Bài tập môn Nguyên lý công nghệ môi trường

Bài tập
Nguyờn lý Cụng nghệ mụi trường
1. Một thiết bị lọc liên tục được sử dụng để tách và thu hồi chất rắn trong dòng thải lỏng sau một công đoạn
sản xuất. Dòng thải lỏng chứa 25% nguyên liệu rắn (theo trọng lượng) được đưa vào thiết bị lọc với tốc độ
ổn định F= 4,6kg/phút. Dịch lọc 1% chất rắn, tính lượng chất rắn tách được/100kg dịch lọc.
BL:
Đặt x: khối lượng Chất rắn trong dich thải; m: KL crắn được tỏch ra
Cừn bằng vật chất: tổng KL đầu vào = tổng KL đầu ra
Xột trong t = 1 phỳt
- Khối lượng rắn vào = KL rắn ra  F.0,25 = x + m = 4.6.0.25 = 1.15 (1)
- KL nước vào = KL nước ra  F.0,75 = 99x (2)
Giải hệ (1) và (2):
Suy ra x = 0,0349 và m = 1,1151  khối lượng dịch lọc = 3.49
 KL rắn tỏch ra trờn 3,49 kg là: m=1,1151 kg
 KL rắn tỏch ra trờn 100 kg là: M= (m.100)/3,49 = 32 kg
2. Một hydrocachon được thu hồi từ dòng khí gas tự nhiên trong một cột hấp thụ có diện tích bề mặt cắt
s=1m
2
và tổng diện tích chuyển khối của 1m
3
thể tích cột hấp thụ là S= 250m
2
. Tỉ lệ hấp thụ là 0,5 kmol/s,
tổng khả năng chuyển khối là 0,024 kmol/m
3
và hệ số chuyển khối tổng cộng là 0,016m/s. a) Tính chiều
cao của cột hấp thụ.
b) Nếu chiều cao của cột hấp thụ ở phần a tăng gấp đôi thì trong các thông số/đại lượng đã cho ở trên, đại
lượng nào sẽ thay đổi? Tính giá trị của các đại lượng đó.
BL:
Áp dụng cụng thức dưới:  A= n

A
/(k
c
. C
A
), thay số A= 500/(0,016.24) = 1302,0833 (m2)
 V (thể tớch cột hấp thụ) = A/S = 1302,0833/250 = 5,2 (m2)
 h = V/s = 5,2/1 = 5,2 m
3. Khí SO
2
được đưa vào tháp hấp thụ liên tục với tốc độ 43kg/h. Cho tổng khả năng chuyển khối ∆C
A

(chênh lệch nồng độ của SO
2
trong khối khí và ở bề mặt/màng nước tiếp xúc) là 5kmol/m
3
; hệ số chuyển
khối k
c
là 3,5x10-6m/s. a) Tính diện tích chuyển khối cần thiết; b) Tính chiều cao của tháp hấp thụ nếu
đường kính của tháp là 0,25m và diện tích chuyển khối là s=75m
2
/m
3
thể tích vật liệu. Cho thể tích hiệu
dụng (nạp vật liệu hấp phụ) là 85%.
BL:
Tương tự bài 2:
a) A= 106,646 (m2)

b) S= é.r
2
= 0,049062 (m2)
 V= 106,646/75 = 4,42
Thể tớch hiệu dụng V’ = (100/85).V
 h = V’/S = 34,097 (m)
1
4. Khí SO
2
trong khí thải lò hơi được tách trong tháp hấp thụ chứa bùn CaCO
3
. Đường kính của tháp là
0,3m, chiều cao tháp là 5m trong đó thể tích hiệu dụng (nạp nguyên liệu hấp thụ) là 85%. Cho hệ số chuyển
khối tổng cộng (K
c1
) là 3,5x10
-6
m/s; diện tích chuyển khối 80m
2
/m
3
thể tích vật liệu; tốc độ chuyển khối là
0,4 kmol/s. Tính tổng khả năng chuyển khối của SO
2
(∆C
SO2
).
BL:
Tương tự bài 3
Bài 2, 3, 4:

áp dụng công thức định luật Fick:
n
A
*
= ∆C
A
/(1/K
c
A)
trong đó: n
A
*
- Tốc độ chất tách khỏi pha ban đầu (chuyển khối) (mol/s)
∆C
A
- Tổng khả năng chuyển khối = Chênh lệch nồng độ giữa 2 pha (mol/m
3
)
K
c
- Hệ số chuyển khối của hệ (m/s)
A - Diện tích chuyển khối (m
2
)
5. Một hệ thống thiết bị được thiết kế để thu hồi axeton trong hỗn hợp với không khí (tỉ lệ axeton 1,5%).
Hỗn hợp khí được đưa qua tháp hấp thụ bằng nước với tốc độ nước vào 1200 kg/h. Không khí sạch đi ra
khỏi tháp; Dung dịch axeton 12% (% theo khối lượng) được đưa sang bộ phận chưng cất để thu axeton sau
khi đã qua sinh hàn ngưng. Tính tốc độ tạo thành sản phẩm biết tỉ lệ axeton trong sản phẩm là 99% và trong
dịch thải là 5%.
6. Cho dòng khí thải chứa SO

