Mô hình dự báo sự hình thành sunfua trong HTTN thả

Một phần của tài liệu Nghiên cứu sự hình thành và phát tán Hydrosunfua từ sông Tô Lịch (Trang 46)

Các nghiên cứu về sunfua trong HTTN thải   đã   được   đề cập   đến từ những năm  đầu của thế kỷ 20. Từ nửa sau của thế kỷ 20 cho  đến  nay,  đã  có  nhiều nghiên cứu tổng quát về quá trình hình thành, phát thải,  tác  động của H2S  đến  môi  trường và sức khỏe cộng  đồng. Nhiều công trình đã  công bố trong khoảng thời gian này và đưa  ra  các  mô  hình  dự báo sự hình thành sunfua trong HTTN thải. Việc phát triển các công thức dự báo sự hình thành sunfua được áp dụng trong cả đối  tượng là dòng chảy không áp (gravity sewer) và có áp (filled sewer). Các công thức áp dụng cho trường hợp dòng chảy  không  áp  cũng  có  thể được áp dụng  đối với  trường hợp dòng chảy trên kênh hở, thông qua sự chuyển  đổi các yếu tố tương  ứng về điều kiện thủy lực. Các công thức áp dụng  cho  trường hợp dòng chảy có áp thì không thể áp dụng được  đối với  trường hợp dòng chảy trên kênh hở. Tuy nhiên, các công thức dự báo

43

sự hình thành sunfua trong HTTN thải không áp thì phức tạp   hơn   do   có   sự ảnh hưởng của  quá  trình  trao  đổi khí H2S, O2…  giữa pha lỏng và pha khí. Nhìn chung, các công thức phát triển  để dự báo sự hình thành khí H2S trong HTTN thải không áp  cũng  ít  được  đề cập nghiên cứu  hơn  so  với  trường hợp dòng chảy có áp.

Hầu hết  các  phương  trình  thực nghiệm dự báo  lượng sunfua hình thành trong đường ống có sử dụng thông số BOD5 hoặc  COD  như  là  những thông số biểu thị sự tương  quan  với lượng CHC [69, 139, 171].  Các  phương  trình  liên  quan  đến  lượng sunfua hình thành trong hệ thống cống phụ thuộc vào các yếu tố quan trọng nhất ảnh  hưởng  đến quá trình hình thành sunfua. Các yếu tố này bao gồm CHC, sunfat, nhiệt  độ, và thời  gian  lưu  [44]. Mặc dù pH và Eh ảnh  hưởng lớn tới sự hình thành sunfua,  nhưng  chúng   thường bị bỏ qua  và   không  được  đưa  vào  trong  các  phương   trình dự báo vì tỷ lệ hình thành sunfua là cao nhất trong phạm  vi  pH  6,0  đến 8,5 và phạm vi Eh từ -50 mV  đến -250  mV,  đó  là  khoảng pH, Eh bình  thường của HTTN thải sinh hoạt [70].

Các  phương  trình  dự báo có thể được giải thích sự hình thành sunfua chủ yếu là phụ thuộc vào giá trị của COD hoặc BOD5, nhiệt  độ của  nước thải, thời  gian  lưu   giữ và màng sinh học (lớp  bùn  đóng  vai  trò  như  màng  sinh  học trên bề mặt các bức tường) của  đường ống. Phần lớn các công thức dự báo sự hình thành sunfua trong nước thải có dạng mô tả như  phương  trình  1.20  (Bảng 1.7) [33, 61, 69, 124, 139].

∆S = a * Cb *1.07(T-20) * th * (A/V) (1.20) Nguồn: Boon, 1995; Harlina và nnk, 2011; Hvitved-Jacobsen và nnk, 1988; Pomeroy, 1959; Tanaka và Hvitved-Jacobsen, 2001 [33, 61, 69, 124, 139]. Trong  đó:  

ΔS:  Biến thiên nồng  độ S2- (mg/L); C: Trị số COD hoặc BOD5;

T: Nhiệt  độ (°C);

A: Diện tích mặt cắt của đường ống (m2); V: Thể tích của khối nước thải trong ống (m3);

44 th : Thời  gian  lưu  (giờ);

a và b là các hệ số. Trong phần lớn các công thức, b = 1, và a phụ thuộc

vào  lượng CHC (COD và BOD5) và chất  lượng  nước thải.

Bảng 1.7. Một số công thức dự báo sự hình thành sunfua

TT Công thức Nguồn 1 ∆S = 0.0265 * COD0.5 *1.07(T-20) * th * (A/V) [61] 2 ∆S = 1.5 * 10-3 (COD-50)0.5 *1.07(T-20) * th * (A/V) [69] 3 ∆S = 1.52 * 10-3 * BOD5 * th *{(1 + 0.004 * D)/D} [33] (1) 4 ∆S = Kc* t * LCOD *[(1+0,004*d)/d] *1,07T-20 [66] 5 ∆S = 32,2 * 10-6 * Vs * (BOD)0,8 * (SO4)0,4 * 1,139T-20 [142] 6 ∆S = 0.0026 * 10-6 * EBOD * th *{(1 + 0.01 * D)/D} [124](2) 7 Bst = 0,143 * 10-4 * Fps * Vs * Fs * Pt/As * BOD0,8 * SO40,4 * 1,139(T-20) [142](3) 8 Ra =M’ * BOD5 * 1,07(T-20) – N * (s * u)3/8 * (P/b)-1 *CS [70](4)

