Tiểu luận áp dụng mô hình DO phương pháp streeter phelps vào việc đánh giá chất lượng ô nhiễm nước sông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ VÀ QUẢN LÍ MƠI TRƯỜNG TIỂU LUẬN MƠN : MƠ HÌNH HĨA MƠI TRƯỜNG ĐỀ TÀI: Áp dụng mơ hình DO- phương pháp Streeter- Phelps vào việc đánh giá chất lượng ô nhiễm nước sông Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày 30 Tháng 10 Năm 2014 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục Phần 1: Mở đầu Phần 2: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Phần 3: Nội dung mơ hình Streeter- Phelps: Cách tiếp cận cân vật chất Độ thiếu hụt oxy 10 Độ thiếu hụt ban đầu 11 Phương trình diễn tiến DO 11 Sự nạp khơng khí 14 Phần 4: Bài toán ứng dụng 16 Phần 4: Kết luận kiến nghị 26 Tài liệu tham khảo 27 Phần 1: Mở đầu Sự phát triển nhanh chóng cơng nghiệp đất nước năm qua làm gia tăng đáng kể phát thải vào môi trường Sau 20 năm cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, mơi trường nước ta bị xuống cấp cách nhanh chóng: đất đai bị xói mịn, thối hóa, chất lượng nguồn nước bị suy giảm mạnh, khơng khí nhiều thị, khu dân cư bị nhiễm nặng, khối lượng phát sinh mức độ độc hại chất thải ngày tăng, tài nguyên thiên nhiên nhiều trường hợp bị khai thác mức, khơng có qui hoạch, đa dạng sinh học bị đe dọa nghiêm trọng, điều kiện vệ sinh môi trường, cung cấp nước nhiều nơi không bảo đảm Việc đẩy mạnh phát triển công nghiệp, dịch vụ, trình thị hóa,…đang gây áp lực lớn lên tài nguyên môi trường, đặt công tác bảo vệ môi trường nước ta trước thách thức gay gắt Các chất ô nhiễm đưa vào môi trường ngày nhiều làm tổn hại hệ sinh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thái-gây tổn hại đến cấu trúc hệ sinh thái tàn phá sinh vật, đặc biệt môi trường nước Một nhiệm vụ quan trọng đặt phải dự đoán biến đổi môi trường tác động yếu tố khác Do vậy, mơ hình hóa mơi trường giúp đưa dự báo trước, từ đưa biện pháp quản lý biện pháp kỹ thuật thích hợp Ơ nhiễm nước vấn đề quan trọng cần quan tâm xử lý thích hợp Việc đưa chất có nhu cầu oxy, kể chất hữu cơ, vô vào sông dẫn tới suy giảm hàm lượng oxy hòa tan nước sơng Điều đưa tới nguy thực cá loài thủy sinh bậc cao khác nồng độ oxy hịa tan nước sơng giảm tới giá trị tới hạn Để dự báo mức độ suy giảm oxy cần phải biết loại chất thải thải vào sông oxy cần thiết để phân hủy chất thải Các vật chất hữu có nhu cầu oxy thường đo cách xác định lượng oxy bị tiêu thụ trình phân hủy theo cách gần với phân hủy nguồn nước thiên nhiên Mơ hình DO, cụ thể phương pháp Streeter- Phelps giúp tìm hiểu vấn đề Phần 2: Tổng quan vấn đề nghiên cứu DO (Dessolved Oxygen) thông số hóa học quan trọng nhất, lượng oxy hịa tan nước cần thiết cho hô hấp thủy sinh Trong chất khí hịa tan nước, oxy hịa tan đóng vai trị quan trọng Oxy hòa tan cần thiết cho sinh vật thủy sinh phát triển, điều kiện khơng thể thiếu q trình phân hủy hiếu khí vi sinh vật Khi nước bị ô nhiễm chất hữu dễ bị phân hủy vi sinh vật lượng oxy hòa tan nước bị tiêu thụ bớt, giá trị DO thấp so với DO bảo hịa điều kiện Vì DO sử dụng thông số để đánh giá mức độ ô nhiễm chất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hữu nguồn nước DO