Bài tập mô hình streeter phelps

Tính cho nhiều nguồn thải... 2/ Lưu lượng pha trộn giữa nước thải và nước sông... 6/ Nhiệt độ pha trộn giữa nước thải và nước sông.. 9/ Độ thiếu hụt oxy ban đầu sau khi có sự pha trộn 10

Bài tập mô hình Streeter-Phelps

Bài tập mô hình Streeter-Phelps

PGS.TSKH Bùi Tá Long , Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh

Nội dung

1 Bài tập mô hình Streeter-Phelps

2 Tính cho nhiều nguồn thải

Bài tập mô hình Streeter - Phelps

Mô hình cân bằng DO

Gw = QwCw , G r= QrCr

– Gw = Tải lượng DO trong nước thải, g/s– Gr = Tải lượng DO trong nước sông, g/s– Qw = Lưu lượng nước thải, m3/s

– Qr = Lưu lượng nước sông, m3/s

Mặt cắt pha trộn

Tính DO và BOD trong nước sông sau khi xáo trộn

w w r ra

La = BOD toàn phần đầu tiên sau khi xáo trộn

Qw = Lưu lượng nước thải, m3/s

Qr = Lưu lượng nước sông, m3/s

Cw = Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải, g/m3

Cr = Nồng độ oxy hòa tan trong nước sông, g/m3

Lw = Nồng độ BOD toàn phần của nước thải, g/m3

Lr = Nồng độ BOD toàn phần của nước sông, g/m3

Mặt cắt pha trộn

Bài tập 1

Một khu đô thị thải mỗi ngày ra sông 17 360m3 nước thải đã được xử lý có BOD5 = 12mg/L và có hằng số tốc độ BOD là k1 =0,12 ngày -1 ở nhiệt độ 20oC Sông có lưu lượng 0,43 m3/s và BOD toàn phần là 5,0 mg/L DO của nước sông là 6,5 mg/L và DO của nước thải sau khi xử lý là 1,0 mg/L Tính toán DO và BOD toàn phần đầu tiên sau khi xáo trộn.

Bài giải

Độ thiếu hụt DO (D0) ban đầu

DObh – Nồng độ bão hòa của oxy ở nhiệt độ của nước sông sau khi xáo trộn, mg/L

D0 - Độ thiếu hụt oxy ban đầu sau khi nước sông và chất thải được xáo trộn, mg/L

Qw = Lưu lượng nước thải, m3/s

Qr = Lưu lượng nước sông, m3/s

Cw = Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải, g/m3

Cr = Nồng độ oxy hòa tan trong nước sông, g/m3

1/ Hệ số K2 tại nhiệt độ 20 0 C theo công thức Jorgensen S.E.

trong đó v (m/s) là vận tốc trung bình của dòng chảy, H (m) – là độ sâu trung bình của sông.

2/ Lưu lượng pha trộn giữa nước thải và nước sông 0 ( -1)

3/ BOD5 pha trộn tại nhiệt độ 200C.

4/ Tính nồng độ chất hữu cơ ở thời điểm ban đầu sau khi có sự pha trộn (L0)

5/ Nồng độ oxy hòa tan pha trộn ban đầu

6/ Nhiệt độ pha trộn giữa nước thải và nước sông

7/ Hệ số tốc độ phân hủy các chất hữu cơ K1 (ngày -1) sau khi có sự pha trộn

8/ Hệ số thấm khí Ka sau khi có sự pha trộn

9/ Độ thiếu hụt oxy ban đầu sau khi có sự pha trộn

10/ Thời gian đạt được sự thiếu hụt oxy cực đại

11/ Độ thiếu hụt oxy cực đại

12/ Khoảng cách nơi đó diễn ra độ thiết hụt oxy cực đại

Nồng độ oxy bão hòa trong nước như một hàm số của nhiệt độ

Bài giải bài 2

2/Lưu lượng pha trộn giữa nước thải và nước sông:

3/BOD5 pha trộn ở nhiệt độ 20oC:

600× 24 + 2000× 22

T = = 22, 46( C)

2600

4/ Nồng độ chất hữu cơ ở thời điểm ban đầu sau khi có sự pha trộn: Từ BOD5= Lo(1-e-K15)

5/Nồng độ oxy hòa tan pha trộn ban đầu:

6/Nhiệt độ pha trộn giữa nước thải và nước sông:

7/Hệ số tốc độ phân hủy chất hữu cơ sau khi có sự pha trộn:

8/Hệ số thấm khí sau khi có sự pha trộn:

9/Độ thiếu hụt oxy ban đầu sau khi có sự pha trộn Do = DO bão hòa – DO ban đầu,

DO bão hòa tra bảng 1 = 8,76(mg/l) (nội suy)

D K - K K

Phân đoạn kênh sông

Đây là quá trình chia nhỏ môôt con sông thành nhiều đoạn phụ thuôôc vào các hêô số hằng số Quá

trình này gọi là “segmentation”

Nồng độ ban đầu có thể thay đổi do:

– Nhánh phụ hay chỗ hợp dòng (ngã ba sông)

– Do nguồn thải

– Do đập hay do có thác nghềnh (thấp khí rất nhanh)

Phân đoạn sông

Tính toán DO và BOD tại các vị trí có nguồn thải

L0 – CBOD ban đầu tại điểm hợp lưu (mg/l)

Lw – nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải (mg/l)

Ls – nồng độ CBOD từ thượng nguồn (mg/l)

Q – lưu lượng dòng sông (mg/m3)

Qw - Lưu lượng dòng nước thải (mg/m3)

0 w w r r

L Q L Q L

+

=

+

Tính nồng độ và nhiệt độ pha trộn

C0 – nồng độ oxy hòa tan pha trộn ban đầu (mg/l)