2
, CO và CO
2
hấp thụ qua tháp chưa than hoạt tính với w
0
=4m/s. Tính
tổn thất áp suất của khí khi dòng chuyển động qua tháp hấp phụ biết: hệ số ma sát bằng 0.3510
-12
;
chiều cao thấp là 3.2m; dtd là 4.10
-9
m và khối lượng riêng của khí là 0.02kg/m
3
.
7. Hấp thụ khí CO
2
bằng dung dịch NaOH 1M trong tháp hấp thụ có thể tích 2m
3
(thể tích hiệu dụng là
80%). Sau 4h hệ thống hoạt động, dung dịch NaOH đã hấp thụ CO
2
được đem phân tích bằng
phương pháp chuẩn độ 2 nấc sử dụng axit H
2
SO
4
1M, chỉ thị phenolphtalein và metyl da cam thu
được thể tích axit H
2
SO

4
chuẩn nấc 1 và nấc 2 tương ứng là 24ml và 16 ml (thể tích dung dịch lấy
chuẩn độ 100ml).
a) Tính thành phần và hàm lượng của dung dịch hấp thụ
b) Dung dịch NaOH trong tháp hấp thụ (sau 4h hệ thống hoạt động) còn có khả năng hấp thụ CO
2

hay không? Giải thích?
8. Một ống khói cao 25m. Nhiệt độ trung bình của khói ki ra là 300
0
C, nhiệt độ ngoài trời là 30
0
C.
Khối lượng của khói lò coi bằng khối lượng riêng của không khí ở 300
0
C. Khối lượng riêng của không
khí ở O
0
C bằng 0,1318kg/m
3
. Tính chênh lệch áp suất giữa p1 và p2 trong lò (hình vẽ)
2
9. Aquariums need to be equipped with filters to remove fish wastes and uneaten fish food from the water.
One such design is the under-gravel filter, illustrated schematically in Figure.
The filter consists of a plastic plate that covers the floor of the aquarium and creates an open space beneath
the gravel for water to flow to the bubbler tube. Air is pumped into the bottom of the bubbler tube, and the
rising air bubbles entrain water and pump the water upwards. The water bubbles out of the top of the tube,
drops into a plastic container filled with activated carbon, and then flows into the aquarium. The flow of
water up and out of the bubbler tube causes water to draw from the main part of the tank into and through
the bottom gravel and then along the tank bottom to the bubbler tube. Identify two major treatment

functions at work in the aquarium water treatment system and briefly describe how they function.
9. Các thiết bị lọc cần được lắp vào bể thuỷ sinh để loại bỏ các chất thải của cá và thức ăn thừa cá
không ăn hết trong nước. Thiết kế bộ phận lọc ở dưới lớp sỏi, được minh hoạ như trong hình vẽ. Bộ
lọc bao gồm một đĩa nhựa phủ lên nền của bể thuỷ sinh tạo nên một khoảng mở dưới lớp sỏi để
nước chảy qua ống tạo bọt. Không khí được bơm vào đáy của ống tạo bọt, và các bọt khí dâng lên
và bơm nước lên phía trên. Các bọt nước bên ngoài đầu ống, rơi vào một bình chứa bằng nhựa đã
được nạp đầy than hoạt tính và sau đó chảy vào trong bể thủy sinh. Dòng nước lên và bên ngoài ống
tạo bọt làm cho nước từ phần chính của bể kéo vào và chảy qua lớp sỏi đáy và sau đó dọc theo đáy
bể tới ống tạo bọt. Xác định hai chức năng xử lý chính hoạt động trong hệ thống xử lý nước trong
bể thuỷ sinh và miêu tả ngắn gọn chúng có chức năng như thế nào.
Answer!
1. Thứ nhất đó là quá trình xử lý sinh học hiếu khí bởi các lớp màng sinh học tỏng lớp cát vàng. Quá
trình này sẽ xử lý BOD được tạo ra do các chất thải của các trong nước, thức ăn thừa, xác thực vật
và xác cá (phụ thuộc vào điều kiện tiếp nhận của bể cá cảnh).
2. Các bon hoạt tính loại bỏ các chất hữu cơ và các chất hóa học có thể hấp thu được bao gồm cả NH4
3. Nếu thực vật thủy sinh có trong bể cá cảnh, chúng sẽ có khả năng hấp thu N và P.
4. Bộ lọc khí sẽ xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi nếu có, nhưng thực tế trong trường hợp này thì
không. Hợp chất amoni không bị ion hóa có thể được lọc bỏ.
7. A wastewater sample is being analyzed to determine its BOD content. The sample is diluted in order to
perform the test: 295 mL of distilled water are added to 5 mL of sample to fill the 300 mL BOD bottle. The
bottle has an initial dissolved oxygen concentration of 7.9 mg/L. After incubating 5 days, the dissolved
oxygen concentration is 4.5 mg/L.
1a. What is the 5-day BOD of the wastewater?
2b. The deoxygenation rate constant, k1, is 0.013 day
-1
. What is the ultimate BOD of the wastewater?
3
7) Mẫu nước thải đang được phõn tớch để xỏc định hàm lượng BOD. Mẫu nước được pha loóng để thử
nghiệm: 5ml mẫu được thờm vào 295ml nước cất thành 300 ml BOD đựng rong chai. Nồng độ oxi hoà tan
ban đầu là 7,9 mg/L. Sau khi ủ 5 ngày, nồng độ ụxi hoà tan là 4,5mg/l