có ý nghĩa lớn q trình tự làm sơng (assimilative capacity - AC) Đơn vị tính DO thường dùng mg/l Nồng độ oxy hòa tan sông số phản ánh mức độ chung Tất dịng sơng có khả tự làm định chúng Với điều kiện việc thải chất có nhu cầu oxy nằm khả tự làm sông, hàm lượng DO trì mức độ cao tìm thấy quần xã thực vật động vật phong phú, bao gồm bầy cá Khi lượng chất thải tăng nhanh, khả tự làm dịng sơng bị q tả, hàm lượng DO nước sông bị suy giảm, từ dẫn đến thay đổi bất lợi đời sống hệ thủy sinh sông Khi DO tụt xuống tới mức 4-5mg/l, phần lớn tôm cá di chuyển khỏi để tìm nơi cư trú Nếu DO bị khử hoàn toàn, cá động vật bậc cao khác bị giết chết phải di tản đến nơi khác dẫn đến điều kiện nguy hại Nước trở nên có màu đen bốc mùi hôi thối giống nước sông, đồng thời diễn thối rữa kị khí xác chết hệ thủy sinh nước sông Một cơng cụ việc quản lý chất lượng nước sông đánh giá khả hấp thụ chất thải dịng sơng Điều tiến hành cách xác định diễn biến nồng độ DO dịng thải sơng Diễn biến gọi đường cong lõm DO bời nồng độ DO lúc đầu bị giảm xuống nhanh lúc với vật chất có nhu cầu oxy dịng thải bị oxy hóa sau từ từ tăng lên dọc theo đường chuyển nước lúc với nạp lại dần oxy từ khí cho dịng chảy Để phát triển biểu thức toán học đường cong lõm DO, nguồn oxy yếu tố, ảnh hưởng đến tụt giảm oxy phải xác định định lượng Nguồn cung cấp oxy chủ yếu từ khí từ quang hợp lồi thực vật nước Sự tụt giảm oxy gây nhiều yếu tố, quan trọng BOD dịng thải ra, BOD sẵn có nước sông theo LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dòng chảy ngược lên dòng thải thường thấp so với DO sông Như vậy, DO sông bị giảm xuống nhanh chất thải đưa vào sông Các yếu tố khác ảnh hưởng đến tụt giảm oxy hòa tan bao gồm ô nhiễm từ nguồn diện, hô hấp sinh vật sống bùn đáy, hô hấp thực vật nước Theo cách tiếp cận cổ điển, phương trình diễn biến DO phát triển cách xem xét đến tụt giảm DO ban đầu, BOD cacbon, cung cấp lại khơng khí từ khí Và vào năm 1925, Streeter Phelps cơng bố cơng trình “đường cong thiếu hụt DO”, sông Ohio Các kết cho phép giải thích giảm DO theo khoảng cách theo hướng dịng chảy sơng phân hủy BOD, phương trình tốn mang tên phương trình Streeter- Phelps Phần 3: Nội dung mơ hình Streeter- Phelps: Cách tiếp cận cân vật chất Các cân vật chất đơn giản giúp ta hiểu giải vấn đề đường cong diễn tiến DO Ba dạng cân vật chất truyền thống (khơng có phản ứng hóa học) sử dụng để kiểm tốn việc xáo trộn ban đầu dịng chất thải sơng, BOD cacbon, tất thay đổi nhiệt độ gây xáo trộn dịng chất thải sơng Sơ đồ cân vật chất truyền thống oxy (chỉ có xáo trộn) thể hình sau, tích số lưu lượng nước nồng độ DO cho ta khối lượng oxy đơn vị thời gian: Gn =QnCn Gs= QsCs Trong đó: Gn= tải lượng DO nước thải,g/s Gs= tải lượng DO nước sông ,g/s Qn = lưu lượng nước thải, m3/s Qs = lưu lượng nước sông, m3/s LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Cn= nồng độ oxy hòa tan nước thải,g/m3 Cs= nồng độ oxy hịa tan nước sơng, g/m3 Tải lượng DO nước thải Tải lượng DO nước sông Tải lượng DO nước sơng sau hịa trộn Do Hình : sơ đồ cân vật chất di truyền thống xáo trộn DO Tải lượng DO sơng sau hịa trộn cân với tổng tải lượng DO dịng nước sơng nước thải: