Ivóvíztartályok tervezése

Olvasási idő 6 percek

Frissítve - december 10, 2025

Az ivóvíztartályok tervezése számos fizikai tényezőt foglal magában, amelyeket figyelembe kell venni, ha a kívánt ivóvízminőséget és szivattyúzási kapacitást a lehető legkevesebb erőfeszítéssel akarjuk elérni.

Vízvizsgálat és határértékek

Először is minden egyes vízforrás laboratóriumi elemzését el kell végezni, amelynek segítségével a vízértékeket összehasonlítják az alkalmazandó határértékekkel, hogy szükség esetén konkrét intézkedéseket lehessen hozni azok betartása érdekében:

• Akrilamid 0,10 μg/l
• Antimon 10 μg/l
• Arzén 10 μg/l
• Benzol 1,0 μg/l
• Benzo(a)pirén 0,010 μg/l
• Biszfenol A 2,5 μg/l
• Bór 1,5 mg/l
• Bromát 10 μg/l
• Kadmium 5,0 μg/l
• Klorát 0,25 mg/l
• Klorit 0,25 mg/l
• Króm 25 μg/l
• Réz 2,0 mg/l
• Cianid 50 μg/l
• 1,2-diklóretán 3,0 μg/l
• Epiklórhidrin 0,10 μg/l
• Fluorid 1,5 mg/l
• Haloecetsavak (HAA-k) 60 μg/l
• Ólom 5 μg/l
• Higany 1,0 μg/l
• Mikrocisztin-LR 1,0 μg/l
• Nikkel 20 μg/l
• Nitrát 50 mg/l
• Nitrit 0,50 mg/l
• Peszticidek 0,10 μg/l
• Összes peszticid 0,50 μg/l
• PFAS összesen 0,50 μg/l
• PFAS-ok összege 0,10 μg/l
• Policiklikus aromás szénhidrogének 0,10 μg/l
• Szelén 20 μg/l
• Tetraklór-etén és triklór-etén 10 μg/l
• Összes trihalometán 100 μg/l
• Urán 30 μg/l
• Vinil-klorid 0,50 μg/l

Vízkeménység

A vízkeménység a kalcium-karbonát (CaCO₃) tartalmát jelenti a vízben. mmol/l, ppm vagy mg/l (1 mmol/l = 1 ppm/l = 1 mg/l) Alkáliföldfémionok a nemzetközi mértékegységrendszer szerint SI (Système International d'Unités), °dH-ban is megadva (a német keménység 1 °dH 0,1783 mml/l-nek felel meg).

• lágy víz -> kevesebb, mint 8,4 °dH, ami kevesebb, mint 1,5 mmoll-nak felel meg.
• közepes -> 8.4 ... 14 °dH, ami 1,5 ... 2,5 mmol/l
• Kemény víz -> 14 °dH-nál nagyobb, ami 2,5 mmol/l-nél nagyobb értéknek felel meg.

A vízkeménység többek között a csövekben és a vízzel nedvesített felületeken lévő vízkőlerakódásokban, valamint abban nyilvánul meg, hogy minél meszesebb, azaz keményebb a víz, annál több mosószert kell használni.

Vízlágyítás

A vízlágyítás kétféleképpen végezhető: 