a) Tớnh BOD
5
của nước thải?
b) Hằng số tốc độ của quỏ trỡnh đề ụxi hoỏ k1= 0,013 (ngày
-1
). Tớnh BOD tối thượng của nước thải?
BL:
Ans:
BOD
5
của nước thải là lượng oxy hũa tan mà quỏ trỡnh sinh học phõn hủy chất hữu cơ sử dụng trong 5
ngày.
Biến thiờn hàm lượng DO từ ngày đầu đến ngày thứ năm là: ÄDO = 7.9 – 4.5 = 3.4 mg/l
Do nước thải được pha loóng 60 lần, BOD
5
sẽ là: 60 ì 3.4 = 204 mg/l.
b) Lt = L
u
(1 − e
k1t
)
Trong đú: L
t:
Tổng hàm lượng BOD
5

L
u:
Tổng hàm lượng BOD cuối cựng sau quỏ trỡnh thử nghiệm
Ta cú: 204 = BOD

5
[1 – exp (-0.013 ì5)] = 0.063BOD
u
BOD
u
= 3240 mg/l
3
8.
A waste treatment system is to be designed for a raw wastewater containing 200 mg/L of carbonaceous
oxygen demanding material (BOD). The wastewater flow rate of 0.2 million gallons per day (mgd) is to
be introduced into a reactor tank having a theoretical detention time of 1 day. The organic matter is
oxidized at the rate of 1.0 day
-1
(first-order rate constant). Note that 1 mgd = 1.55 ft
3
/sec.
Compare the relative steady-state treatment efficiencies of the following tank configurations all having the
same total theoretical detention time:.
1A fully-mixed circular tank, 80 feet in diameter, with inflow at center and outflow along the perimeter.
Specify the tank depth.
8) Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế cho nước thải thụ chứa 200mg/L nguyờn vật liệu tiờu thụ oxi của
hợp chất cacbonate (BOD). Tốc độ dũng của nước thải bằng 0,2 triệu gallon/ngày (mgd) là để đưa vào một
bỡnh phản ứng cú thời gian lưu lý thuyết là 1 ngày. Chất hữu cơ được oxi hoỏ tại tốc độ 1,0 trờn 1 ngày
(hằng số tốc độ bậc 1). Chỳ ý 1mgd=1,55 ft
3
/giõy.
So sỏnh Hiệu suất xử lý ở trạng thỏi tương đối ổn định của cỏc cấu hỡnh bể như sau, tất cả đề cú tổng thời
gian lưu lý thuyết như nhau:
Một bể hỡnh trụ được trộn đầy, đường kớnh là 80 feet, cú dũng vào ở trung tõm, dũng ra dọc theo khối trụ .
Xỏc định chiều sõu của bể?

BL:
Answer:
Ta cú cụng thức: C = C
in
/ 1 + Kt
R
T
r
= V/Q = ér
2
H/ Q
Trong đú: Q = 0.2 mgd
C
in
= 200 mg/l BOD
K = 1day
-1

r = 40ft
t
R
= 1 day
H = t
R
.Q/ ér
2
= 1day . 0,2.10
6
gal/d.1/7.48ft
3

/gal


é. (40ft)
2
= 5,3 ft deep
C = C
in
/ 1 + Kt
R
= 200 mg/l
1 + 1day
- 1
. 1day
= 100 mg/l
4
9. A plug-flow treatment reactor has an influent flow with a concentration of 150 mg/L of total toxic organics
(TTO) and a flow rate of 380 L/min. The reaction is first-order with a rate constant of
0.4 hr
-1
.
a) Determine the required detention time and reactor volume to achieve an effluent concentration of
20 mg/L.
b) Plot the percentage of TTO removed as a function of detention time.
9) Một bỡnh phản ứng xử lý kiểu giỏn đoạn, dũng vào cú nồng độ cỏc chất hữu cơ độc hại tổng cộng (TTO)
là 150 mg/L và tốc độ dũng là 380 l/phỳt. Phản ứng là phản ứng bậc1 cú hằng số tốc độ là 0.4 (giờ
-1
).
a) Xỏc định thời gian lưu và thể tớch bỡnh phản ứng yờu cầu để đạt được nồng độ dũng thải 20 mg/L.
b) Tớnh % TTO đó được thải bỏ như chức năng thời gian lưu.