Tải lượng DO sau hòa trộn= QnCn + QsCs Tương tự BOD toàn phần: Tải lượng BOD sau hịa trộn= QnLn + QsLs Trong đó: Ln = BOD toàn phần nước thải, mg/l Ls = BOD tồn phần nước sơng ,mg/l Lo =BOD cuoi cung pha cacbon BODt Lt Lt= L0e-kt LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thờigian, ngày Lo BOD5 BODt= L0 (1- e-kt) t Thời gian, ngày Nồng độ DO BOD nước sông sau xáo trộn tương ứng tải lượng DO BOD sau xáo trộng chia cho tổng lưu lượng nước thải nước sơng: DO= La = Trong đó: La = BOD toàn phần sau xáo trộn Độ thiếu hụt oxy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phương trình diễn tiến DO phát triển cách sử dụng độ thiếu hụt oxy nồng độ oxy hòa tan nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải phương trình vi phân mà dẫn từ việc biểu diễn tốn học phương trình cân vật chất Độ thiếu hụt oxy lượng mà đó, nồng độ oxy hòa tan thực thấp giá trị bão hịa oxy khơng khí: D=DObh – DO Trong đó: D = độ thiếu hụt oxy, mg/l DObh = nồng độ bão hòa oxy hòa tan, mg/l DO= nồng độ thực tế oxy hòa tan, mg/l Độ thiếu hụt ban đầu Khởi đầu đường cong diễn tiến DO điểm mà dịng thải xáo trộn với nước sông Độ thiếu hụt ban đầu xem khác biệt nồng độ DO bão hòa nồng độ DO sau xáo trộn: Da= DObh Trong đó: Da = độ thiếu hụt oxy ban đầu sau nước sông chất thải xáo trộn mg/l , DObh = nồng độ bão hòa oxy nhiệt độ nước sơng sau xáo trộn, mg/l Phương trình diễn tiến DO: Một sơ đồ cần vật chất DO khúc sông nhỏ thể hình a Đây cân vật chất tồn diện, mà xem xét đến tất đầu vào đầu Như đề cập trên, giới hạn vấn đề đến mơ hình Streeter-Phelps cổ điển Sơ đồ cân vật chất đơn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com giản hóa thể hình b Phương trình cân vật chất sau: RODv + W + A –M – RODr = W A P W RDOvao RDOra B M N A RDOvao R RDOra M Sơ đồ cân DO khúc sông nhỏ (a) cân vật chất đơn giản hóa mơ hình Streeter- Phelps (b) Chú giải: RODvào- = khối lượng DO chảy vào khúc sông RODra = khối lượng DO chảy khúc sông W = khối lượng DO nước thải chảy vào khúc sông khối lượng DO vào từ sản phẩm có chứa oxy quang hợp tảo B = khối lượng DO bị tiêu thụ nhu cầu sinh vật đáy M = khối lượng DO bị khử phân hủy sinh học C-BOD N = khối lượng DO bị khử phân hủy sinh học N-BOD R = khối lượng DO bị tiêu thụ hô hấp tảo Tốc độ mà DO biến hoạt động vi khuẩn (M) tốc độ gia tăng độ thiếu hụt oxy hòa tan Với giả thiết giá trị DO bão hòa số [d(DObh)/dt=0], lấy vi phân phương trình sau , ta LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com suy =- Tốc độ mà DO biến xảy đồng thời với tốc độ mà BOD bị phân hủy, cho nên: =- =- Như biết BODt = Lo-Lt Và Lo số nên lấy đạo hàm theo thời gian khơng từ suy - = - Mặt khác = kLt suy = kLt Điều có nghĩa tốc độ k thay đổi độ thiếu hụt thời điểm t BOD phản ứng bậc tỷ lệ với đương lượng oxy chất hữu lại: số tốc độ k gọi số tốc độ khử oxy kí hiệu kd Tốc độ thấm khối oxy từ khơng khí vào dung dịch (A) phản ứng bậc tỷ lệ với chênh lệch giá trị bão hòa nồng độ thực DO: = k (DObh – DO) Suy = Kd Hằng số tốc độ gọi số tốc độ nạp khơng khí, kr Từ phương trình thấy rằng, độ thiếu hụt oxy hàm cạnh tranh sử dụng oxy nạp từ khí quyển: = kLt - krD Trong đó: dD/dt= thay đổi