(1) th theo phút và D (đường kính) theo cm;

(2) EBOD là giá trị BOD5 hoạt  tính  xác  định theo công thức: EBOD = BOD5 * 1.07 (T-20)

(3)

Áp dụng cho HTTN thải không áp, với các thông số: Fps là hệ số không thứ nguyên (sử dụng bảng tra); Vs là vận tốc dòng chảy;

Fs là hệ số phụ thuộc  vào  chu  vi  ướt của trạng thái mức  độ ngập  nước tối  đa  và  tối thiểu;

Pt là chu  vi  ướt;

As là diện tích mặt cắt ngang của dòng chảy; (4) Ra là tỷ lệ sunfua hình thành thực tế;

M’,  N là các hệ số thực nghiệm; s  là  độ dốc;

u là vận tốc dòng chảy; P  là  chu  vi  ướt;

45 b là chiều rộng mặt thoáng; CS là hàm  lượng lưu  huỳnh.

Holder  (1994)  đã   khảo nghiệm các công thức dự báo sự hình thành sunfua trong HTTN thải   được công bố trong   giai   đoạn từ 1959   đến 1975 (bao gồm các công thức số 4, 5, 6 (Bảng 1.7), cho thấy các công thức này là không phù hợp. Các phương  trình  thực nghiệm này có rất ít mối liên hệ giữa công thức dự báo với  cơ   chế hình thành sunfua, và sự phát triển của mỗi công thức  nói  trên  được dựa trên dữ liệu có phạm vi khá hạn chế về điều kiện hoạt  động [66].

Sự đa  dạng của các mô hình dự báo sự hình thành sunfua trong HTTN thải (Bảng 1.7)  cũng  thể hiện  được xu thế ảnh  hưởng của  đặc  trưng  của từng loại  nước thải  và  điều kiện khí hậu (vùng, miền khí hậu)  đối với sự hình thành sunfua. Nhìn chung  các  phương  trình  này  chỉ thích hợp cho dự báo sự hình thành sunfua trong HTTN đường ống và cần phải có khảo nghiệm sự phù hợp với  đặc  điểm và tính chất của HTTN thải. Harlina và nnk (2011)  đã  dựa  trên  cơ  sở mô hình dự báo do Hvitved - Jacobsen (1988) đưa  ra   để xác   định lại các hệ số phù hợp với  điều kiện  và   đặc trưng  của HTTN thải ở Malaysia [61, 69].

Các công thức số 7 và 8 (Bảng 1.7)  được Thislethwayte (1972), Pomeroy và Parkhurst (1977) công bố để dự báo   lượng sunfua hình thành trong HTTN thải không áp [70, 142]. Các công thức  này  được xây dựng cho hệ thống cống không áp, và nó có thể áp dụng cho các hệ thống kênh hở khi chuyển  đổi các thông số vật lý đặc  trưng  của  đường ống cống sang các thông số đặc  trưng  của kênh hở. Tuy nhiên hạn chế lớn nhất của công thức này việc áp dụng nhiều hệ số, do vậy phạm vi áp dụng sẽ bị hạn chế ngay cả khi áp dụng cho các hệ thống   đường ống cống thoát nước ở các vùng miền  có  điều kiện khí hậu khác nhau. Vì vậy,  trong  điều kiện kênh hở các  phương  trình  ở bảng 1.7 là không phù hợp  để dự báo sự hình thành sunfua trong HTTN thải bởi những lý do:

x Trong   điều kiện kênh hở,  nước thải có thể bị ảnh  hưởng bởi  các   điều kiện môi  trường  (không  khí)  do  trao  đổi của khí H2S, ảnh  hưởng của nhiệt  độ và các loại   khí   khác   như   O2, CO2, CH4 ... giữa   không   khí   và   nước thải. Sự

46 !

chuyển pha của các loại khí nói trên từ pha lỏng và pha khí phù hợp với lý thuyết màng kép [90, 91];

• Do điều kiện kênh hở nên có sự kết nối dễ dàng của các dòng thải nhánh đổ vào tùy theo dạng địa hình, do đó trên các kênh hở thường có nhiều nguồn thải bổ sung. Trên sông Tô Lịch có hơn mười cửa xả lớn, và hàng trăm cống nhỏ thải ra sông này [15, 74, 148]. Vì vậy, chất lượng nước trên sông Tô Lịch (kênh hở) có thể có những thay đổi liên tục do ảnh hưởng của việc xả nước thải bổ sung, cũng như ảnh hưởng đến thời gian lưu của nước thải;

• Do tính đến phân tầng của nước thải trong các kênh hở về nhiệt độ và Eh trong bề mặt của nước thải thường cao hơn so với lớp dưới cùng.

1.5. Quá trình phát tán H2S trong HTTN thải

Một phần của tài liệu Nghiên cứu sự hình thành và phát tán Hydrosunfua từ sông Tô Lịch (Trang 46)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(191 trang)