• Ioncserélő (itt a vizet egy nátriumionokkal telített gyantaszűrőn vezetik át, ahol a vízben oldott kalcium- és magnéziumionok kicserélődnek a gyanta nátriumionjaira.
  Az áramlási sebességtől függően az ioncserélők előbb-utóbb telítődnek kalcium- és magnéziumionokkal, és ezt követően nagy koncentrációjú konyhasóoldattal (NaCl) kell öblíteni és regenerálni. Ezután ismét képesek kalcium- és magnéziumionokat felvenni, és ennek megfelelően nátriumionokat leadni.
  Az ilyen rendszerek az átmenettől függően nagy mennyiséget igényelnek egy év alatt. EN 973 típus Tanúsított, nagy tisztaságú só, amelynek tisztasága meghaladja a 99,5 %-t.
  Hátránya a víz nátriummal való feldúsulása, ami ellentétes az „alacsony nátriumtartalmú“ ivóvízzel kapcsolatos elképzeléssel. Hasonlóképpen természetesen a regeneráló só és a kapcsolódó karbantartási költségek ismétlődő költségei.
• Fordított ozmózis, a víz nagy nyomáson történő préselésével 0,00001 µm-es finom szűrőpórusokon keresztül. Hátránya azonban, hogy az így nyert víz már nem tartalmaz ásványi anyagokat, ezért újra kell ásványosítani ahhoz, hogy az emberi szervezet számára felhasználható legyen.
  A hátrányok közé tartozik az ozmózis membrán (szűrőbetét) és a fordított ozmózis során keletkező „víz“ rendszeresen ismétlődő költsége, amely akár 50% többlet vízfogyasztást is jelenthet.
• Desztilláció, ami szintén ásványianyag-tartalom nélküli vizet eredményez, és ezért az emberi egészségre káros.
  További hátránya a magas energiafogyasztás.
• Magvak kristályosodása, amelyben egy katalizátor (amely speciálisan bevont kerámia- vagy polimergyöngyökkel van töltve, amelyekhez kalcium- és karbonátionok dokkolnak és kristályosodnak) a vízkőlerakódást okozó kalcitot tű alakú aragonitkristályokká alakítja, amelyek már nem tapadnak meg.
  A víz még mindig tartalmaz minden ásványi anyagot, beleértve a „meszet“ aragonitkristályok formájában).
  Ezt a vizet a szervezet teljes mértékben hasznosítani tudja.
  Az ilyen készülékek élettartama az áramlási sebességtől és a méretezéstől függően több mint tíz év. A vízmérőt követően a házi vízellátás fő tápvezetékébe hurkolták be őket.
  

Magvak kristályosítási technológiái

A vízkeménység nem változik a következő technológiák egyikével sem. A vízkőlerakódás azonban jelentősen csökken, mivel a CaCO₃ már stabil, finom mikro- vagy nagyon finom nanokristályokban van megkötve.

TAC

Sablon asszisztált kristályosítás - A kristályosodási mag hordozója szilárd közeg, pl. gyanta vagy granulátum. Ezeken a víz átáramlásakor kalcium-karbonát kristályok képződnek, amelyek azonnal leválnak a közegről és a vízzel együtt elszállnak.
Ideális alacsony áramlási sebességek esetén, mivel a mikrokristályok kialakulása hosszabb időt vesz igénybe, mint a nanokristályoké a NAC-eljárásban.

NAC

Nukleációval segített kristályosítás - alapvetően megegyezik a TAC-eljárással, de itt mikrokristályok helyett nanokristályokat állítanak elő. Ez azt jelenti, hogy a részecskék száma nagyobb, a kristályoké pedig kisebb.
Ez akkor előnyös, ha nagy áramlási sebességre van szükség, mivel így a közeggel való érintkezési idő rövidebb, és a rendszer miatt a kristályképződés gyorsabb, mint a TAC-eljárásnál.

MAC

Médiával támogatott kristályosítás - mindkét folyamatot, a TAC-ot és a NAC-ot, egyetlen gyűjtőfogalom alatt foglalja össze. A MAC kifejezést általában akkor használják, ha olyan szabadalmaztatott technológiákat alkalmaznak, amelyek eltérnek a szokásos TAC/NAC-eljárási technológiáktól.

Vetőmag-kristályosítással rendelkező rendszerek szállítója

Mint mindig, most is fontos elválasztani a búzát a pelyvától, vagyis hogy melyik gyártó nem csak állítja, hanem független tesztközpontok és/vagy tanulmányok megfelelő tanúsítványaival bizonyítja is termékeinek működését.

Mint fentebb említettük, az átfolyó víz érintkezési ideje funkcionálisan jelentős, ezért az egyes termékek adatlapjait külön-külön kell értékelni e kritérium tekintetében, és a teljes rendszert ennek megfelelően kell kiigazítani.

A következő gyártók pozitívan tűnnek ki:

• ScaleStop - support@scalestopplus.com
  Független vizsgálatok a Arizonai Állami Egyetem és a DVGW (W512 2013-tól) minden esetben bizonyítja a 99% hatékonyságát.
• Water Tech - info@watertechgroup.com
  reklámozza termékét Scale-Safe 99,9 százalékos hatékonysággal
• Aqon Pure - info@aqon-pure.com
  rendszerének hatékonyságát két tanulmányban bizonyítja: a Hohenstein Innovations gGmbH és a GSA (Link 1, Link 2, Link 3)
• Watts - info@wattsindustries.it
  termékcsaládot kínál a One-Flow a oldalon
• Kristály mosás - clean@crystalwash.fr
  egy darabra korlátozódik Hatékonysági specifikáció 88 ... 97 % és a DVGW-W512 által általánosan elismert TAC-eljárás hatékonyságára utal.
  