độ thiếu hụt oxy (D) đơn vị thời gian, mg/l ngày kd = số tốc độ khử oxy , ngày-1 L= BOD hồn tồn nước sơng, mg/l Kr = số tốc độ nạp khí, ngày-1 D = độ thiếu hụt oxy nước sông, mg/l 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bằng cách lấy tích phân phường trình với điều kiện biên: thời điểm t= : D=Da L=La thời điểm t, D =D L=L , ta phương trình diễn tiến DO: D= Trong đó: D = độ thiếu hụt oxy nước sông sau sử dụng BOD theo thời gian, mg/l La = BOD hoàn toàn lúc ban đầu sau nước sông nước thải xáo trộn , mg/l Kd = số tốc độ khử oxy, ngày-1Kr = số tốc độ nạp khí , ngày-1 Da = độ thiếu hụt ban đầu sau nước sông nước thải xáo trộn, mg/l Khi kr = kd phương trình viết lại thành: D = (kdtLa + Da)e-kdt Hằng số tốc độ nạp khơng khí bị ảnh hưởng nhiệt độ điều chỉnh theo nhiệt độ thức tế sông cách sử dụng : KT = k20(∞)T-20 Trong đó: T= nhiệt độ xem xét , 0C KT = số tốc độ BOD nhiệt độ xem xét, ngày -1 K20 = số tốc độ BOD nhiệt độ 200C , ngày-1 Hệ số nhiệt độ, ∞=1,135 nhiệt độ khoảng từ 4-20oC ∞=1,056 nhiệt độ khoảng 20-30oC Sự nạp khơng khí Giá trị kr phụ thuộc vào mức độ hỗn loạn mà mức độ liên quan chặt chẽ với tốc độ dòng chảy, phụ thuộc vào tỉ số diện tích mặt thống so với thể 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tích nước sơng Một dịng sơng hẹp sâu có giá trị k r nhỏ nhiều so với dịng sơng rộng nơng kr = đó: kr= số tốc độ nạp khơng khí 20oC, ngàyv = vận tốc trung bình dịng chảy , m/s H = độ sâu trung bình dịng chảy,m Lưu ý hệ số 3,9 tính đến thừa số chuyển đổi để có số hạng có số hạng thứ nguyên phương trình Hằng số tốc độ nạp khơng khí xác định phương trình với hệ số nhiệt độ ∞ = 1,024 Đối với nhiều dịng chảy, kr thay đổi từ 0,05 đến lớn 18 ngày-1 Để liên hệ thời gian di chuyển với khoảng cách vật lý xuôi dịng, cần phải biết vận tốc dịng chảy trung bình Một tìm giá trị dịng chảy điểm dịng chảy xi Lưu ý không sử dụng biện pháp vật lý để làm cho DO thấp không Điểm thấp đường cong lõm DO điều mà ta quan tâm nhiều điều kiện tồi tệ sông Thời gian để đạt đến điểm tới hạn xác định cách lấy vi phân từ phương trình trên, gán cho khơng, giải t cách sử dụng giá trị số e kr kd Tgh = Hoặc kt = kd : Tc = Độ thiếu hụt tới hạn sau xác định cách sử dụng thời gian tới hạn phương trình 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Phần 4: Bài toán ứng dụng Bài toán : Bài toán 3: Khu cơng nghiệp Nhơn Trạch có xả nước thải vào đối tượng tiếp nhận kênh Lưu lượng dòng nước thải 14400 (m3/ngày), BOD5 nhiệt độ 20oC 35 (mg/l), nồng độ oxy hòa tan dòng nước thải 2,5 (mg/l) nhiệt độ dòng nước thải 22(oC) Dịng chẩy kênh có lưu lượng 1400 (m3/giờ),BOD5 20oC 4,5 (mg/l), nồng độ oxy hòa tan 6,0 (mg/l) nhiệt độ dịng chảy 20oC Dịng chảy có vận tốc trung bình 0,25(m/s), độ sâu (m) Tại khoảng cách 10 km so với nguồn xả nước thải người ta bơm nước vào với mục tiêu pha loãng làm tăng nồng độ oxy hịa tan kênh sơng Dịng nước xả có thơng số sau: Lưu lượng 9000 (m3/ngày), BOD5 20oC 1,5(mg/l), nồng độ oxy hòa tan 7,5 (mg/l).Nhiệt độ dòng nước xả 22oC Biết hịa trộn hồn tồn diễn tức thời Lấy hệ số tốc độ phân hủy chất hữu K1 nhiệt độ 20oC 0.25 (ngày-1) Sử dụng cơng thức OwensGibbs tính