BL:
5
10. A completely-mixed treatment reactor has an influent flow with a concentration of 150 mg/L of total toxic
organics (TTO) and a flow rate of 380 L/min. The reaction is first-order with a rate constant of 0.4 hr
-1
.
a) Determine the required detention time and reactor volume to achieve an effluent concentration of 20
mg/L.
b) Plot the percentage of TTO removed as a function of detention time.
c) How many times larger than the plug-flow reactor must the completely-mixed reactor be to achieve 80%
removal?
10) Một bỡnh xử lý được trộn đều, dũng vào cú nồng độ chất hữu cơ độc hại tổng cộng (TTO) là 150 mg/L
và tốc độ dũng là 380 l/phỳt. Phản ứng là phản ứng bậc1 cú hằng số tốc độ là 0.4 (giờ
-1
).
a) Xỏc định thời gian lưu và thể tớch bỡnh phản ứng yờu cầu để đạt được nồng độ dũng thải 20 mg/L.
b) Tớnh % TTO đó được thải bỏ như chức năng thời gian lưu.
c) Bỡnh phản ứng được trộn đều phải lớn gấp bao nhiờu lần so với bỡnh phản ứng kiểu giỏn đoạn để đạt
được 80% hiệu quả xử lý?
BL:
6
Bài 10, 11, 12
áp dụng công thức: C = C
in
/(1+Kt
R
)
C - Nồng độ tại thời điểm t (mg/L)
C
in

- Nồng độ đầu vào (mg/L)
K - hằng số tốc độ phân huỷ (ngày
-1
)
t
R
- Thời gian lưu (ngày)
11. A rectangular sedimentation basin is to be designed for a flow of 1.0 mgd (million gallons per day)
using a 2:1 length:width ratio, an overflow rate of 0.00077 fps (feet per second), and a detention time of 3.0
hr. What are the dimensions of the basin?
11) Một bể lắng hỡnh chữ nhật được thiết kế cho dũng chảy 1.0 mgd (triệu gallon/ngày) theo tỉ lệ chiều dài :
chiều rộng là 2:1, tốc độ dũng tràn là 0,00077 fps (feet trờn giõy), và thời gian lưu là 0,3 giờ. Xỏc định kớch
thước của bể lắng?
BL:
7
Áp dụng cụng thức: t
R
= V/Q  V= Q.t
R
, thay số: =
12. Design a sedimentation treatment system for a raw water with the following characteristics:
Maximum daily flow = 4 m
3
/s
Average daily flow = 3 m
3
/s Coagulant = alum
Settling velocity for floc = 3.2 m/hr
Your design should be for a horizontal-flow rectangular basin with a chain and scraper sludge removal
system. You can assume a dynamic viscosity for water of 0.00131 kg/m-s and a density of 999.7 kg/m

3
. You
should specify the number of sedimentation basins, the basin dimensions, and the basin overflow rate and
hydraulic residence time. Sludge scrapers come in a standard 6-meter length, so your basin width should be
in increments of 6 meters.
Cỏc đặc điểm thiết kế một hệ thống xử lý nước thụ kiểu lắng như sau:
8
Lưu lượng hàng ngày tối đa = 4 m
3
/giõy
Lưu lượng hàng ngày trung bỡnh = 3 m
3
/giõy
Tốc độ ổn định tủa bụng = 3.2 m/giờ
Chất keo tụ là phốn
Nờn thiết kế bể chứa hỡnh chữ nhật dũng chảy ngang với một hệ thống xử lý bựn rửa dạng chuỗi. Giả thiết
độ nhớt của nước là 0,00131 kg/m-s và tỷ trọng là 999,7 kg/m
3
. Xỏc định số lượng bể lắng, kớch thước bể,
và tốc độ dũng chảy tràn vào bể và thời gian lưu thuỷ lực. Bộ phận rửa bựn cú chiều dài chuẩn là 6 m, nờn
chiều rộng của bể 6m.
13. A small community has used an unchlorinated ground-water supply containing approximately 0.3 mg/L
of iron and manganese for several years without any apparent iron and manganese problems. A health
official suggested that the town install chlorination equipment to disinfect the water and provide a chlorine
residual in the distribution system. After initiating chlorination, consumers complained about water staining
washed clothes and bathroom fixtures. Explain what is occurring due to chlorination.
Một cụm dõn cư nhỏ đó sử dụng nguồn cung cấp nước ngầm khụng cú clo chứa gần 0,3 mg/l sắt và mangan
khoảng vài ngày mà khụng gặp bất kỳ vấn đề gỡ do sắt và mangan. Một cỏn bộ y tế đề xuất thị xó nờn lắp
9
đặt thiết bị clo húa để khử trựng nước và tạo ra một lượng tồn dư clo trong hệ thống phõn phối. Sau khi bắt

