلور في SM - WDS. من أجل تقييم جدواه العملية، تم تطبيق الإطار المقترح في دراسة حالة لحي سكني في لاهور (باكستان) مع شبكة صغيرة تمتد على مساحة تزيد عن 0.35 كيلومتر مربع. تم رصد ثلاث مجموعات بيانات للكلور المتبقي في 6 مواقع موزعة على منطقة الدراسة. تم استخدام برنامج EPANET 2.0 لنمذجة الكورين الهيدروليكية والمتبقية. تم تحديد معامل اضمحلال الكتلة (Kb) في المختبر، في حين تم تقدير معامل اضمحلال الجدار (Kw) عن طريق معايرة نتائج المحاكاة مع الكلور المتبقي المحدد في الحقل. استنادًا إلى محاكاة EPANET المعايرة، تم تطوير نموذج غامض قائم على القواعد للتطبيق العملي للإطار المقترح. كما تم إجراء تحليلات سيناريوهات لحالات مختلفة لتحقيق الكلور المتبقي المطلوب من جانب المستهلك. وكشف هذا التمرين أن جرعات الكلور الأقل بكثير من الممارسة الحالية يمكن أن تولد مخلفات الكلور القابلة للكشف. علاوة على ذلك، يمكن استخدام النموذج للتعامل مع حالات الطوارئ، التي قد تنشأ في البلدان النامية بسبب تفشي الفيروس وأحداث التلوث المتبادل في SM - WDS. الكلمات الرئيسية: أنظمة توزيع المياه الصغيرة إلى المتوسطة الحجم، نمذجة الكلور المتبقية، جودة المياه، معاملات اضمحلال الكلور، النمذجة القائمة على القواعد الغامضة، EPANETTranslated Description (French)
Pour maintenir le chlore résiduel souhaitable pour une source d'eau souterraine, l'optimisation de la dose de chlore dans les systèmes de distribution d'eau de petite et moyenne taille (SM-WDS) est une tâche ardue dans les pays en développement. La plupart du temps, les opérateurs ajoutent une dose de chlore aléatoire sans reconnaître la plus petite taille de leur réseau de distribution. Dans cette recherche, un cadre de modélisation pour optimiser la dose de chlore dans SM-WDS est développé. Afin d'évaluer son caractère pratique, le cadre proposé a été appliqué dans une étude de cas d'un quartier résidentiel à Lahore (Pakistan) avec un petit réseau couvrant plus de 0,35 km2. Trois ensembles de données pour le chlore résiduel ont été surveillés à 6 endroits répartis sur la zone d'étude. Le logiciel EPANET 2.0 a été utilisé pour la modélisation hydraulique et de la chorine résiduelle. Le coefficient de désintégration en vrac (Kb) a été déterminé en laboratoire, tandis que le coefficient de désintégration de la paroi (Kw) a été estimé en étalonnant les résultats de la simulation avec le chlore résiduel déterminé sur le terrain. Sur la base des simulations EPANET calibrées, un modèle basé sur des règles floues a été développé pour une application pragmatique du cadre proposé. Des analyses de scénarios pour différentes situations ont également été effectuées pour atteindre le chlore résiduel requis chez le consommateur. Cet exercice a révélé que des doses de chlore beaucoup plus faibles que la pratique existante peuvent générer des résidus de chlore détectables. De plus, le modèle peut être utilisé pour faire face à des situations d'urgence pouvant survenir dans les pays en développement en raison d'épidémies virales et d'événements de contamination croisée dans les SM-WDS.Mots clés : systèmes de distribution d'eau de petite à moyenne taille, modélisation du chlore résiduel, qualité de l'eau, coefficients de désintégration du chlore, modélisation basée sur des règles floues, EPANETTranslated Description (Spanish)
Para mantener el cloro residual deseable para una fuente de agua subterránea, optimizar la dosis de cloro en los sistemas de distribución de agua de tamaño pequeño a mediano (SM-WDS) es una tarea desalentadora en los países en desarrollo. En su mayoría, los operadores añaden una dosis aleatoria de cloro sin reconocer el tamaño más pequeño de su red de distribución. En esta investigación, se desarrolla un marco de modelado para optimizar la dosis de cloro en SM-WDS. Para evaluar su practicidad, el marco propuesto se ha aplicado en un estudio de caso de un barrio residencial en Lahore (Pakistán) con una pequeña red que abarca más de 0,35 km2. Se monitorearon tres conjuntos de datos para el cloro residual en 6 ubicaciones distribuidas en el área de estudio. Se utilizó el software EPANET 2.0 para el modelado hidráulico y de cloro residual. El coeficiente de decaimiento aparente (Kb) se determinó en el laboratorio, mientras que el coeficiente de decaimiento de la pared (Kw) se estimó calibrando los resultados de la simulación con el cloro residual determinado en el campo. Con base en las simulaciones calibradas de EPANET, se desarrolló un modelo basado en reglas difusas para la aplicación pragmática del marco propuesto. También se han llevado a cabo análisis de escenarios para diferentes situaciones para lograr el cloro residual requerido por el consumidor. Este ejercicio reveló que dosis de cloro mucho más bajas que la práctica existente pueden generar residuos de cloro detectables. Además, el modelo se puede utilizar para hacer frente a situaciones de emergencia, que pueden surgir en los países en desarrollo debido a brotes virales y eventos de contaminación cruzada en SM-WDS. Palabras clave: sistemas de distribución de agua de tamaño pequeño a mediano, modelado de cloro residual, calidad del agua, coeficientes de descomposición del cloro, modelado basado en reglas difusas, EPANETFiles
127647.pdf
Files
(1.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:32f1f093593c437225142ecf1fd74a5a
|
1.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- إطار لتحسين جرعة الكلور في أنظمة توزيع المياه الصغيرة والمتوسطة الحجم: حالة حي سكني في لاهور، باكستان
- Translated title (French)
- Cadre pour l'optimisation de la dose de chlore dans les systèmes de distribution d'eau de petite et moyenne taille : cas d'un quartier résidentiel à Lahore, au Pakistan
- Translated title (Spanish)
- Marco para optimizar la dosis de cloro en sistemas de distribución de agua de tamaño pequeño a mediano: Un caso de un barrio residencial en Lahore, Pakistán
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1888601302
- DOI
- 10.4314/wsa.v41i5.04
References
- https://openalex.org/W1888601302
- https://openalex.org/W1990622453
- https://openalex.org/W2011496649
- https://openalex.org/W2140325612
- https://openalex.org/W4230588984
- https://openalex.org/W4391809584