Ka(20oC) =9,4u0.67/H1,85 Trong u (m/s) vận tốc trung bình dịng chảy, H độ sâu trung bình kênh Sử dụng mơ hình Streeter – Phelps tính nồng độ oxy hịa tan khoảng cách km so với nguồn xả thải thứ hai Giải Tính hệ số Ka (20oC) Ka (20oC)= = = 0,486 (ngày-1) Lưu lượng pha trộn nước thải nước sông: 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Qo, mix= + = + 1400 = 600 + 1400 = 2000 (m3/ h) BOD5 pha trộn nhiệt độ 20oC: BOD5,mix,o = = = 13,65 (mg/l) Nồng độ chất hữu thời điểm ban đầu sau có pha trộn: Lo,mix,o= = 19,13(mg/l) Nồng độ oxy hòa tan pha trộn ban đầu: DDo,mix= = = (mg/l) Nhiệt độ pha trộn nước thải nước sông: =20,6 oC = Hệ số tốc độ phân hủy chất hữu sau có pha trộn K1 (20,6 oC) = K1 ( ) = K1 (20oC) = 0,25 10,50,6 = 0,257 (ngày-1) Hệ số thấm khí sau có pha trộn: Ka (Tmix,o)= Ka(20,6oC) = Ka (20oC) e(20,6-20) = 0,486 e0,024 x 0,6 = 0,493(ngày- ) Sử dụng bảng công thức nội suy ta nhận nồng độ oxy hòa tan bão hòa nhiệt độ 20,6oC 9,08 Từ độ thiếu hụt oxy ban đầu sau có pha trộn Do,mix= DObão hịa – DOban đầu = 9,08 – = 3,08 (mg/l) BOD toàn phần điểm cách nguồn thải 10000m tính theo cơng thức: 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BOD (10000m) = Lo,mix,o x = 19,3 x =19,13 x = 17,324 (mg/l) Độ thiếu hụt oxy nồng độ oxy hịa tan vị trí 10000 m tính sau: D1(x) = = Từ suy ra: DO(10000)= DObão hòa – D1(10000)= 9,08 - 4,193= 4,887(mg/l) Lưu lượng pha trộn nước xả nước sông (m3/h) mặt cắt số (nơi xảy hợp lưu sông nguồn xả 2): Qr,2 = Qr,1 + Qw,2 = 2000 + = 2375(m3/h) Sử dụng công thức: Lo,w,2 = BOD pha trộn ban đầu mặt cắt sông nguồn xả 2: Lo,mix,2= Nồng độ oxy pha trộn ban đầu mặt cắt số là: DOmix,2= Nhiệt độ pha trộn nước xả nước sông (oC) 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tmix,2= Hệ số K1 sau pha trộn mặt cắt số là: K1(20,82 )=K1(Tmix,0) = K1(20 ) Hệ số thấm khí Ka sau pha trộn mặt cắt số 2: Ka(Tmix,2)= Ka(20,82oC)= Ka(20oC) x e(20,82-20) =0,486 x e0,024 x0,82 =0,496 (ngày1 ) Tại nhiệt độ Tmix,2=20,82oC ta có nồng độ oxy hịa tan bão hịa 9,036(mg/l) Từ độ thiếu hụt oxy ban đầu sau có pha trộn Do= Do,mix,2=9,036-5,3 = 3,736 (mg/l) Độ thiếu hụt oxy vị trí x=5000m cách nguồn xả tính sau: D1(x)= ) +3,736 Vậy DO x=5000m cách nguồn là: DO(x=5000m)= DObh – D1(x)= 9,036 - 4,085= 4,951(mg/l) Bài tốn : Đánh giá tác động đến mơi trường nước qua mơ hình Streeter Phelps với tốn thực tế chất lượng ô nhiễm nước sông Hà Thanh (Qui Nhơn) Giải: 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nước rác bãi chôn lấp không thu gom xử lý mà thải trực tiếp sông Hà Thanh với hàm lượng chất ô nhiễm cao, hàm lượng cặn tồn đọng lớn, nước thải sau thời gian tích lũy lên men phân hủy, tạo mùi khí đặc trưng ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm nước mặt Nước rác sau thu gom phải xử lý trước thải sông Hà Thanh Lượng nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn Long Mỹ phải xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (QCVN 25:2009-Quy chuẩn quốc gia nước thải bãi chôn lấp chất thải rắn) đổ suối nằm cách trạm xử lý 70m chảy sơng Hà Thanh, nơi có giếng khai thác nước ngầm cung cấp cho thành phố Quy Nhơn Ta lấy thơng số tính tốn nồng độ chất