đầu clo hoỏ, những người tiờu thụ phàn nàn về nước làm mất màu quần ỏo đó được giặt và cỏc thiết bị nhà
tắm. Giải thớch điều gỡ đang diễn ra do quỏ trỡnh clo hoỏ.
ANSWER: Chlorine is a strong oxidizer and is oxidizing the iron and the manganese. The oxidized iron and
manganese is relatively insoluble and forms precipitates. These precipitates cause the stains on fixtures and laundry.
Apparently, before chlorination, the iron and manganese remained dissolved or as fine colloids and passed through
the system without causing problems.
14. An ion exchange resin is used to remove nitrate from a water supply with the ionic concentrations
shown below. The total resin capacity is 1.5 equivalents per liter of resin.
a. Do the anions and cations balance?
b. What volume of water can be treated with each liter of resin?
c. Qualitatively, how would your answer differ if the concentrations of Cl and SO4 were reversed?
Một nhựa trao đổi iụn được sử dụng để loại bỏ nitrate khỏi nguồn cung cấp nước cú hàm lượng cỏc iụn như
bảng dưới đõy. Dung lượng tổng cộng của nhựa là 1,5 eq trờn 1 lớt nhựa.
a) Hỏi cỏc anion và cation cú cõn bằng hay khụng?
b) Với mỗi lớt nhựa, xỏc định thể tớch nước cú thể được xử lý?
c) Về mặt định lượng, sẽ thay đổi như thế nào nếu nồng độ clo và SO4 bị đảo ngược?
BL:
15. A wastewater containing phenol at a concentration of 0.4 mg/L is to be treated by granular activated
carbon. Batch tests have been performed in the laboratory to determine the relative adsorption of phenol by
GAC. Testing entails adding a mass of carbon to V = 1 liter of the 0.4 mg/L-solution, allowing the solution
to reach equilibrium over 6 days, and then measuring the resulting equilibrium concentration of phenol.
Results are shown in the table below. Develop a Freundlich isotherm to fit these data.
10
Nước thải chứa phenol tại nồng độ bằng 0,4 mg/L được xử lý bằng cỏcbon hoạt tớnh granular. Tiến hành
cỏc thử nghiệm theo mẻ trong phũng thớ nghiệm để xỏc định hấp phụ tương đối của phenol bằng GAC.
Thực nghiệm bằng cỏch tiến hành thờm một lượng cỏcbon tới V= 1 lớt dung dịch cú nồng độ 0,4mg/l, làm
cho dung dịch đạt trạng thỏi cõn bằng khoảng hơn 6 ngày. và sau đú tiến hành đo nồng độ phenol tại thời
điểm cõn bằng. Cỏc kết quả được chỉ ra như bảng dưới đõy.
BL:
11

16. Design a facultative lagoon for a temperate climate when the flow rate is 3800 m3/d and the
12
BOD5 is 200 mg/L. Use these steps:
a. Select a reasonable depth.
b. Calculate the surface area based on the BOD5 areal load.
c. Calculate the volume and hydraulic detention time.
d. Calculate the volumetric loading (kg BOD5/(1000 m3-day)).
e. If degradation in a facultative lagoon can be modeled as a first-order process with a degradation rate of
0.2 day-1, what will be the effluent concentration from the lagoon?
16.Thiết kế bể xử lý để cú được khớ hậu ụn đới khi tốc độ dũng là 3800 m3/ngày và BOD5 là 200 mg/l. Sử
dụng cỏc bước như sau:
a. Lựa chọn một độ sõu thớch hợp
b. Tớnh toỏn diện tớch bề mặt dựa trờn tải lượng vựng areal BOD5
c. Tớnh toỏn thể tớch và thời gian lưu thuỷ lực.
d. Tớnh toỏn tải lượng theo thể tớch (kg BOD5/(1000 m3-ngày)).
e. Nếu quỏ trỡnh phõn huỷ trong bể xử lý cú thể được điều chỉnh như một quỏ trỡnh bậc 1 với tốc độ
phõn huỷ là 0.2 ngày
-1
, Xỏc định nồng độ dũng thải ra từ bể xử lý ?
BL:
13
17. The aeration tank for a completely mixed aeration process is being sized for a design wastewater flow of
4500 m3/d. The influent COD is 150 mg/L. The design effluent COD is 7 mg/L. Recommended design
parameters are a sludge age of 10 days and MLVSS of 1400 mg/L. The expected Sludge Volume Index is
100 ml/g. Selection of these values takes into account the anticipated variations in wastewater flows and
strengths. The kinetic constants from a bench-scale treatability study are Y = 0.60 mg VSS/mg COD and ke
= 0.06 per day. Calculate:
a. the hydraulic residence time and volume of the aeration tank
b. the food/microorganism ratio
c. the sludge production rate

d. the sludge recycle ratio
e. the oxygen requirement.
17) Lưu lượng dũng nước thải thiết kế của bể hiếu khớ để tạo ra quỏ trỡnh hiếu khớ được khuấy trộn liờn
tục được là 4500 m3/ngày. COD dũng vào là 150 mg/l. COD dũng thải ra thiết kế là 7mg/l. Cỏc thụng số
thiết kế yờu cầu: tuổi của bựn là 10ngày và MLVSS là 1400 mg/L. Việc lựa chọn cỏc giỏ trị này liờn quan
đến cỏc biến số đó được dự đoỏn trong cỏc dũng thải và cường độ nước thải. Hằng số động lực từ nghiờn
cứu khả năng xử lý quy mụ -bench là Y = 0.60 mg VSS/mg COD và ke = 0.06 ngày
-1
. Tớnh:
a. Thời gian lưu thuỷ lực và thể tớch của bể hiếu khớ.
b. Tỉ lệ thức ăn/vi sinh vật
c. Tốc độ tạo bựn
d. Tỉ lệ tỏi sinh bựn
e. Yờu cầu về ụxi.
BL:
14
15
Bài tập
Nguyờn lý Cụng nghệ mụi trường
1. Một thiết bị lọc liờn tục được sử dụng để tỏch và thu hồi chất rắn trong dũng thải lỏng sau một cụng
đoạn sản xuất. Dũng thải lỏng chứa 25% nguyờn liệu rắn (theo trọng lượng) được đưa vào thiết bị lọc với
tốc độ ổn định F= 4,6kg/phỳt. Dịch lọc 1% chất rắn, tớnh lượng chất rắn tỏch được/100kg dịch lọc.
BL:
Đặt x: khối lượng Chất rắn trong dich thải; m: KL crắn được tỏch ra
Cừn bằng vật chất: tổng KL đầu vào = tổng KL đầu ra
Xột trong t = 1 phỳt
- Khối lượng rắn vào = KL rắn ra  F.0,25 = x + m = 4.6.0.25 = 1.15 (1)
- KL nước vào = KL nước ra  F.0,75 = 99x (2)
Giải hệ (1) và (2):
Suy ra x = 0,0349 và m = 1,1151  khối lượng dịch lọc = 3.49

