BTMHH

Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm Câu 1:  Tóm tắt: Xem hình vẽ bên cạnh Thông số của vịnh: Thông số của kênh: Nguồn xả W : V vịnh = 3.14x10 6 m 3 Chiều dài = 2500 m Q w = 4m 3 /s H vịnh = 6 m Rộng = 30 m BOD 5 = 75mg/l ; f= 1.3 Q vịnh =16 m 3 / s Sâu = 2 m DO w = 1mg/l Ka v = 0.2/ngày Q kênh =12 m 3 / s Sông có BOD (L s (L R ) =0), DO s ( C R ) =7.5 (mg/l) ; t s = 25 0 C Ka k = 0.4/ngày; K r =K d = 0.2/ngày ở 20 o C  Yêu cầu: 1) BOD B =? Khi Q sông = 28 m 3 / s 2) DO B =? SVTH: Trần Thị Tường Trang 1 Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm Bài giải:  Phương pháp tiếp cận: Để giải bài toán này ta thực hiện các bước sau: - Xác định BOD và DO sau hòa trộn giữa nguồn W và dòng sông - Xác định các thông số khác như nồng độ oxy bão hòa C s ; vận tốc trong vịnh; hiệu chỉnh các thông số K r , K d - Xác đinh BOD và DO sau khi ra khỏi kênh - Xác định BOD và DO ở trong vịnh bằng cách coi vịnh như là một hồ xáo trộn hoàn toàn - Tính BOD và DO tại B theo 2 dòng hợp lưu  Tính toán: 1. Các thông số sau hòa trộn: - Lưu lượng tổng 28 m 3 /s trong đó Q kênh =12 m 3 /s và Q vịnh =16 m 3 /s - BOD tổng của nguồn W (L w ) = 75 x 1.3 =97.5 mg/l - BOD sau hòa trộn: - DO sau hòa trộn: - Nồng độ oxy bão hòa áp dụng công thức tính độ oxy bão hòa ở nhiệt độ 25 0 : 5 7 10 11 2 3 4 5 7 10 11 2 3 4 1.575701 10 6.642308 10 1.243800 10 8.621949 10 ln 139,34411 1.575701 10 6.642308 10 1.243800 10 8.621949 10 139,34411 298.15 298.15 298.15 298.15 s C T T T T × × × × = − + − + − × × × × = − + − + −  C s = 8.27 (mg/l) 2. Tính BOD k ,DO k ở trong kênh: SVTH: Trần Thị Tường Trang 2 Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm a) DO k : áp dụng công thức  DO k = 8,27-1,91 = 6,36 (mg/l) Với: - x = 2,5 km = 2500 m - U = Q kênh /A= - L 0 = 12,19 mg/l - K a = 0.4/ngày - K r = K d = 0.2 x 1.047 25-20 =0.252/ngày - D 0 =Cs – C 0 =8.27 – 6.7= 1.57 mg/l b) BOD k áp dụng công thức 3. Tính BOD v , DO v trong vịnh: a) BOD v áp dụng công thức Với : - W là tải lượng BOD vào vịnh, kg/ngày - V là thể tích hồ, m 3 - Q là lưu lượng vào hồ m 3 /ngày b) DO v áp dụng công thức SVTH: Trần Thị Tường Trang 3 Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm Với: - Với Q V = 16 m 3 /s =1382400 m 3 /ngày - K L = K a × H = 0,2 × 6 =1,2 2 6 523333 6 1014,3 m H V A = × == - C in = 6,7 mg/l - C S = 8,27 - L V = 7,75 mg/l AKQ W LV C + = 0 (do không có nhu cầu oxy do bùn lắng) 4. Tính toán tại điểm B (BOD B và DO B ) Câu 2:  Tóm tắt: Minh họa và số liệu xem hình vẽ dưới SVTH: Trần Thị Tường Trang 4 Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm  Yêu cầu: Vẽ biểu đồ biểu diễn (profile) DO hòa tan trong dòng sông Bài Giải  Phương pháp tiếp cận: giải bài toán này ta thực hiện các bước sau áp dụng công thức mô hình Streeter-Phelps tổng quát - Từ 0-40 km áp dụng tính toán với độ thiếu hụt oxy ban đầu và độ thiếu hụt do CDOD của nguồn điểm gây ra (phần a+b). - Từ 41- 60 km (20km) tính thêm phần độ thiếu hụt do nhu cầu oxy của bùn lắng SOD phân bố dọc dòng sông (phần a+b+g với L o40 và khoảng cách x 1-20km khác ) + độ thiếu hụt oxy ở đoạn từ 1-40km. - Sau khí có độ thiếu hụt oxy D ta suy ra DO= C s – D tương ứng - Vẽ biểu diễn biểu đồ profile trên phần mền Excel ra biểu đồ  Tính toán: 1. Tính toán các thông số sau hòa trộn: - Tổng nồng độ BOD của nguồn thải đưa vào: L W = f × CBOD 5 =1,25 × 200 = 250 (mg/l) - Tổng nồng độ BOD sau khi hòa trộn ( ) 0 0,4 250 6,6 1,5 15,7 / 6,6 0,4 W W r r W r Q L Q L L mg l Q Q + × + × = = = + + - Tổng nồng độ oxi hòa tan sau khi hòa trộn ( ) 0 0,4 2 6,6 