Bài giảng mô hình hóa môi trường - ( Bùi Đức Long ) chương 9

Chia sẻ: Norther Light | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

281
lượt xem 92
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chúng tác động lên hệ thống này và xác định xu hướng và tình trạng tồn tại của nó. Môi trường có thể coi là một tập hợp, trong đó hệ thống đang xem xét là một tập hợp con. Môi trường của một hệ thống đang xem xét cần phải có tính tương tác với hệ thống đó.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng mô hình hóa môi trường - ( Bùi Đức Long ) chương 9

321
Đường cong DO 322
Streeter Phelps dD = K 1 Lt - K a D dt ( ) é K1 L0 e - K1 t - e - K at + D0 .e - K a t , K1 ¹ K a D= ê K a - K1 ê ê D = (K1 * t * L0 + D0 )e K1t , K1 = K a ë K1 Lo e - K1t Dc = Ka æ D0 ( K 1 - K a ) ö ù é Ka 1 ç1 - ÷ú tc = ln ê ç ÷ K a - K1 ë K1 K a L0 è øû 323
K1 tại nhiệt độ T = (K1 hay KN tại 200C) KT(T-20) BOD5 = Lo (1 - .e - K1 5 ) Ka (T ) = K a (20) eq (T -20) . Để tính K1 Để tính KN KT (tại 200C) 1.05 1.06 -1.08 324
Nồng độ pha trộn nước thải trong nước sông Qw.Cw + Qr .Cr C= Qw + Qr C - nồng độ trung bình sau khi pha trộn § Qw - lưu lượng dòng nước thải § Cw - nồng độ oxy trong nước thải § Qr - lưu lượng dòng sông § Cr - nồng độ oxy trong nước sông § 325
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH STREETER - PHELPS Bùi Tá Long, Viện Môi trường và Tài nguyên 326
Nội dung § Sự phát triển tiếp theo của các mô hình DO/BOD § Phương trình cân bằng: hệ thống nút – dòng chảy (plug – flow) § Một số hạn chế mô hình Streeter – Phelps § Mô hình Streeter – Phelps cải tiến Quá trình hô hấp của lớp bùn đáy › Quá trình oxy hóa các hợp chất chứa nitơ › Quá trình lắng các chất lơ lửng › Quá trình phân tán vật chất trong dòng chảy › 327
Sự phụ thuộc K1 vào nhiệt độ T § Sự phụ thuộc vào nhiệt độ T được xác định bằng công thức Van’t Hoft-Arrhenius § k1 =k1,20Ө(T-20) § k1- Tốc độ tiêu thụ oxy do sự phân huỷ các chất hữu cơ, ngày-1 § K1,20- Tốc độ tiêu thụ oxy ở nhiệt độ 20oC, ngày-1 § Ө: Hệ số thực nghiệm (Ө ≈ 1.048) 328
Sự phát triển tiếp theo của các mô hình DO/BOD § Thành phần thủy lực, § Sự sinh trưởng của phiêu sinh động vật và phiêu sinh thực vật, § Sự tiêu thụ oxy của bùn đáy, § Sự lắng đọng, phân tán § Sự hiện diện của những thành tố có tính độc ảnh hưởng đến khả năng phân hủy sinh học. 329
Mô hình và nguồn gốc nghiên cứu Các quá trình được lưu ý Eckenfelder and O’Connor (1961) Rối, sự tăng trưởng sinh học dưới đáy sông, sự thích nghi khí hậu của vi sinh, độc chất Thomas (1961) Sự lắng đọng Eckenfelder (1970) Sự nitrat hóa tự động O’Connell và Thomas (1965) Quang hợp và hô hấp Fair và các tác giả khác (1941) Sự hấp thụ oxy của động vật đáy Edwards và Rolley (1965) Sự hấp thụ oxy của động vật đáy O’Connor (1962) Sự pha trộn theo chiều dọc (sự phân tán) Dobbins (1964) Sự pha trộn theo chiều dọc (sự phân tán) Hansen và Frankel (1965) Profile oxy hòa tan ngày đêm O’Connor (1967) Sự phân bố theo không gian và thời gian do kích cỡ, O’Connor và Di Toro (1970) quang hợp, hô hấp, hô hấp của động vật đáy DOSAG I: Ủy ban phát triển nước thuộc tiểu ban Texas Sự thay đổi theo không