 KL rắn tỏch ra trờn 3,49 kg là: m=1,1151 kg
 KL rắn tỏch ra trờn 100 kg là: M= (m.100)/3,49 = 32 kg
2. M t hydrocachon c thu h i t d ng kh gas t nhi n trong m t c t h p th cú di n t ch b m t c tộ đượ ồ ừ ũ ớ ự ờ ộ ộ ấ ụ ệ ớ ề ặ ắ
s=1m
2
v t ng di n t ch chuy n kh i c a 1mà ổ ệ ớ ể ố ủ
3
th t ch c t h p th l ể ớ ộ ấ ụ à S= 250m
2
. T l h p th l 0,5 kmol/s,ỉ ệ ấ ụ à
t ng kh n ng chuy n kh i l 0,024 kmol/mổ ả ă ể ố à
3
v h s chuy n kh i t ng c ng l 0,016m/s. a) T nh chi uà ệ ố ể ố ổ ộ à ớ ề
cao c a c t h p th .ủ ộ ấ ụ
b) N u chi u cao c a c t h p th ph n a t ng g p i th trong c c th ng s / i l ng ó cho tr n, iế ề ủ ộ ấ ụ ở ầ ă ấ đụ ỡ ỏ ụ ố đạ ượ đ ở ờ đạ
l ng n o s thay i? T nh gi tr c a c c i l ng ú. ượ à ẽ đổ ớ ỏ ị ủ ỏ đạ ượ đ
BL:
Áp d ng c ng th c d i: ụ ụ ứ ướ  A= n
A
/(k
c
. C
A
), thay s A= 500/(0,016.24) = 1302,0833 (m2)ố
 V (th t ch c t h p th ) = A/S = 1302,0833/250 = 5,2 (m2)ể ớ ộ ấ ụ
 h = V/s = 5,2/1 = 5,2 m
3. Khớ SO
2
được đưa vào thỏp hấp thụ liờn tục với tốc độ 43kg/h. Cho tổng khả năng chuyển khối ∆C
A

(chờnh lệch nồng độ của SO
2
trong khối khớ và ở bề mặt/màng nước tiếp xỳc) là 5kmol/m
3
; hệ số chuyển
khối k
c
là 3,5x10-6m/s. a) Tớnh diện tớch chuyển khối cần thiết; b) Tớnh chiều cao của thỏp hấp thụ nếu
đường kớnh của thỏp là 0,25m và diện tớch chuyển khối là s=75m
2
/m
3
thể tớch vật liệu. Cho thể tớch hiệu
dụng (nạp vật liệu hấp phụ) là 85%.
BL:
Tương tự bài 2:
a) A= 106,646 (m2)
b) S= ộ.r
2
= 0,049062 (m2)
 V= 106,646/75 = 4,42
16
Thể tớch hiệu dụng V’ = (100/85).V
 h = V’/S = 34,097 (m)
4. Kh SOớ
2
trong kh th i l h i c t ch trong th p h p th ch a b n CaCOớ ả ũ ơ đượ ỏ ỏ ấ ụ ứ ự
3
. ng k nh c a th p l Đườ ớ ủ ỏ à

0,3m, chi u cao th p l 5m trong ú th t ch hi u d ng (n p nguy n li u h p th ) l 85%. Cho h s ề ỏ à đ ể ớ ệ ụ ạ ờ ệ ấ ụ à ệ ố
chuy n kh i t ng c ng (Kể ố ổ ộ
c1
) l 3,5x10à
-6
m/s; di n t ch chuy n kh i 80mệ ớ ể ố
2
/m
3
th t ch v t li u; t c chuy nể ớ ậ ệ ố độ ể
kh i l 0,4 kmol/s. T nh t ng kh n ng chuy n kh i c a SOố à ớ ổ ả ă ể ố ủ
2
(∆C
SO2
).
BL:
T ng t b i 3ươ ự à
B i 2, 3, 4: à
p d ng c ng th c nh lu t Fick: ỏ ụ ụ ứ đị ậ
n
A
*
= ∆C
A
/(1/K
c
A)
trong ú: nđ
A
*