A forrás hozama

Meglévő vagy tervezett kútfúrás esetén az áramlási sebesség és a kitermelési sebesség paraméterei más paraméterekkel együtt elemi fontosságúak az időegység alatt kitermelendő felszín alatti víz mennyiségének kiszámításakor. A magyarázat, beleértve a számítást is, nagyon jól áttekinthetően megtalálható ezen a linken Honlap.

A folyóból történő vízkivétel gyakran engedélyköteles és mennyiségi szempontból korlátozott.

A tápszivattyú kiválasztása

A mélykúti szivattyút 8 és 90 méter közötti mélységből származó talajvíz szivattyúzására használják. Meg kell jegyezni, hogy a kitermelési magasság és a szivattyú mélysége (szívási mélység) együttesen adja a teljes szállítómagasságot.

AlkalmazásPélda:

A szivattyú mélysége (szívószűrő) 20 m + a legmagasabb kitermelési pont 30 m = 50 m a mélykúti szivattyú teljes szállítómagassága..

A puszta magasságkülönbségen kívül azonban figyelembe kell venni a csővezeték útvonalában fellépő súrlódási veszteségeket (a cső érdessége, szerelvények stb. = dinamikus nyomás) is. Ezeket a szivattyú kiválasztásakor megfelelően hozzá kell adni.

Feltételezve, hogy a szivattyú kapacitása 3000 l/h (Q = 3/3600 m³/s = 0,0008333333333333333 m³/s), pl. DN65 (D = 0,0752) PE/HDPE csövet használva, amelynek érdessége az adatlap szerint ε = 1,5 µm = 1,5 × 10-⁶ m, a víz kinematikai viszkozitása ≈ 1-10^-6 m²/s, és ρ = 1000 kg/m sűrűséggel³ és az áramlási sebesség g = 9,81 m/s², valamint a szerelvények stb. egyenértékének figyelembevételével a 200 m-es csőhossz 1,2-szeresével számolva, ami 240 m-nek és a leküzdendő H_s 50 m (statikus nyomás) g = 9,81 m/s átlagos gravitációs gyorsulás mellett.² (mint konstans), a következő számítást kapjuk:

• Keresztmetszet DN65
  A = ( π ⋅ D² ) : 4 = ( π ⋅ 0,0752 ² ) : 4 = 0,004417865 m²
• Áramlási sebesség
  v = Q : A = 0,0008333333333333333 m³/s : 0,004417865 m² = 0,1886280807 m/s
• Reynolds-szám (jellemző szám, alacsony = lamináris, magas = turbulens áramlás)
  Re = υD : v = ( 0,1886280807015056 ⋅ 0,0752 ) : ( 1⋅10-6 m²/s ) = 14147,10605261292 m²/s
• Csősúrlódási együttható (Szvámí-dzsain)
  f = 0.25 : [ log₁₀ ( (ε : ( 3.7 ⋅ D )) + ( 5,74 : Re^0,9 ) ) ]²
  f = 0.25 : [ log₁₀ ( 5,405405405405405 × 10^-6 + 0,000728728 ) ]²
  f = 0.25 : [ log₁₀ ( 0,0007341334054054 ) ]²
  f = 0,25 : [ -3,134490 ]²
  f = 0,25 : 9,825866 = 0,028256663933258565
• Cső súrlódási veszteség (Darcy-Weisbach)
  h_f  = f ⋅ ( L : D ) ⋅ ( v² : 2g )
  h_f  = f ⋅ ( 240 : 0,075 ) ⋅ ( 0,1886280807015056² : 2 ⋅ 9,81 )
  h_f  = f ⋅ ( 3,200 ) ⋅ ( 0.001813634 m )
  h_f  = 0,028256663933258565 ⋅ 5,803629 = ≈ 0,1639776104 m
• Egyenértékű formázási veszteség
  (azonos fommel, L (csőhossz) helyett L_eq (10 m-es készlet)
  h_eq = f ⋅ ( L_eq : D ) ⋅ ( v² : 2g ) = ≈0.0068324004 m
• Teljes fej
  H_halott = H_s + h_f  + h_eq
  H_halott = 50,0 m + 0,1639776104 m + 0,0068324004 m = ≈50,1708100 m
• Nyomás a szivattyú kimeneténél
  p = ρgH_halott
  p = 1000⋅9.81⋅50.1708100108 = 492175.6462064206 Pa
  p = 492175,6462064206 Pa : 10,000 = 4,921756462064206 bar
• Hidraulikaszivattyú teljesítménye
  P_h = ρgQH_halott
  P_h = 1000 ⋅ 9,81 ⋅ 0,0008333333333333333 ⋅ 50,1708100108 = 410,1463718386839 W
• Elektromos motor teljesítménye P_motor η = 0,65 hatásfokkal
  P_motor= Ph : η
  P_motor= 410,1463718386839 : 0,65 = 630,9944182133598 W

