Bài giảng MÔ HÌNH HÓA MÔI TRƯỜNG - Phần 8 pdf

281 Cáckháiniệmcơbản 282 Mộtsốkýhiệu § BOD (Biochemical Oxygen Demand) –nhucầuoxy sinhhóatoànphần(mg/l); § BOD đạidiệnchonhữngthànhphầncóthể phân hủysinhhọc. Nếucóoxy, quátrìnhphânhủysinh họcsẽđòihỏimộtlượngoxy tương ứngvớilượng giảmBOD; § BOD 5 –Nhucầuoxy sinhhóasauthờigian5 ngày (mg/l); § COD (Chemical Oxygen Demand )–nhucầuoxy hóahọc(mg/l); § DO (dissolved oxygen) –Nồng độ oxy hòatan (mg/l); 283 Khốithể tíchnước § Xétmộtkhốithể tích. Chấtlượngnướctrongthể tíchphụ thuộcvàokhốilượngcủachấtô nhiễm. § Mô hìnhchấtlượngnướccầnthể hiệnkhốilượngcủachất đótrongyếutốthể tích § Sự thay đổikhốilượng đượctínhtoánbằngsựchênhlệnh giữadòngkhốilượngnhậpvàovàxuấtrakhỏithể tích. z d y d x d zycu d d zyxcu x cu ddd ][ ¶ ¶ + s mg m s m m mg = 2 3 284 Qu á tr ì nh h ì nh th à nh ch ấ t lượngnước § Khốilượng đượcdòngchảyvậnchuyểntheocácthành phầnvéctơ vậntốcU(U, V, W). Quátrìnhnày đượcgọilà quátrìnhchuyểntải(advection) . Khốilượngchuyểntải theophươngx bằngC x U x dy x dz. Trong đóC lànồng độ chất đangxét. § Cácthànhphầnkhác đượcgọilà phântán. Cóhaithuật ngữ cầnphânbiệt: diffusion (khuếchtán), dispersion (phântán). § Phân tán đượcdùngchỉ tác độngkếthợpgiữakhuếchtán phântử(molecular diffusion) vàkhuếchtánrối(turbulent diffusion). Cả haiquátrìnhnày đềudo xung độnggâyra theo địnhluậtBrown về khuếchtánphântửdo ảnhhưởng củagradient nồng độ. 285 § Quátrìnhphântán tuânthủđịnhluậtFick § Cácquátrìnhvậnchuyểncácchấtvàonước: Thủy phân(phản ứngtrao đổigiữanướcvàcácloạikhoáng chất); hòatan (pháhủycấutrúcmạngtinhthể củacác loạimuốivàphânlythànhcácdạngion) § Cácquátrìnhtáchcácvậtchấtrakhỏinguồnnước : baogồmcácquátrìnhlắng đọng(do tỷ trọng, nồng độ vuợtgiớihạnbãohòa, quátrìnhhấpthụ, quátrìnhkeo tụ, cácquátrìnhphản ứnggiữacáchợpchấtvàcác quátrìnhsinhtháichấtlượngnước…) 286 Chấthữucơ § Cácchấthữucơ(organic wastes): cácchấtthảicó nguồngốctừcácsinhvậtsốnghoặcchết. Khi được đưavàonguồnnước, cácchấthữucơsẽlàmcho cácvi sinhvậthiếukhípháttriển. Cácvi sinhvật nàysẽtiêuthụ oxy làmcholượngoxy hoàtan sẽ giảmxuốngchonêncásẽdầndầnbiếnmất. Khi phầnlớnlượngoxy hoàtan giảm đithìcácvi sinh vậtkỵkhísẽbiến đổicáchợpchấtcóchứalưu huỳnhthànhH 2 S làmchonướccómùi 287 Chấtdễphânhuỷ sinhhọc § Chấtdễphânhuỷ sinhhọc(readily biodegradable substances): chấtcóthể bị phânhuỷ sinhhọcđến mộtmứcđộ nhất địnhnào đótheocácphépthửđã định đốivớikhả năngphânhuỷ sinhhọchoàntoàn. § Sự phânhuỷ sinhhọchoàntoàn: sự phânhuỷ sinh họcdẫnđếnsựvôcơhoáhoàntoàn. § Phân huỷ bậcnhất: sự phânhuỷ cấutrúcphântử củamộtchất đếnmứcdộđủđể loạibỏmộttính chất đặctrưngnào đó. 288 Hằngsốtốcđộ phânhuỷ K 1 § Hằngsốtốcđộ phânhuỷ cácchấthữucơk 1 là đại lượng đặctrưngchotốcđộ củaphản ứngphânhuỷ cácchấthữucơdễphânhuỷ sinhhọcdo cácvi sinhvậthiếukhítrongdòngchảy đượcxác định trong điềukiệntĩnhtrongphòngthínghiệm. 