- T c ch t t ch kh i pha ban u (chuy n kh i) (mol/s)ố độ ấ ỏ ỏ đầ ể ố
∆C
A
- T ng kh n ng chuy n kh i = Ch nh l ch n ng gi a 2 pha (mol/mổ ả ă ể ố ờ ệ ồ độ ữ
3
)
K
c
- H s chuy n kh i c a h (m/s)ệ ố ể ố ủ ệ
A - Di n t ch chuy n kh i (mệ ớ ể ố
2
)
5. M t h th ng thi t b c thi t k thu h i axeton trong h n h p v i kh ng kh (t l axeton 1,5%).ộ ệ ố ế ị đượ ế ế để ồ ỗ ợ ớ ụ ớ ỉ ệ
H n h p kh c a qua th p h p th b ng n c v i t c n c v o 1200 kg/h. Kh ng kh s ch i raỗ ợ ớ đượ đư ỏ ấ ụ ằ ướ ớ ố độ ướ à ụ ớ ạ đ
kh i th p; Dung d ch axeton 12% (% theo kh i l ng) c a sang b ph n ch ng c t thu axeton sauỏ ỏ ị ố ượ đượ đư ộ ậ ư ấ để
khi ó qua sinh h n ng ng. T nh t c t o th nh s n ph m bi t t l axeton trong s n ph m l 99% vđ à ư ớ ố độ ạ à ả ẩ ế ỉ ệ ả ẩ à à
trong d ch th i l 5%. ị ả à
17
6. Aquariums need to be equipped with
filters to remove fish wastes and uneaten fish
food from the water. One such design is the
under-gravel filter, illustrated schematically in
Figure.
The filter consists of a plastic plate that covers
the floor of the aquarium and creates an open
space beneath the gravel for water to flow to
the bubbler tube. Air is pumped into the
bottom of the bubbler tube, and the rising air
bubbles entrain water and pump the water
upwards. The water bubbles out of the top of the tube, drops into a plastic container filled with activated

carbon, and then flows into the aquarium. The flow of water up and out of the bubbler tube causes water to
draw from the main part of the tank into and through the bottom gravel and then along the tank bottom to
the bubbler tube. Identify two major treatment functions at work in the aquarium water treatment system
and briefly describe how they function.
6) Cỏc thiết bị lọc cần được lắp vào bể thuỷ sinh để loại bỏ cỏc chất thải của cỏ và thức ăn thừa cỏ khụng ăn
hết trong nước. Thiết kế bộ phận lọc ở dưới lớp sỏi, được minh hoạ như trong hỡnh vẽ. Bộ lọc bao gồm một
đĩa nhựa phủ lờn nền của bể thuỷ sinh tạo nờn một khoảng mở dưới lớp sỏi để nước chảy qua ống tạo bọt.
Khụng khớ được bơm vào đỏy của ống tạo bọt, và cỏc bọt khớ dừng lờn và bơm nước lờn phớa trờn. Cỏc
bọt nước bờn ngoài đầu ống, rơi vào một bỡnh chứa bằng nhựa đú được nạp đầy than hoạt tớnh và sau đỳ
chảy vào trong bể thủy sinh. Dũng nước lờn và bờn ngoài ống tạo bọt làm cho nước từ phần chớnh của bể
kộo vào và chảy qua lớp sỏi đỏy và sau đỳ dọc theo đỏy bể tới ống tạo bọt. Xỏc định hai chức năng xử lý
chớnh hoạt động trong hệ thống xử lý nước trong bể thuỷ sinh và miờu tả ngắn gọn chỳng cỳ chức năng như
thế nào.
Answer!
5. Thứ nhất đỳ là quỏ trỡnh xử lý sinh học hiếu khớ bởi cỏc lớp màng sinh học tỏng lớp cỏt vàng. Quỏ
trỡnh này sẽ xử lý BOD được tạo ra do cỏc chất thải của cỏc trong nước, thức ăn thừa, xỏc thực vật
và xỏc cỏ (phụ thuộc vào điều kiện tiếp nhận của bể cỏ cảnh).
6. Cỏc bon hoạt tớnh loại bỏ cỏc chất hữu cơ và cỏc chất hỳa học cỳ thể hấp thu được bao gồm cả NH4
7. Nếu thực vật thủy sinh cỳ trong bể cỏ cảnh, chỳng sẽ cỳ khả năng hấp thu N và P.
8. Bộ lọc khớ sẽ xử lý cỏc hợp chất hữu cơ dễ bay hơi nếu cỳ, nhưng thực tế trong trường hợp này thỡ
khụng. Hợp chất amoni khụng bị ion hỳa cỳ thể được lọc bỏ.
7. A wastewater sample is being analyzed to determine its BOD content. The sample is diluted in order to
perform the test: 295 mL of distilled water are added to 5 mL of sample to fill the 300 mL BOD bottle. The
bottle has an initial dissolved oxygen concentration of 7.9 mg/L. After incubating 5 days, the dissolved
oxygen concentration is 4.5 mg/L.
4a. What is the 5-day BOD of the wastewater?
5b. The deoxygenation rate constant, k1, is 0.013 day
-1
. What is the ultimate BOD of the wastewater?
6

