1 / 117

FOLYÓVIZEK OXIG É N HÁZTARTÁSA

FOLYÓVIZEK OXIG É N HÁZTARTÁSA. SZENNYVÍZ. HETEROTRÓF BAKTÉRIUMOK. (LEBONTÁS). EGYSZERŰ O 2 HÁZTARTÁS. OXIGÉNBEVITEL. SZERVESANYAG (BOI 5 ). O 2. SZENNYVÍZ HATÁSA (EMISSZIÓ – IMMISSZIÓ). BOI 5 emisszió nő, BOI 5 koncentráció nő, oldott O 2 koncentráció csökken (és fordítva)

gili
Download Presentation

FOLYÓVIZEK OXIG É N HÁZTARTÁSA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. FOLYÓVIZEK OXIGÉN HÁZTARTÁSA

  2. SZENNYVÍZ HETEROTRÓF BAKTÉRIUMOK (LEBONTÁS) EGYSZERŰ O2 HÁZTARTÁS OXIGÉNBEVITEL SZERVESANYAG (BOI5) O2

  3. SZENNYVÍZ HATÁSA (EMISSZIÓ – IMMISSZIÓ) • BOI5 emisszió nő, BOI5 koncentráció nő, oldott O2 koncentráció csökken (és fordítva) • O2 fontos vízminőségi indikátor VÍZMINŐSÉGI OSZTÁLYOZÁS (O2 esetére) • nyers szennyvíz: O mg/l • telítési koncentráció “tiszta” vízben (Henry törvény): ~ 10 mg/l (20 °C ) • halak megóvása, szaporodása:  6 mg/l • eltérő érzékenység: ivadék kora, halfajok (pl. pisztráng 6-7 mg/l, ponty 4 mg/l) • vízhasználatok • integrált osztályozás

  4. MÉRLEG FOTOSZINTÉZIS MELLÉKFOLYÓK LÉGZÉS LÉGKÖRI DIFFÚZIÓ ÜLEDÉK SZERVESANYAG (C, N) Oldott oxigén egyenlet:

  5. O2 fogyasztás BOI5 5 nap Szerves szén (C) lebontása Oxigén fogyasztás (BOI: 2.7 g O2 = 1 g szerves C) L L – maradék oxigén igény L0 BOI 1. rendű kinetika (exponen-ciális) L0 =BOI L (t) = L0 exp(-k1t) BOI= L0- L0 exp(-k1t)=L0 (1-exp(-k1t)) BOI5= BOI - BOI exp(-k15)= BOI (1-exp(-k15))

  6. Tlimit 1 T 20C Lebomlási tényező (k1) • Lebontási folyamatok sebességét jelzi, kinetikai állandó • Dimenzió: 1/nap • Hőmérsékletfüggő Érvényesség! = 1.04 • Függ a szennyvíztisztítás mértékétől

  7. C Cs sótartalom T Oxigén bevitel (légköri diffúzió) • C < Cs • Cs – telítési koncentráció • Henry törvény: p = He Cs • p – parciális nyomás • He – Henry szám f(T, P, sótartalom, stb.)

  8. h C V Oxigén bevitel (légköri diffúzió, film elmélet) • Molekuláris diff. tényező (m2/s) • Oxigén átadási tényező (m/nap) • Fajlagos oxigén beviteli tény.(1/nap) • Megoldás: exponenciális (D = CS - C)

  9. Oxigén beviteli tényező (k2) • Mi befolyásolja? • - Áramlás jellemzői: turbulencia • - Vízmélység, sebesség • - Empirikus összefüggések • - Érvényesség, dimenzió és kis H!!! • EPA procedúra k2 0.1 .. 100 (1/nap) • Mérés • Helyszíni nyomjelzős kísérletek illékony gáz • injektálásával (etilén, propán, propilén, kripton)

  10. Depth, (ft) Depth, (m) Atmospheric Reaeration • Method of Covar (1976) • Uses formulae of: • O’Connor & Dobbins • Churchill • Owens-Gibbs • Input stream velocityand depth of flow • Select kr (d-1) at intersection offlow and depthcoordinates CEE 5134 - 10 - Fall, 2007

  11. Reaeration Coefficient Estimation from Stream Descriptions Source: Peavy, Rowe and Tchobanoglous, 1985 CEE 5134 - 11 - Fall, 2007

  12. Simplified Schematic Representation of Model • Assume PF and define control volume as a unit rectangle • Control volume moves downstream at constant velocity • Determine the initial oxygen content after mixing (L0) • Compute DO at any time by solving differential equation for BOD exertion and atmospheric reaeration CEE 5134 - 12 - Fall, 2007

  13. Folyóra Q, v Lh, Ch q, Lszv, Cszv • Feltételek: permanens (Q(t), E(t)=konst, • 1D (azonnali elkeveredés), prizmatikus meder • Szerves C (BOI) egyenlet: • Vagy: levonulási idő (utazunk a folyón) • L0 számítása (1D): azonnali elkeveredés!