289 Hi ệ n tư ợ ng n ạ p kh í (oxy t ừ không khíxâmnhậpvàonướcmặt) § Nạpkhí(Reaeration) là quátrìnhvậtlý(chuyển hóakhốilượng) củaoxy từ khíquyểnvàokhối nước. § Để sử dụngcácmôhình chấtlượngnướcsông cầnthiếtphảixâydựng phươngpháptínhtoán hệ số tốc độ hòatan oxy qua mặtthoáng. (ngày -1 ) 290 Môhìnhchấtlượngnước đơngiản(môhìnhBOD/DO đơngiản) [...]... Gii phng trỡnh Streeter Phelps cho DO dD = K1 Lt - K a D dt dD + Ka D = K1L0e-K1t dt D t =0 = D0 D t =0 = D0 ( ) K1 L0 ộ D= e - K1 t - e - K at + D0 e - K a t , K1 ạ K a ờ K a - K1 ờ ờ D = (K1 * t * L0 + D0 )e K1t , K1 = K a ở 303 thiu ht DO cc i ( ) K1 L0 dD - K at -Ka t - K1 t D= e -e + D0 e ị =0 K a - K1 dt dD = k 1 Lo e - k1t - k a D = 0 dt k1 - k1t = Dc Lo e ka 304 im m ti ú nng oxy thp nht... ammonium trong thc t K 1 L0 K N N 0 - K at - K1 t D= (e -e )+ ( e - K N t - e - K at ) + D0 e - K a t K a - K1 Ka - KN 306 Thay bin t = x/v trong cỏc cụng thc trờn Đ Nc thi sau khi gia nhp vo dũng sụng, cú s s hũa trn hon ton vi dũng chy Đ Vn tc dũng chy l nh nhau trong sut cỏc mt ct ngang dũng sụng ( ) K1 L0 ộ -Ka x / v -Ka x / v - K1 x / v -e + D0 e , K1 ạ Ka ờD = K - K e a 1 ờ ờ x ổ ử K1x / v , K1... l 0 .8 l/ngy Tỡm L0 v Ka 20oC S dng giỏ tr trung gian t bng ó cho ỏnh giỏ cỏc thụng s Gii K1 25oC c xỏc nh bng phng trỡnh tớnh theo K1 ti 200C K1( 25oC) = 0.375 * 1.055 = 0.479 L0 c xỏc nh t phng trỡnh BOD5 = L0(1-e-K1*5) 25 = L0 (1 e -0 .479*5) = L0*0.91 ị L0=27 mg/l Ka 20oC cú th tớnh c t phng trỡnh Ka(T)=Ka(20)eq(T-20) 0 .8= (Ka 20oC)e 0.025* (-5 ) =(Ka 20oC)*0 .88 ị Ka( 20oC) = 0.91 l/ngy 3 08 Bi... ngay-1 3.02 / 3 ( ) 310 Bi gii (tip theo) Đ Tớnh thi gian khi thiu ht t cc i vi tc: ỡ Ka ộ Do (Ka - K1 ) ựỹ 1 ù tc = lnớ ờ1 ỳý Ka - K1 ợ K1 ở K1 Lo ỷù ỵ ỡ0.33 ộ 1.5(0.33 - 0.2) ựỹ 1 = lnớ ờ1 - 0.2 10.9 ỳý (0.33 - 0.2) ợ 0.2 ở ỷỵ = 3.13 ngay x c = vtc = 0.3 m/s 86 ,400 s/ngay 3.13 ngay= 81 ,129 m 311 Bi gii (tip theo) Đ Giỏ tr nh nht ca DO cng t c khi Dc l ln nht thiu ht DO cc i l: K1 0.2 -K t - (0.2day... K1 (ngy -1 ) sau khi cú s pha trn 8/ H s thm khớ Ka sau khi cú s pha trn 9/ thiu ht oxy ban u sau khi cú s pha trn 10/ Thi gian i c s thiu ht oxy cc i 11/ thiu ht oxy cc i 12/ Khong cỏch ni ú din ra thit ht oxy cc i 314 Bng 1 Nng oxy bóo hũa trong nc nh mt hm s ca nhit Nhit 0C Nng oxy bóo hũa (mg/l) 1 16 10.0 2 17 9.7 3 18 9.5 4 19 9.4 5 20 9.2 6 21 9.0 7 22 8. 