8,5 8,13 / 6,6 0,4 W W r r W r Q C Q C C mg l Q Q + × + × = = = + + SVTH: Trần Thị Tường Trang 5 Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm - H = 2,5 m u = 0,15 m/s tra biểu đồ tính toán hệ số nạp khí theo O’connor-Dobbins :  385,0 5,2 15,093,393,3 )20( 5,1 5,0 5,1 5,0 0 = × = × = H u CK a /ngày K a (25 0 C) = 0,385 × 1,024 5 = 0,43/ngày 2. Tính toán DO hòa tan trong đoạn sông từ 0-40 km, áp dụng công thức ( ) 0 a a r K x K x K x d U U U s s o s a r K L DO C C DO e e e K K − × − × − ×   × = − − × − −  ÷ −   Với: - Cs = 8.5 mg/l - K r = 0.25/ngày - U = 0.15 m/s =12.96 km/ngày - K d = 0.2/ngày - DO o = 8.13 mg/l Áp dụng công thức và số liệu đã cho tương ứng với khoảng cách x ta sẽ có giá trị DO hòa tan Lấy bước nhảy là 2km ta tính toán trên Excel được các giá trị DO theo x cho ở bảng dưới: Khoảng cách x (m) Giá trị DO hòa tan 0 8.130 2000 7,667 4000 7,279 6000 6,932 8000 6,625 10000 6,353 12000 6,113 SVTH: Trần Thị Tường Trang 6 Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm 14000 5,903 16000 5,721 18000 5,563 20000 5,429 22000 5,315 24000 5,220 26000 5,144 28000 5,082 30000 5,036 32000 5,002 34000 4,981 36000 4,970 38000 4,969 40000 4,977 3. Tính toán đoạn sông từ 40-60 km áp dụng công thức : ( ) 040 40 1 a a a r K x K x K x K x d B U U U U s s o s a r a K L S DO C C DO e e e e K K K − × − × − × − ×     × = − − × − − − −  ÷  ÷ −     Với: - S B : Nhu cầu oxy của bùn lắng mg/l.ngày SVTH: Trần Thị Tường Trang 7 Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm - DO 040 = C s – DO 40 =8.5 - 4.997 = 3.52 (mg/l) ( ) 0.25 40 12.96 040 0 15.7 7.26 / r K x u L L e e mg l − − × = × = × = Áp dụng công thức và số liệu đã cho tương ứng với khoảng cách x (1-20 km) ta sẽ có giá trị DO hòa tan . Lấy bước nhảy là 2km ta tính toán trên Excel được các giá trị DO theo x cho ở bảng dưới: Khoảng cách x (m) Giá trị DO hòa tan 0 4.977 2000 4,771 4000 4,584 6000 4,416 8000 4,267 10000 4,135 12000 4,018 14000 3,915 16000 3,825 18000 3,747 20000 3,68 4. Biểu đồ profile DO trong nước dọc theo dòng sông là SVTH: Trần Thị Tường Trang 8 Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm Câu 3:  Tóm tắt: Xem hình dưới với các thông số sau đây: SVTH: Trần Thị Tường Trang 9 3 Bài tập lớn Mô hình hóa Môi Trường GVHD: TS. Lê Hoàng Nghiêm Nhà máy 1: Nhà máy 2: Sử dụng 1200 kg dầu/h chứa 2%S Sử dụng 7000 kg dầu/h chứa 2,5% S h 1 =100 m h 2 =40 m U h1 = 3,2 m U h2 = 2,4 m Cho s= C  Yêu cầu: 1) Xác định C SO2 tại điểm A ? 2) Xác định % loại bỏ SO 2 của 2 nhà máy khi C max tại A < 200 ug/m 3 .h 3) Xác đinh H 2 =? khi nhà máy 2 xử lý được 60% SO 2 và nhà máy 1 không xử lý để C max tại A < 200 ug/m 3 .h Bài Giải  Phương pháp tiếp cận: với các yêu cầu của bài toán đặt ra ta giải bài toán theo trình tự như sau - Xác định lưu lượng phát thải SO 2 của 2 nhà máy - Sử dụng khoảng cách x và độ ổn định khí quyển để xác định các thông số y δ và - Áp dụng công thức tính ra nồng độ ảnh hưởng của từng nhà máy sau đó cộng tổng 2 nguồn đối với điểm A - Sau khi có nồng độ tại A ta hiệu chỉnh về nồng độ trung bình 1 giờ theo công thức sau đó suy ra % xử lý của 2 nhà máy để đạt nồng độ yêu cầu. - Ta xác định nồng độ yêu cầu của nhà máy 2 đến điểm A và sử dụng công thức xác định tích sau đó tra được từ đó xác đinh được chiều cao hiệu dụng ống khói nhà máy 2.  Tính toán: 1. Tính tốc độ phát thải SO 2 của 2 nhà máy: a) Nhà máy 1 - Khối lượng lưu huỳnh trong 1kg nhiên liệu dầu: 1kg × 2% = 0,02 kg = 20gS/1kg dầu - Phương trình phản ứng cháy S: S + O 2  SO 2 32g 32g 64g SVTH: Trần Thị Tường Trang 10 123doc.vn