gian và thời gian với các điều (1970) kiện khác nhau của dòng chảy và nhiệt độ DOSAG M: Armstrong (1977) Nhu cầu oxy hòa tan, tải trọng coliform, phiên bản nâng cao của DOSAG I QUAL I: Ủy ban phát triển nước thuộc tiểu ban Texas Lưu ý chi tiết tới các yếu tổ thủy động lực một chiều (1970) QUAL II: Quản lý tài nguyên nước (1973) Giống QUAL I + nhu cầu oxy của động vật đáy, quang hợp, bốc hơi, coliforms, phóng xạ Các biến trạng thái: BOD, DO, NH4+, N2, NO2, N, RECEIV II : Hãng Raytheon (1974) coliform tổng, chlorophyll 330
Một số kết quả về hệ số Ka ở 200C ngày-1 § D = độ sâu trung bình của O’Connor and dòng chảy, m Dobbins K a = 4.8 S 0.25 D -1.25 (1985) § V = vận tốc dòng chảy, m/s Krenkel and K a = 2.6 ED D -2.087 § U* = vận tốc động lực của Orlob (1963) dòng chảy, m/s với ED = hệ Thackston and số khuếch tán rối đứng, m2/s Krenkel (1966) K a = 18.6U * H -1 § t = thời gian chảy, ngày Lau (1972) K a = 1088.64VH -1 § S = độ dốc đáy của lòng dẫn, Foree (1976) K = 0.116+ 21478S1.2 m/m . U* = gDS a 331
Công thức tính Ka ở 200C ngày-1 theo vận tốc gió tại độ cao 10 m K a = 0.782 ´ W - 0.317 ´ W + 0.0372 ´ W 1/ 2 2 W – là vận tốc gió đo đạc tại độ cao 10 m. 332
Sự sản sinh oxy từ quá trình quang hợp P(mg 02/ l*ngày)= a* m * P (1.066)T-20 * G § a là tỷ lệ mg O2 /chlorophyll a (giá trị a nằm trong khoảng 0.1 – 0.3) (trung bình 0.18) § µ là tỉ lệ sinh trưởng của phiêu sinh thực vật (đây là một hàm số của nhiệt độ) § P là nồng độ của phiêu sinh thực vật thể hiện theo µg chl. a/l § G là nhân tố suy giảm ánh sáng. 333
Công thức xác định G LA = (exp(- b) - exp(- d)) 2 . 718 ´ f ´ LA b = Ia exp(- ed) G= eH d = Ia / I § F – chu kỳ quang hợp (khoảng thời gian có ánh sáng trong ngày tính bằng giờ/24); § e - hệ số mở rộng;có thể coi = 1.8/zs , zs – là độ sâu Secchi. § Ia – bức xạ trung bình của mặt trời trong ngày ly/ngày; § I - ánh sáng mà ở đó phiêu sinh thực vật tăng trưởng ở mức tối đa, ly/ngày § H – là độ sâu 334
Sự hô hấp của phiêu sinh thực vật, R mg/l.ngày R = 0.1 ´ a ´ P ´ (1.08 ) T - 20 § a là tỷ lệ mg O2 /chlorophyll a (giá trị a nằm trong khoảng 0.1 – 0.3) (trung bình 0.18) § P là nồng độ của phiêu sinh thực vật thể hiện theo µg chl. a/l (chlorophyll) 335
Nhu cầu oxy cho bùn đáy SOD S= H § SOD là số g O2/m2.ngày ở nhiệt độ nước 200C § SOD có thể đo hay đánh giá theo bảng dưới đây 336
Một vài giá trị SOD thường gặp (g oxygen/m2 ngày) Dạng đáy Phạm vi Trung bình Bùn sinh hoạt gần 2- 10 4 cống thải Bùn sinh hoạt ở xa 1-2 1.5 cống Bùn vùng cửa sông 1-2 1.5 Đáy có cát 0.2 – 1.0 0.5 Đất khoáng 0.05 – 0.1 0.07 337
Đánh giá SOD § Có ý kiến cho rằng tốc độ hấp thụ độc lập với nồng độ oxy trong lớp nước bề mặt. § Edwards và Owens (1965) chỉ ra rằng tốc độ hấp thụ thay đổi theo nồng độ oxy. § Fillos và Molof đề xuất mối quan hệ sau đây đối với sự phụ thuộc của nồng độ oxy: C SOD a = SOD ´ C + 0 .7 SODa - là nhu cầu oxy bùn đáy thực tế ở nồng độ oxy là C (mg/l) 338
HỆ THỐNG NÚT – DÒNG CHẢY 339
Phương trình cân bằng: hệ thống nút – dòng chảy (plug – flow) ± d (VC ) dC QC QC QDC = QC - Q(C + DC ) ± rV = - - ±r dt ADx ADx ADx dt ¶C Q ¶C ¶C ¶C =- ±r = -u ±r Dx ® 0 ¶t ¶x ¶t A ¶x 340