8 8 23 8. 7 9 24 8. 5 10 25 8. 4 STT... 0.20 60 120 10 80 0.35 Nc thi 0.10 0.25 ụ th ó x lý sinh hc Nc ung 0.05 0.10 0.05 01 01 Nc sụng 0.05 0.15 0.05 0.10 02 0-5 301 Tớnh toỏn BOD Đ Nng cht hu c trong nc thi thng c ch nh bng BOD5 hay BOD7, ln lt l lng oxy tiờu th trong 5 v 7 ngy Đ Nh ó cp trờn, t gi thit s phõn hy tuõn theo quy lut bc nht nờn ta cú: dLt = - K1 Lt dt L5 = L0 e - K1 5 Lt = L0 e - K1 t BOD5 = Lo (1 - e - K1 5 ) 302 Gii... tham gia ca cỏc quỏ trỡnh khỏc dLt = - K1 Lt dt 293 Phng trỡnh Streeter - Phelps dLt = - K 1 Lt dt dD = K 1 Lt - K a D dt Dt = Cs Ct Cs = nng oxy bóo hũa Ct = nng oxy thi im t Lt = nng cht hu c, c o bng BOD thi im t Đ K1 = h s tc phõn hy cỏc cht hu c hay hng s tc tiờu th oxy do quỏ trỡnh phõn hy cỏc cht hu c (ngy-1) Đ Ka = h s tc hũa tan oxy qua mt thoỏng (ngy-1) (gi ngn gn l h s thm khớ) Đ Đ... 2O2 NO 3- + H2O + 2H+ 299 Cỏch tớnh K1, KN No l nng ammonium v L0 l nng cht hu c o bng BOD ban u K1 v KN ph thuc vo nhit T: tớnh K1 tớnh KN 1.05 1.06 1. 08 KT (ti 200C) K1 (T ) = K1 (200 C) 1.05T -2 0 K N (T ) = K N (200 C)1.06T -2 0 300 Giỏ tr c trng K1, KN, No v Lo ( nhit 20oC) K1 KN No Lo Nc thi 0.35 0.40 ụ th 0.15 0.20 80 120 150 250 Nc thi ụ th ó x lý c hc 0.10 0.25 70 120 75 - 150 0.05... l 0.2 ngy-1 Vn tc trung bỡnh ca dũng chy l 0.3 m/s, sõu trung bỡnh l 3.0 m Cho bit DO bóo hũa = 9.1 mg/l ĐHóy tớnh thi gian v khong cỏch theo chiu dũng chy ti ú thiu ht l cc i? ĐHóy tỡm giỏ tr nh nht ca oxy hũa tan (DO)? 309 Bi gii Đ thiu ht ban u Do = 9.1 7.6 = 1.5 mg/L Đ ỏnh giỏ h s tc hũa tan oxy qua mt thoỏng (ngy-1) ( ) 2.26v q (T -2 0) Ka (T ) = 2 / 3 e ngay-1 ị H 2.26 0.3 q (2 0-2 0) Ka (20)... bỡnh ca dũng chy (m/s) Đ H = sõu (m) Đ = hng s = 0.0240oC-1, 5oC . hòatan oxy qua mặtthoáng. (ngày -1 ) 290 Môhìnhchấtlượngnước đơngiản(môhìnhBOD/DO đơngiản) 291 Đặc điểm § Loạimôhìnhnàyliên quan đếnnồng độ oxy trongsôngvàsuối § Mô hìnhchấtlượng nước đầutiênxemxét mốiquanhệBOD/DO. 281 Cáckháiniệmcơbản 282 Mộtsốkýhiệu § BOD (Biochemical Oxygen Demand) –nhucầuoxy sinhhóatoànphần(mg/l); § BOD đạidiệnchonhữngthànhphầncóthể phân hủysinhhọc. Nếucóoxy,. quátrìnhphânhủycácchấthữu cơ(ngày -1 ) § K a = hệ số tốc độ hòatan oxy qua mặtthoáng(ngày -1 ) (gọingắngọnlàhệsốthấmkhí) DKLK dt dD at -= 1 t t LK dt dL . 1 -= 295 DKLK dt dD at -= 1 tt CLD ,, ,, 1 N KK aa RK