mô hình hóa môi trường

các khái niệm liên quan đến mô hình hóa môi trường, mô hình streeter phelps và bài tập áp dụng vào tính toán lượng oxy hòa tan tại khoảng cách 5km so với nguồn thải trên sông Tô Lịch, Cách tiếp cận cân bằng vật chất, Phương trình diễn tiến của DO

BÀI TẬP ỨNG DỤNG MÔ HÌNH STREETER – PHELPS Nhóm NỘI DUNG CHÍNH A Các khái niệm 1, DO 2, BOD 3, BOD5 4, Đường cong diễn tiến oxy hoà tan 5, Độ thiếu hụt oxy (D) 6, Độ thiếu hụt ban đầu (Da) B Mô hình Streeter – Phelps 1, Cách tiếp cận cân vật chất 2, Phương trình diễn tiến DO A CÁC KHÁI NIỆM DO (lượng oxy hoà tan) - Là thông số hoá học quan trọng, oxy hoà tan nước cần thiết để đảm bảo cho HST ổn định DO thấp -> chết, nước có mùi hôi thối, có màu đen, tính đa dạng sinh thái giảm Đơn vị mg O2/l mg/l BOD (nhu cầu oxy sinh hoá) - Là lượng oxy cần thiết để VSV oxy hoá hợp chất hữu điều kiện hiếu khí Là thành phần ô nhiễm quan trọng: + Là tiêu chuẩn để đánh giá tốc độ phân huỷ HCHC nước thải + Đánh giá lượng oxy tiêu thụ trình phân huỷ chất có tham gia VSV - Đơn vị mgO2/l mg/l BOD5 - Là lượng oxy cần thiết để VSV oxy hoá hợp chất hữu ngày (điều kiện hiếu khí) Đường cong diễn tiến oxy hoà tan (đường cong lõm) - DO sông số phản ánh mức độ chung Với điều kiện việc thải chất có nhu cầu oxy nằm khả tự làm sông hàm lượng DO trì mức độ cao - Khi hàm lượng chất thải tăng lên, khả tự làm sông bị tải -> DO bị suy giảm -> thay đổi bất lợi đời sống hệ thuỷ sinh sông -> Các yếu tố ảnh hưởng tới tụt giảm oxy hoà tan: + Sự ô nhiễm từ nguồn thải + Sự hô hấp sinh vật sống bùn đáy + Sự hô hấp thực vật nước + Quá trình xáo trộn nguồn nước, khuếch tán oxy Độ thiếu hụt oxy (D) - Là lượng mà nồng độ oxy hoà tan thực thấp giá trị bão hoà oxy không khí D = DObh – DO Trong D = độ thiếu hụt oxy (mg/l) DObh = nồng độ bão hoà oxy hoà tan (mg/l) DO = nồng độ thực tế oxy hoà tan (mg/l) DObh: phụ thuộc vào nhiệt độ Độ thiếu hụt ban đầu (Da) - Là khác biệt nồng độ DO bão hoà nồng độ DO sau xáo trộn Da = DObh – DOxáo trộn + Da: độ thiếu hụt oxy ban đầu sau pha trộn nước thải nước sông + DObh: nồng độ bão hoà oxy nhiệt độ nước sông sau xáo trộn (mg/l) BÀI TẬP Nước thải Nước sông Qn = 9600 m /ngày Qs = 1500 m /giờ BOD5 (20 C) = 30mg/l BOD5 (20 C) = 2,5 mg/l DOn= 2,0 mg/l DOs = 7,0mg/l T = 22 C T = 20 C -1 Kr 20 C = 0,15 (ngày ) vtb = 0,13m/s H = 2,5m Tính DO khoảng cách 5km so với nguồn thải? Bài giải Lưu lượng nước sông sau pha trộn Q= Qn + Qs = Qn + Qs = 24 +) Tìm La = ? BOD5 = 9600 + 1500 = 1900 (m /giờ) 24 Qn.Ln= + Qs.Ls Qn.Qs = 8,29(ngày -1 ) 400.30 + 1500.2,5 1900 +) Tìm kd = ? Hệ số tốc độ phân hủy chất hữu sau pha trộn: kdd = θ k T − 20 trộn nước sông nước thải là: Mà nhiệt độ (T) 20pha C T= = = 20,420C 400.22 + 1500.20 Qn.Tn + Qs.Ts 0)= 0,15 (1,05)(20,42 – 20) ⇒ kd(20,42 Qn + Qs 1900 = 0,15 (ngày-1) +) Tìm kr = ? kr (T)= kr (20 C) Mà kr (20 C) = θ ( T − 20) e 0,5 v 3,9 1,5 H 0,5 = 0,3 3,=90,55 (ngày 1, 5-1) 2,5 ⇒kr (20,420C) = 0,55 e(0,024 - 0,42) -1 = 0,37 (ngày ) +) Tìm Da = ? Công thức: Da = DObh – DOmix • DObh = ? (1) Ta có: DObh = 9,2 T = 20 C DObh = T = 21 C ⇒DObh (20,420C) = = 9,12 (mg/l) 20,42 − 20 20,42 − 20 9,2 + 21 − 20 20 − 21 • DOmix = ? (2) DOmix = Qn.DOn + Qs.DOs = Qn + Qs = 5,95 (mg/l) ⇒ Từ (1) (2): Da = DObh – DOmix = 9,12 – 5,95 = 3,17 (mg/l) 2.400 + 7.1500 1900 Vậy độ thiếu hụt oxy vị trí 5000m là: D(5000) = = k d La − kd t −kr t − k r t ( e − e ) + Da ( e ) kr − kd 0,15.15,71 ( e = 3,38 (mg/l) 0,37 − 0,-15 DO(5000) = DO bh D(5000) ⇒ − ,15 5000 , 3.24.3600 + 3,17.e = 9,12 – 3,38 = 5,74 (mg/l) ( −e − , 37 −5000 , 37 ) , 3.24.3600 5000 , 3.24.3600 ) Nếu vị trí cách 5km so với nguồn thải, người ta bơm nước vào khúc sông với:  Lưu lượng Qn =1200 m3/ngày  BOD5 (200C) = 2,5mg/l  DO = 7,0 mg/l  T0C = 220C Bài toán trở thành • Nước xả thêm vào  Lưu lượng Qn,1 =12000 m3/ngày  BOD5 (200C) = 2,5mg/l  DO1 = 7,0 mg/l  T1 0C = 220C • Nước sông  Lưu lượng Qs = 1900 m3/giờ  DO = 5,74 mg/l  T0C = 20,420C Tính DO vị trí này??? • Lời giải Lưu lượng nước sông lúc là: Q2 Q2 = Qn,1 + Qs 3 =12000 m /ngày + 1900 m /giờ 3 = m /giờ + 1900 m /giờ =2400 m /giờ  Tìm La,2,mix : nồng độ BOD toàn phần sau pha trộn mặt cắt số Ta có: La,2,mix = • Trong đó: • La,1 : BOD toàn phần điểm cách nguồn 5km (chưa pha trộn mặt cắt số 2) La,1= La = 15,71 = 15,26 mg/l • La,2= = = 4,738 mg/l  La,2,mix = = 12,99 mg/l •Tìm Kd =??? Nhiệt độ pha trộn nước xả (2) với sông là: T2 = = = 20,75 C Kd (20,750C) = Kd (200C) = 0,15 = 0,156 (ngày -1 )  • Tìm Kr =??? Ta có: Kr (20,750C) = kr (200C) = 0,55 = 0,56 (ngày-1 ) Tìm Da,2 : độ thiếu hụt oxy ban đầu sau pha trộn Ta có: Da,2 = DObh – Domix,2 o DObh = ??? Ở 210C - DObh = mg/l Ở 200C - DObh = 9,2mg/l •DObh (20,75) =9 +9,2 = 9,05 mg/l o DOmix,2 =??? DOmix,2 = = = 6,0 mg/l  Da,2 =DObh – Domix,2 = 9,05 – 6,0 = 3,05 mg/l •Tìm D(2): độ thiếu hụt oxy D(2) = ( - ) +Da,2 = (-) +3,05 = 3,10 mg/l DO2(5000) = DObh – D(2) = 9,05 – 3,10 = 5,95 mg/l [...]...B MÔ HÌNH STREETER - PHELPS 1 Cách tiếp cận bằng vật chất Sơ đồ bằng vật chất đối với sự xáo trộn DO Tải lượng DO trong nước sông Tải lượng DO Tải lượng DO trong nước sông sau pha trong nước thải trộn Ta