Tiểu luận môn học mô hình chất lượng nước tính toán và lập biểu đồ sự lan truyền BOD trong kênh thẳng

Vx, Vy, Vz - thành phần vận tốc dòng chảy theo phương x, y, zEx, Ey, Ez - các hệ số khuếch tán theo các phương x, y, z F - lượng vật chất sinh ra hoặc biến đổi trong nguồn theo thời gian

Trang 1

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

-Oxy hòa tan DO

-Nhu cầu oxy sinh hóa BOD

-Nhiệt độ

-Tảo tính theo Chlorophyll A

-Nitơ hữu cơ tính theo Nitơ

-Ammonia tính theo Nitơ

-Nitrit tính theo Nitơ

-Nitrat tính theo Nitơ

-Phospho hữu cơ tính theo Phospho

-Phospho hòa tan tính theo Phospho

xả hoặc nhánh sông từ đó máy sẽ cho kết quả thành phần các chất ô nhiễm có trong

Trang 2

lưu vực sông tại điểm tính toán Qua đó có thể kết luận được tại 1 điểm bất kỳ của lưuvực sông có đạt tiêu chuẩn cho phép hay không và đưa ra các kết luận nhận xét, giảipháp phù hợp.

Giới hạn tính toán của chương trình:

-Lưu vực tính toán tối đa: 25 lưu vực

-Số phân đoạn tính toán cho một khu vực: không lớn hơn 20 phân đoạn/lưu vực.Tổng số phân đoạn không quá 250 phân đoạn

-Số điểm lưu vực: tối đa là 7

-Số điểm nối: Tối đa là 6

-Số điểm xả và điểm lấy nước: tối đa là 25

Cấu trúc dữ liệu đưa vào gồm 2 thành phần:

-Cài đặt các đơn vị tính toán trong chương trình : áp lực, vận tốc, nhiệt độ,

-Các thông số cần nhập vào của một kênh, hồ hay nhánh sông :

 Tên kênh, sông hay nhánh sông

 Nhiệt độ, DO, BOD, lưu lượng

 Cốt điểm nghiên cứu, hệ số pha loãng, tình trạng độ phủ của mây, áp suấtkhông khí, tốc độ gió

Hình 1: Giao diện tính toán

Trang 4

2 Kết quả tính toán lập biểu đồ giao động BOD trong kênh thẳng

SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN QUAL 2-E for Windows (32 bit version)

by C.R Nippert and J Davis

Widener University, Chester Pa

======================= CONTROL DATA

=========================

INPUT DATA

File : D:\QUAL2E99\Ngo Huyen Trang\trang.TXT

Basin : TIEU LUAN MO HINH CHAT LUONG NUOC

Run : Lap bieu do su lan truyen chat BOD

Date : 10/31/2010

Time : 11:1

Trang 5

List data input NO

Write optional summary NO

Flow Augmentation NO

Steady state simumlation YES

Trapezoidal channels YES

Print LCD/solar data NO

Plot BOD on CRT YES

Set downstream quality NO

Data is METRIC YES

Trang 6

BE 5.5E-06 m/hr mbar (m/sec)

Net solar radiation 0.000 Langleys/hr

REACH CLIMATE DATA

No Name Elevation Dust Cloudiness Wind

Trang 7

Attenuation Speed

(m) (mps)

1 Thuong nguon Kenh thang 0.00 0.0650 0.0000 0.250

REACH CLIMATE DATA (cont.)

No Name Dry Wet Pressure

Bulb Bulb

(C) (C) (mbar)

1 Thuong nguon Kenh thang 25.0 20.0 1013.00

TEMPERATURE CORRECTION FACTORS

Trang 8

Nonconservative Decay 1.00000

Nonconservative Settling 1.02400

Nonconservative Source 1.00000

ALGAE, NITROGEN AND PHOSPHOROUS DATA

Oxygen Balance Data

O2 uptake by NH3 oxidation 0.000 mg O2/mg N

O2 uptake by NO2 oxidation 0.000 mg O2/mg N

O2 production by algae 1.600 mg O2/mg algae

O2 uptake by algae 2.000 mg O2/mg algae

Algae properties

Algae Nitrogen Content 0.085 mg N/mg algae

Algae Phosphorous Content 0.013 mg P/mg algae

Algae Growth Rate 0.000 1/dy

Algae Respiration Rate 0.000 1/dy

Nitrogen half sat coef 0.150 mg/L

P half sat coef 0.025 mg/L

Algae selfshade extinction coefficients

Linear term 0.000 1/m(ug cha/L)