Q1 – lưu lượng dòng sông chính (m3/s)

C1 – nồng độ oxy hòa tan của dòng sông chính tại x = 0 (mg/l)

Q2 – lưu lượng dòng chảy phụ (m3/s)

C2 – nồng độ oxy hòa tại tại dòng phụ (mg/l)

T0 – nhiệt độ pha trộn ban đầu tại hợp lưu (ºC)

T1 – nhiệt độ dòng sông chính (ºC)

T2 – nhiệt độ nhánh sông phụ (ºC)

D0 – độ thiếu hụt oxy hòa tan ban đầu (mg/l)

Cbão hòa - nồng độ oxy hòa tan bão hòa tại nhiệt độ T0 (mg/l)

0

2 1

2 2 1

1 0

2 1

2 2 1

1 0

C C

D

Q Q

T Q T

Q T

Q Q

C Q C

Q C

=

Bài toán xác định vị trí nguồn thải

Khúc 1 bắt đầu từ x = 0 chịu sự ảnh hưởng của 1 nguồn thải

Khúc 2 bắt đầu khi có 1 đâôp nước cách vị trí ban đầu là 20 km gây

ra sự khuếch tán oxy từ khí quyển vào dòng chảy và làm thay đổi

D0 (x=0 tại vị trí 20 km)

Khúc 3 cách điểm x = 0 một khoảng cách 30 km có 1 nguồn thải

khác chảy vào và tạo ra sự thay đổi D0, L0, N0, u và k0

Cuối cùng là đoạn 4 bắt đầu tại vị trí 45km so với điểm x=0 lại làm

thay đổi D0, L0, N0, u và k0 Điều này buộc chúng ta phải có sự

tính toán tương ứng

Sự pha trộn do nhánh phụ

Sự hoà trôôn các nhánh sông vào môôt

con sông lớn Tính toán đôô thiếu hụt

DO ban đầu, CBOD, và nhiêôt đôô tại vị

trí xảy ra xáo trôôn bằng cách sử dụng

mô hình DO

T= 26,30C T= 24,90C

Csat,r= 8,4 mg/l Csat,t= 8,6mg/lCr= 7,3mg/l (DO) Ct= 6,8mg/l (DO)

Lr=3,0mg/l(CBOD) Lt=6,0mg/l(CBOD)

Qr=2000 m3/s Qt=500 m3/s

Sự pha trộn do nhánh phụ

L0= (QrLr+ QtLt)/(Qr+Qt)= (2000.3 +500.6)/(2000+500)=3,6 mg/l (CBOD)

C0= (QrCr+ QtCt)/(Qr+Qt)= (2000.7,3 +500.6,8)/(2000+500)=7,2 mg/l (nồng độ oxy)

C Q

Q

T Q T

Q T

t r

t t r

r o

02

26 500

2000

9 24 500

3 26 2000

= +

× +

×

= +

+

=

Tại nhiệt độ 26.20C, nồng độ oxy bão hòa xấp xỉ 8.5 mg/l Do vậy độ thiếu hụt oxy ban đầu D bằng:

D0=Cbão hòa – C0 =8.5-7.2=1.3 mg/l

Sơ đồ tính toán BOD/DO

Sơ đồ tính toán BOD/DO tại khúc 1

Ký hiệu được sử dụng

Tính toán cho nhiều nguồn

Bài tập 3 (nhiều nguồn thải)

Số liệu cho mô hình

Tóm tắt đề bài

(xa nguồn thải 1 là 10km)

Tính

Qr = 1400 m 3/giờ Qw1 = 14400 m3/ngày Qw2 = 9000 m3/ngày DO tại điểm cách nguồn thải 2 là 5

km

BOD5 (20 0C) = 4,5 mg/l BOD5w1 (200C) = 35 mg/l BOD5w2 (200C) = 2,5 mg/l Ka20 =

DOr = 6,0 mg/l DOw1 = 2,5 mg/l DOw2 = 7,5 mg/l

u = 0,1 m/s

H = 2,5 m/s

K1 (20 0C) = 0,25 ngày -1

K2 (20oC) = 0,369 (ngày-1)Qmix,o = 2000 (m3/giờ)BOD5 mix,o = 13,65 (mg/l)Lo,mix,o = 19,131 (mg/l)DOmix,o = 4,95 (mg/l)Tmix,o = 20,6 oCK1 (20,6oC) = 0,257 (ngày-1)K2 (20,6oC) = 0,374 (ngày-1)DObh = 9,08 (mg/l)Dmix,o = 4,13 (mg/l)BOD(10.000m) = 14,209(mg/l)

Đáp số

D (5.000m) = 6,210 (mg/l)

Làm sạch nguồn nước

… tiếp theo

Với sự pha loãng bằng nước sạch nồng độ oxy hòa tan tại vị trí 5 km tăng từ 3.9 mg/l (không đạt tiêu chuẩn Việt Nam) tăng lên thành 5.2 mg/l (đạt tiêu chuẩn).

Cho phép hay hay không đặt nguồn thải

Click to edit Master text styles

Sự lựa chọn hệ số thấm khí k2

Hệ số tự làm sạch

Hêô số tự làm sạch được định nghĩa bởi Fair và Geyer là Ka/K1, tỷ lêô giữa hằng số tốc đôô thấm khí oxy

từ khí quyển với hằng số tốc đôô tiêu thụ oxy do quá trình oxy hóa

Nó là môôt số không thứ nguyên, nó ảnh hưởng mạnh đến cả hai Dc và xc,

Mô hình Streeter phiên bản 1.0

Khởi động chương trình

Mở file

Nhập thông số cho mô hình

Kết quả tính toán

Đường cong DO

Đường cong BOD

Thực hiện báo cáo