Nominálisan egy körülbelül 630 W-os szivattyú biztosítja a szükséges teljesítményt. A gyakorlatban, biztonsági tartalékként 80 százalékos növeléssel, ez körülbelül 1,1 kW-nak felel meg.

Szelepek

Ha a hálózat minden egyes tartálya külön-külön elválasztható, ami karbantartási munkálatok vagy szivárgás esetén ésszerű, akkor minden egyes tartályhoz elzáró és visszacsapó szelep, valamint öblítő- vagy leeresztőszelep szükséges.

A motoros szelepeknek rendelkezniük kell a kézi (vészhelyzeti) működtetés lehetőségével.

Minden alkatrészt a WRAS/DVGW ivóvízkövetelményeknek megfelelően kell megtervezni (EPDM ülés és NBR membrán). A hajtóművek csatlakoztatására szolgáló szerelőkarimákat az ISO 5211, a motor karimákat az ISO5211 F05/F07 szabvány szerint kell kialakítani.

A szivárgási aránynak a következőnek kell lennie VI. osztály ami abszolút (buborékmentes) tömítettséget, azaz nulla szivárgási arányt jelent. Minden (PTFE) / EPDM-ülékkel ellátott szelep megfelel ennek a követelménynek.
A fémülések csak a IV. osztályt érik el: 10 ml/perc szivárgási sebesség megengedett vizsgálati nyomáson.

Azt, hogy 230 V AC vagy 24 V DC (akkumulátoros) üzemmódban működnek-e a működtetőelemek, az a követelmény határozza meg, hogy a közüzemi áramellátás kiesése esetén is automatizáltan működőképesek legyenek.
Az időjárásnak kitett rendszerek minden elektromos alkatrészének meg kell felelnie a következő előírásoknak IP65 (porzárás, vízsugár elleni védelem), jobb IP67 (porzáró, rövid ideig tartó merülés elleni védelem).

A motoros szelepeknek végálláskapcsolóval kell rendelkezniük, ideális esetben 0 ... 10 V-os vagy 4 ... 20 mA, ha a nyitott/zárt helyzettől eltérő pozíciókat kell vezérelni.

Szintmérés

Az ultrahangos és nyomásérzékelők alkalmasak szintfigyelésre. Míg a tartály alján elhelyezett nyomásérzékelők folyamatosan ki vannak téve a víznek, az ultrahangos mérés érintkezésmentes: az érzékelőt a tartályfedélre vagy a tartályfedél alá szerelik, és így gyorsan hozzáférhető.

Az ipari ultrahangos érzékelők 4 ... 20 mA-t, amely egy kalibrált IU átalakítón keresztül (áramból feszültséggé) egy mért értéktől függő feszültséget generál, amelyet egy mikrokontroller értékel ki és jelenít meg mért értékként, literre, köbméterre vagy százalékra átszámítva.

Az ultrahangos érzékelők árai azonban a hatótávolság növekedésével párhuzamosan emelkednek, és elérik a négy számjegyű eurótartományt. Az akár 2,2 méteres mérési távolsággal rendelkező érzékelők körülbelül a 200 euró, ami a ciszterna mélységét körülbelül 2 méterre korlátozza, ha a költségvetést nem akarjuk túlfeszíteni.