Nonlinear term 0.000 1/m(ug cha/L)^2/3

Algae Pref for Ammonia 0.000

Periphyton properties

Temperature Factor 1.0000

Max Photosynthesis Rate 0.000

Respiration Rate Ratio 3.0000

N half sat coef 0.000 mg/L

P half sat coef 0.000 mg/L

Fraction of solar radiation

converted to heat 1.0000

Trang 9

Nitrification coefficient 10.0000

LIGHT SIMULATION OPTIONS

Light function option: Half Saturation

Daily averaging option: Daily Average

Algae growth option: Multiplicative

Light saturation coef 1.0000 Langleys/min

Light averaging factor 0.920

Trang 10

INITIAL NITROGEN AND PHOSPHOREOUS COEFFICIENTS

No Name Chloropyhll Organic Dissolved

Phosphorus Phosphorus

(ug/L) (mg/L) (mg/L)

INITIAL NITROGEN AND PHOSPHOREOUS COEFFICIENTS (continued)

No Name Organic Ammonia Nitrite Nitrate

Trapezoidal channels YES

No Name Side Side Bottom Channel Manning

Trang 11

Slope Slope Channel Slope N

(m/m) (m/m) (m) (m/m)

1 Thuong nguon Kenh thang 0.010 0.010 59.1 0.000 0.020

Discharge coefficients NO

No Name Disp Vel Vel Depth Depth

K Coef Exp Coef Exp

1 Thuong nguon Kenh thang OConnor and Dobbins (3) 1.7280 0.0100

REACTION COEFFICIENTS (continued)

1 Thuong nguon Kenh thang 0.0000 0 0 0.0000

NITROGEN AND PHOSPHOREOUS COEFFICIENTS

Trang 12

No Name Organic Organic Ammonia Benthos

No Name Nitrogen Nitrogen Oxidation Ammonia

Hydrolysis Settling Source

(1/dy) (1/dy) (1/dy) (mg/m^2 dy)

1 Thuong nguon Kenh tha 0.000 0.000 0.000 0.000

NITROGEN AND PHOSPHOREOUS COEFFICIENTS (continued)

No Name Nitrite Phos Phos Dissolvd

Oxidation Decay Settling Phos

(1/dy) (1/dy) (1/dy) (mg/m^2 dy)

ALGAE AND OTHER COEFFICIENTS

No Name Chloropyll Algae Nonalgal Coliform

To Algae Settling Light Decay

Ratio Rate Extinc Coef

(ug chla/mg) (ft/dy) (1/ft) (1/dy)

ALGAE/OTHER COEFFICIENTS (continued)

No Name Abitrary Arbitrary Benthos

Noncons Noncons Source

Decay Settling Rate

(1/dy) (1/dy) (mg/m^2 dy)

Trang 13

INCREMENTAL INFLOW

No Name Flow Temp DO BOD Coliform

(cms) (C) (mg/L) (mg/L) (No/100mL)

1 Thuong nguon Kenh t 0.290 25.0 0.00 180.00 0.00

INCREMENTAL INFLOW NITROGEN AND PHOSPHOREOUS COEFFICIENTS

No Name Chloropyhll Organic Dissolved

Phosphorus Phosphorus

(ug/L) (mg/L) (mg/L)

INITIAL NITROGEN AND PHOSPHOREOUS COEFFICIENTS (continued)

Trang 14

No Name Coliform Chlorophyll Organic Dissolved

POINT SOURCE/SINK PROPERITES

No Name Type Prcnt Flow Temp DO BOD

Treat

(cms) (C) (mg/L) (mg/L)

1 Thuong nguon Kenh thang

2 Nuoc thai xa vao k SOURCE 0.0000 0.752 25.0 1.00 210.00

POINT SOURCE/SINK Minerals

No Name Coliform Chlorophyll Organic Dissolved

Phosphorus Phos

(No/100ml) (ug/L) (mg/L) (mg/L)

Trang 15

2 Nuoc thai xa vao kenh 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

POINT SOURCE/SINK Minerals

Nitrogen As N As N As N

(mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L)

2 Nuoc thai xa vao kenh 0.000 0.000 0.000 0.000

QUAL 2-E for Windows (32 bit version)