  14. Q, v Lh, Ch q, Lszv, Cszv Folyóra • Oldott oxigén (inhomogén lineáris diff. egyenlet): D = Cs-C deficit

  15. Q, v Lh, Ch q, Lszv, Cszv x, t* x, t* Folyóra L0 L Lh Cs Ch D0 C C0 Dmax Cmin xkrit, t*krit

  16. Components of the Oxygen Sag Curve

  17. Definitions for the DO Sag Curve CEE 5134 - 17 - Fall, 2007

  18. Kritikus hely meghatározása Minimum:  1.5 – 2 nap  2  0 • Hígulás: L0, D0 Dmax, Cmin. Szabályozás. Iteráció. Mérés! • Több szennyező: szuperponálható

  19. Q, v Lh, Ch q1, Lszv1, Cszv1 L0 L Lh x, t* x, t* Cs Ch D0 C Do2 C0 Dmax Ch2 Cmin xkrit, t*krit Több szennyvízbevezetés q2, Lszv2, Cszv2 Lh2

  20. Streeter-Phelps (1925) oxigén modell Szervesanyag lebomlás egyenlete (L: BOI∞) Oldott oxigén egyenlete (C: O2) • Továbbfejlesztések: • Nitrifikáció egyszerűsítve • Nitrifikáció részletesebben • Szervesanyag oldott és ülepedő frakciók különválasztása • Üledék oxigén igénye • Fotoszintézis, légzés • Speciális eset: anaerob szakasz számítása

  21. BOIN BOIC BOI 20 5 nap Nitrifikáció egyszerűsítve Kjeldahl N(Szerves N, NH4-N) - LN --> mérés • Két lépés: • Nitrosomonas 2NH4+ + 3O2 2NO2- + 2H2O + 4H+ • Nitrobacter 2NO2- + O2  2NO3- 3.43 g O2 1.14g O2 : 4.57 g O2 • Feltételek: • - Nitrifikáló (aerob autotróf) baktériumok, • - Lúgos környezet (pH > 6), • - Oxigén jelenléte, oldottoxigén > 1-2 mg/l, • - Toxikus anyagok gátolják! • - Hőmérsékletfüggő • - Legegyszerűbb leírás: L = BOIC + BOIN LN=BOIN = 4.57KN

  22. Nitrifikáció N forgalom Növényi asszimiláció N3 N2 N1 N1 – szerves N, N2 – NH4-N N3 – NO2-N, NO3-N Nitrifikáció Hidrolízis, ammonifi-káció Denitrifikáció Ülepedés O2 N1 N2 N3 Oldott O2 egyenletbe: - knitrif 4.57 N2

  23. t Szervesanyag oldott és ülepedő frakciók különválasztása • Lp = fpL partikulált • Ld = fdLoldott L0 ülepedés biológiaioxidáció

  24. Üledék oxigén igénye • Okok: • szennyvíz ülepedő részecskéi iszapréteget képeznek • elhalt növények, falevelek felhalmozódása • alga ülepedés • Magas szervesanyag tartalmú üledék (iszap): • felső részében aerob, alsó részében anaerob lebomlási folyamatok  oxigén elvonása a vízből • lebomlás  CO2, CH4, H2S képződés • gázképződés  felszálló buborékok, iszap flotációja • esztétikai problémák • Közelítés: konstans (?) megoszló terhelés (S) „SOD” • S (g O2 / m2,nap)

  25. P, R t (h) 24 O2 t (h) 24 Fotoszintézis, légzés Napfény, glükóz 6CO2 + 6H20  C6H12O6 + 6O2 Fotoszintézis (P mgO2/m3,nap) Sötétben 6CO2 + 6H20  C6H12O6 + 6O2 Légzés (R mgO2/m3,nap) Pm Napi átlagos O2 termelés Pm mérésből: Pa t1 t2 fotoperiódus túltelítettség R, P számításból: alga egyenlet (Klorofill-a * a = P) Cs C Oldott O2 egyenletbe

  26. Oxigén vonal (ill. összes oldott oxigén deficit) számítása Deficit kezdeti értéke Szerves C lebontás Nitrifikáció Üledék oxigén igénye Fotoszintézis Vízinövényzet légzése

  27. L t* C t* x1 x1 x2 x2 Anaerob szakasz számítása Nagy terhelés Időszakos vagy állandósult anaerob állapot Anaerob lebomlás, gázképződés, fémek visszaoldódása 1. Anaerob szakasz kezdete: x1(C=0) L1 2. Anaerob szakasz: L2 3. Anaerob szakasz vége: x2

  28. Hígulás szerepe Példa: Szennyvízbevezetés hatása a befogadó oldott oxigén koncentrációjára (1 D, permanens) Települési szennyvíz jellemzői: LE 120 000 BOI5 koncentráció: 600 mg/l Kjeldahl N: 120 * 4.57 = 548 mg/l q = 120 000 * 0.1 = 12000 m3/nap = 0.14 m3/s Befogadó vízfolyás jellemzői: Háttér koncentrációk: Lh = 5 mg/l, Ch = 8 mg/l T = 25 C, v = 0.5 m/s, Q = 15 m3/s, Cs = 8.4 mg/l k1 = 0.42 1/nap, k2 = 0.7 1/nap Kezdeti értékek: L0 = 16.6 mg/l, D0 = 0.47 mg/l Kritikus hely: tkrit = 1.9 nap, xkrit = 82 km Cmin = 3.6 mg/l

  29. Vízminőségi hatások különböző hígulási viszonyok esetén DC = f (Q/q) DC Hígulási arány (Dilution) DO sag: Streeter & Phelps (1925)

  30. Lebomlás (nem konzervatív anyagok) Szerves (szennyvíz) terhelés hatása az oldott oxigén koncentrációra Kritikus hely

  31. Kommunális szennyvízbevezetések (2015) Befogadó víztestre számított hígító kapacitás Szennyvízzel terhelt vízfolyások ökológiai állapota, különböző hígulási viszonyok mellett

  32. Az oxigén beviteli tényező hatása a kritikus oxigén koncentrációra, különböző hígulási arányok mellett

More Related