ô nhiễm nguồn thải giá trị giới hạn lớn - SS = 50 (mg/l) - BOD5 = 30 (mg/l) - COD = 50 (mg/l) - Tổng Nitơ = 15 (mg/l) • Xác định hàm lượng chất bẩn nước rác trước khí thải mơi trường Cơ sở nước rác có tỷ trọng nước có khí rác G= 0,0855.10-3 (tấn/m3) Lưu lượng max nước rác ô là: V= 38,7711/(0,0855.10-3 ) (tấn/năm) (tấn/m3 ) V= 453463,16 (m3/năm) = 0,014 (m3/s) 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảng 3.17 Hàm lượng chất bẩn nước rỉ rác hố thu bãi chôn lấp chất thải rắn Long Mỹ Thông số STT Đơn vị Hàm lượng QCVN 25:2009 BOD5 Mg/l 6500 30 COD Mg/l 11000 50 SS Mg/l 600 50 Tổng N Mg/l 200 15 Nhận xét: Qua bảng số liệu trên, so sánh kết nguồn thải bãi chôn lấp chất thải rắn Long Mỹ với QCVN 25:2009 cột A cho thấy: hàm lượng chất rắn lơ lửng SS, COD, BOD5, tổng N vượt tiêu chuẩn Nước thải khơng xử lý trước khí thải mơi trường nguồn gây nhiễm đáng kể nguồn tiếp nhận tương lai • Xác định hệ số pha loãng nước nguồn với nước thải Khi xả nước thải vào sông, hồ diễn q trình xáo trộn pha lỗng nước nguồn với nước thải Hệ số pha loãng nước nguồn tiếp nhận với nước thải xác định sau: Trong đó: a: hệ số pha loãng; q: lưu lượng nước thải xả vào nguồn, q = 1242 m3/ngày= 0,014m3/s 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Q: lưu lượng nước sông nhỏ đảm bảo tần suất 95%, Q = 10,5 m3/s x: khoảng cách từ miệng xả đến điểm tính tốn theo chiều dịng chảy sơng, (m) x = 1500 m; α: hệ số xác định theo cơng thức sau: Trong đó: φ hệ số hình thái sơng (dịng chảy), phụ thuộc vào độ khúc khuỷu, xác định theo công thức sau: φ = x/xthẳng xthẳng = 1000m φ = 1500/1000 = 1,5 Q.Cng Điểm kiểm tra x Điểm cấp nước Điểm xả nước thải X thẳng Sơ đồ tính tốn xác định hệ số pha lỗng a dịng sơng z : hệ số phụ thuộc vào vị trí cống xả nước thải z=1 :khi xả nước thải ven bờ z = 1,5 xả nước thải lịng sơng, nước thải từ bãi chơn lấp chất thải rắn Long Mỹ ven bờ nên z=1 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com E: hệ số khuếch tán rối Trong trường hợp sông lớn, chảy qua vùng đồng E xác định sau: E = Trong : Htb độ sâu trung bình lịng sơng, Htb= 3m Vtb : vận tốc trung bình dịng chảy sông, Vtb = 0,2m/s Vậy E = Hệ số pha loãng nước nguồn tiếp nhận với nước thải xác định: α= Số lần pha loãng nước nguồn tiếp nhận với nước thải xác định: n= Với Q’ :lưu lượng nước nguồn tham gia pha loãng với nước thải Q’= a.Q Trong đó: a: hệ số pha lỗng Q: lưu lượng nước sơng nhỏ đảm bảo tần suất 95% Q= 10,5 m3/s suy Q’ = 0,97 10,5 = 10,2 (m3/s) Vậy n= Với n = 733 khả pha lỗng dịng sông tốt, nhiên nguồn thải phải kiểm sốt chặt chẽ thơng số nhiễm nguồn thải cách đưa trạm xử lý nước rác xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép trước thải sông để tránh làm ô nhiễm nước sơng tương lai Q trình hồ tan tiêu thụ oxy: Sơng Hà Thanh có lưu lượng dịng chảy là: 10,5 m3/s, nhiệt độ nước sông 25độ C Hằng số tốc độ tiêu thụ oxy 25 độ C : K1=0,26 (1/ngày) 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hằng số tốc độ oxy bão hòa : K2= 0,37 (1/ngày) Nồng độ oxy dòng chảy cho phép sap cho trì nồng độ oxy hịa tan khơng 6mg/l Ở nhiệt độ 25oC nồng độ oxy bão hịa nước 8,7 mg/l Nồng độ BOD nước sông chưa có dịng