======================== CONTROL DATA

=========================

HYDRAULIC DATA

File : D:\QUAL2E99\Ngo Huyen Trang\trang.HYD

Date : 10/31/2010

Time : 11:1

=================== STEADY STATE SIMULATION

===================

HYDRAULICS SUMMARY (part 1)

El Rch El Begin End Flow Point Inc

No No No Source Flow

Trang 16

El Rch El Velocity Travel Depth Width Volume

Trang 17

8 1 8 0.294 0.020 0.233 18.006 2.1e+03

9 1 9 0.297 0.020 0.236 18.005 2.12e+03

10 1 10 0.299 0.019 0.239 18.005 2.15e+03

11 1 11 0.301 0.019 0.241 18.004 2.17e+03

12 1 12 0.303 0.019 0.244 18.004 2.2e+03

El Rch El Bottom X-sec Dispersion

No No No Area Area Coef

(m^2) (m^2) (m^2/s)

Thuong nguon Kenh thang 1 1 1 9104 1.835 0

2 1 2 9218 3.893 0

3 1 3 9221 3.945 0

4 1 4 9224 3.996 0

5 1 5 9227 4.047 0

6 1 6 9230 4.098 0

7 1 7 9233 4.148 0

8 1 8 9235 4.198 0

9 1 9 9238 4.247 0

10 1 10 9241 4.296 0

11 1 11 9244 4.345 0

12 1 12 9246 4.393 0

QUAL 2-E for Windows (32 bit version)

Trang 18

======================== CONTROL DATA

=========================

REACTION COEFFICIENTS

File : D:\QUAL2E99\Ngo Huyen Trang\trang.REA

Date : 7/19/2010

Time : 11:1

REACTION COEFFICIENT SUMMARY (part 1)

El Rch El DO O2 BOD BOD SOD

No No No Saturation Reair Decay Settling Rate

(mg/L) (1/dy) (1/dy) (1/dy) (g/m^2dy)

Trang 19

El Rch El OrgN OrgN NH3 NH3 NO2

No No No Decay Settling Decay Source Decay

(1/dy) (1/dy) (1/dy) (mg/m^2dy) (1/dy)

El Rch El OrgP OrgP DisP Coliform

No No No Decay Settling Source Decay

(1/dy) (1/dy) (mg/m^2dy)(1/dy)

Trang 20

======================== CONTROL DATA

=========================

WATER QUALITY DATA

File : D:\QUAL2E99\Ngo Huyen Trang\trang.QUA

Date : 10/31/2010

Time : 11:1

STEADY STATE SIMULATION

WATER QUALITY VARIABLES (part 1)

El Rch El Conservative Minerals

No No No Temp

(C)

Trang 21

Thuong nguon Kenh thang

Trang 22

9 1 9 0.00 115.911 0.000 0.000 0.000

10 1 10 0.00 112.387 0.000 0.000 0.000

11 1 11 0.00 109.078 0.000 0.000 0.000

12 1 12 0.00 105.968 0.000 0.000 0.000

Trang 23

======================== CONTROL DATA

=========================

DISSOLVED OXYGEN DATA

File : D:\QUAL2E99\Ngo Huyen Trang\trang.DOD

Date : 10/31/2010

Time : 11:1

Trang 24

DISOLVED OXYGEN (part 1)

El Rch El Nitr F fcn O2 C-BOD SOD

No No No Inhib Input Reair

Fact

Thuong nguon Kenh thang

1 1 1 0.00 188.414 59.442 -33.886 -0.000

Trang 25

Trang 26

BIỂU ĐỒ LAN TRUYỀN BOD

Câu 2

Sau khi nước thải nhập dòng chảy, chất ô nhiễm được phát tán và chuyển hóanhờ các quá trình vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trong dòng Các quá trình này đượcchia ra như sau:

- Các quá trình vận chuyển đối lưu và khuếch tán rối (quá trình xáo trộn, pha loãngnước thải với nước nguồn) làm thay đổi nồng độ chất bẩn

- Các quá trình biến đổi (phân hủy và chuyển hóa) thành phần và nồng độ chất bẩn

Ảnh hưởng của các quá trình này lên nồng độ của các cấu tử phát tán rất khácnhau nhưng đều tuân theo quy luật cân bằng khối lượng Do đó quá trình phát tán chất