thải mg/l Khi xáo trộn nồng độ oxy hịa tan mg/l (Nguồn số liệu từ trung tâm khí tượng thuỷ văn Bình Định) Độ thiếu hụt oxy thời điểm ban đầu Da Da= 8,7 – = 0,7 (mg/l) Độ thiếu hụt oxy cực đại : Dmax= 8,7 – = 2,1 (mg/l) • Xác định q trình hịa tan tiêu thụ oxy sông Hà Thanh thải nước rác từ bãi chôn lấp chất thải rắn Long Mỹ Bảng :Xác định độ thiếu hụt oxy theo thời gian t Dt , BOD nước sông nước thải sau thời gian t Lt Thời gian Lt (mg/l) Dt (mg/l) DOt (mg/l) 14.643 0.7 11,291 3.263 5.437 8.706 4.398 4.302 6.713 4.690 4.010 5.176 4.514 4.186 3.991 4.101 4.599 3.077 3.590 5.110 2.373 3.064 5.636 1.829 3.567 6.133 (ngày) 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.411 2.120 6.580 10 1.088 1.732 6.968 11 0.839 1.403 7.297 12 0.647 1.128 7.572 13 0.499 0.902 7.798 14 0.384 0.718 7.982 15 0.296 0.569 8.131 16 0.229 0.449 8.251 tmax = = = 3,02 ngày Khoảng cách để dòng chất thải tới điểm nồng độ oxy hịa tan mức thấp tính theo ngày là: X= V.tmax = 0,2 x 3,02 x 86400 = 52186 (m) =52 (km) Độ thiếu hụt DO cực đại Dmax = (mg/l) Gía trị nhỏ DO đạt Dmax lớn DOmin = 8,7 – 4,69 = 4,01 (mg/l) Bài toán 3: Một khu đô thị thải ngày sông 17,360m3 nước thải xử lý có BOD5 = 12mg/l có số tốc độ BOD k= 0.12 ngày-1 nhiệt độ 200C Sơng có lưu lượng 0.43 m3/s Và BOD toàn phần 5.0 mg/l DO 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nước sông 6.5mg/l Tính tốn DO BOD tồn phần sau xáo trộn Giải: Chuyển đổi lưu lượng nước thải sang đơn vị tương thích, tức m3/s: Qu = DO sau hòa trộn: DO= Trước xác định BOD toàn phần sau xáo trộn, cần phải xác định BOD tồn phần nước thải Ta tính Lo sau: Lo= Lưu ý rằng, sử dụng số ngày BOD5 để xác định giá trị t phương trình, đặt Ln=Lo xác định BOD tồn phần sau xáo trộn: Lo = Phần 4: Kết luận kiến nghị Kết luận : Khả mô mơ hình Streeter- Phelps tốt, có độ xác hợp lý so với thực tiễn 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Có khả ứng dụng rộng rãi nhiều tình cố môi trường, hỗ trợ tốt cho công tác quản lý lưu vực sông quản lý nguồn thải Kiến nghị: Tiếp tục nghiên cứu sâu thêm mơ hình Streeter- Phelps sở lý thuyết để áp dụng tốt toán thực tế đặt Tiến hành xây dựng nguồn liệu thực tế dịng sơng, nguồn thải (đo đạc, số hóa liệu, đồ,…) phục vụ cho công tác mô dòng chảy 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Lâm Minh Triết, Kỹ thuật môi trường, Nxb Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 2006 Bùi Tá Long, Mơ hình hóa mơi trường, Nxb Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 2008 25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... khối lượng DO chảy vào khúc sông RODra = khối lượng DO chảy khúc sông W = khối lượng DO nước thải chảy vào khúc sông khối lượng DO vào từ sản phẩm có chứa oxy quang hợp tảo B = khối lượng DO bị... lượng DO nước sông Tải lượng DO nước sơng sau hịa trộn Do Hình : sơ đồ cân vật chất di truyền thống xáo trộn DO Tải lượng DO sơng sau hịa trộn cân với tổng tải lượng DO dịng nước sơng nước thải:... Khi nước bị ô nhiễm chất hữu dễ bị phân hủy vi sinh vật lượng oxy hòa tan nước bị tiêu thụ bớt, giá trị DO thấp so với DO bảo hịa điều kiện Vì DO sử dụng thông số để đánh giá mức độ ô nhiễm chất