ô nhiễm trong dòng chảy có thể mô tả bằng phương trình vi phân cân bằng vật chất códạng như sau:

F z

C E z y

C E y x

C E x z

C V y

C V x

C V t

C

z y

x z

Trang 27

Vx, Vy, Vz - thành phần vận tốc dòng chảy theo phương x, y, z

Ex, Ey, Ez - các hệ số khuếch tán theo các phương x, y, z

F - lượng vật chất sinh ra hoặc biến đổi trong nguồn theo thời gian t

Các đại lượng V, E, F đặc trưng cho ảnh hưởng của các quá trình xảy ra trongdòng tới sự phân bố các chất ô nhiễm như sau:

- Vận tốc dòng chảy V và hệ số khuếch tán E đặc trưng cho quá trình vận chuyển vậtchất và ảnh hưởng của chúng tới mọi thông số là như nhau Trường vận tốc V đặctrưng cho quá trình vận chuyển chất nhờ đối lưu Giả thiết dòng chảy ổn định và lưulượng đủ nhỏ để không ảnh hưởng tới chế độ dòng chảy Như vậy, vận tốc dòng chảychỉ thay đổi theo không gian mà không phụ thuộc vào thời gian Hệ số khuếch tán Eđặc trưng cho quá trình vận chuyển chất nhờ gradient nồng độ và chế độ rối của dòngchảy, vì vậy mà nó còn gọi là hệ số khuếch tán rối Các hệ số này không chỉ phụ thuộcvào bản chất của cấu tử khuếch tán và môi trường mà còn phụ thuộc vào chế độ thủyđộng học của dòng chảy Do đó các hệ số khuếch tán rối E thay đổi theo không gian vàkhông đẳng hướng

- Đại lượng F đặc trưng cho sự thay đổi nồng độ chất ô nhiễm theo thời gian mà khôngphụ thuộc vào các quá trình phát tán vật chất Đại lượng này phụ thuộc vào bản chấtchất ô nhiễm Như vậy, F biểu thị lượng chất sinh ra do hai nguồn chính tồn tại trongdòng chảy, đó là các quá trình biến đổi trong nguồn nước và nguồn thải:

I ri

Trong đó:

C - nồng độ cấu tử vật chất trong dòng chảy

K - hệ số đặc trưng cho quá trình biến đổi tuân theo quy luật của phản ứng bậc

1 mà cấu tử vật chất tham gia K là hàm số của nhiệt độ, các đặc trưng của dòngchảy, bản chất của cấu tử vật chất

b - thông số đặc trưng cho nguồn thải

Trang 28

Trong trường hợp cấu tử chất bẩn không bị biến đổi theo thời gian (chất bẩnbền vững) và nguồn thải ổn định, giá trị F bằng 0 Quá trình lan truyền dòng chất bẩntrong nguồn nước đặc trưng bằng phương trình khuếch tán rối:

2 2 2

2 2

2

z

c E y

c E x

c E z

C V y

C V x

C V

t

C

z y

x z

y x

Vx, Vy, Vz - vận tốc dòng chảy theo phương x, y, z

Ex, Ey, Ez - hệ số khuếch tán theo các phương x, y, z

Việc giải phương trình (3) sẽ cho biết sự phân bố nồng độ của các chất ô nhiễmtrong dòng chảy cũng như sự biến đổi của các thông số chất lượng nước như: oxy hòatan (DO), BOD, SS Đây là phương trình cơ sở cho tất cả các mô hình chất lượngnước Nó là một phương trình vi phân riêng phần có đạo hàm tới cấp hai, phụ thuộcvào bốn biến số (một biến số thời gian và ba biến số không gian) Do đó việc giảiphương trình gặp rất nhiều khó khăn Trên thực tế, tùy trường hợp áp dụng, có thể triệttiêu một số biến trong phương trình và được các mô hình đơn giản như sau:

* Mô hình một chiều:

+ Ổn định: chỉ phụ thuộc một biến không gian

+ Không ổn định: phụ thuộc một biến không gian và một biến thời gian

* Mô hình hai chiều:

+ Ổn định: phụ thuộc hai biến không gian

+ Không ổn định: phụ thuộc hai biến không gian và một biến thời gian

* Mô hình ba chiều ổn định: phụ thuộc ba biến không gian x, y, z

Trong trường hợp xả nước thải chứa chất ô nhiễm bền vững liên tục vào sôngvới:

, 0

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	810 KB