7) Mẫu nước thải đang được phừn tớch để xỏc định hàm lượng BOD. Mẫu nước được pha loúng để thử
nghiệm: 5ml mẫu được thờm vào 295ml nước cất thành 300 ml BOD đựng rong chai. Nồng độ oxi hoà tan
ban đầu là 7,9 mg/L. Sau khi ủ 5 ngày, nồng độ ụxi hoà tan là 4,5mg/l
a) Tớnh BOD
5
của nước thải?
b) Hằng số tốc độ của quỏ trỡnh đề ụxi hoỏ k1= 0,013 (ngày
-1
). Tớnh BOD tối thượng của nước thải?
BL:
18
Ans:
BOD
5
của nước thải là lượng oxy hũa tan mà quỏ trỡnh sinh học phừn hủy chất hữu cơ sử dụng trong 5
ngày.
Biến thiờn hàm lượng DO từ ngày đầu đến ngày thứ năm là: ÄDO = 7.9 – 4.5 = 3.4 mg/l
Do nước thải được pha loúng 60 lần, BOD
5
sẽ là: 60 ỡ 3.4 = 204 mg/l.
b) Lt = L
u
(1 − e
k1t
)
Trong đỳ: L
t:
Tổng hàm lượng BOD
5

L
u:
Tổng hàm lượng BOD cuối cựng sau quỏ trỡnh thử nghiệm
Ta cỳ: 204 = BOD
5
[1 – exp (-0.013 ỡ5)] = 0.063BOD
u
BOD
u
= 3240 mg/l
8.
A waste treatment system is to be designed for a raw wastewater containing 200 mg/L of carbonaceous
oxygen demanding material (BOD). The wastewater flow rate of 0.2 million gallons per day (mgd) is to
be introduced into a reactor tank having a theoretical detention time of 1 day. The organic matter is
oxidized at the rate of 1.0 day
-1
(first-order rate constant). Note that 1 mgd = 1.55 ft
3
/sec.
Compare the relative steady-state treatment efficiencies of the following tank configurations all having the
same total theoretical detention time:.
2A fully-mixed circular tank, 80 feet in diameter, with inflow at center and outflow along the perimeter.
Specify the tank depth.
8) Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế cho nước thải thụ chứa 200mg/L nguyờn vật liệu tiờu thụ oxi của
hợp chất cacbonate (BOD). Tốc độ dũng của nước thải bằng 0,2 triệu gallon/ngày (mgd) là để đưa vào một
bỡnh phản ứng cỳ thời gian lưu lý thuyết là 1 ngày. Chất hữu cơ được oxi hoỏ tại tốc độ 1,0 trờn 1 ngày
(hằng số tốc độ bậc 1). Chỳ ý 1mgd=1,55 ft
3
/giừy.
So sỏnh Hiệu suất xử lý ở trạng thỏi tương đối ổn định của cỏc cấu hỡnh bể như sau, tất cả đề cỳ tổng thời

gian lưu lý thuyết như nhau:
Một bể hỡnh trụ được trộn đầy, đường kớnh là 80 feet, cỳ dũng vào ở trung từm, dũng ra dọc theo khối trụ .
Xỏc định chiều sừu của bể?
BL:
Answer:
Ta cỳ cụng thức: C = C
in
/ 1 + Kt
R
T
r
= V/Q = ộr
2
H/ Q
Trong đỳ: Q = 0.2 mgd
C
in
= 200 mg/l BOD
K = 1day
-1

r = 40ft
t
R
= 1 day
H = t
R
.Q/ ộr
2
= 1day . 0,2.10

6
gal/d.1/7.48ft
3
/gal


ộ. (40ft)
2
= 5,3 ft deep
C = C
in
/ 1 + Kt
R
= 200 mg/l
1 + 1day
- 1
. 1day
= 100 mg/l
19
9. A plug-flow treatment reactor has an influent flow with a concentration of 150 mg/L of total toxic organics
(TTO) and a flow rate of 380 L/min. The reaction is first-order with a rate constant of
0.4 hr
-1
.
a) Determine the required detention time and reactor volume to achieve an effluent concentration of
20 mg/L.
b) Plot the percentage of TTO removed as a function of detention time.
9) Một bỡnh phản ứng xử lý kiểu giỏn đoạn, dũng vào cỳ nồng độ cỏc chất hữu cơ độc hại tổng cộng (TTO)
là 150 mg/L và tốc độ dũng là 380 l/phỳt. Phản ứng là phản ứng bậc1 cỳ hằng số tốc độ là 0.4 (giờ
-1

).
a) Xỏc định thời gian lưu và thể tớch bỡnh phản ứng yờu cầu để đạt được nồng độ dũng thải 20 mg/L.
b) Tớnh % TTO đú được thải bỏ như chức năng thời gian lưu.
BL:
20
10. A completely-mixed treatment reactor has an influent flow with a concentration of 150 mg/L of total toxic
organics (TTO) and a flow rate of 380 L/min. The reaction is first-order with a rate constant of 0.4 hr
-1
.
a) Determine the required detention time and reactor volume to achieve an effluent concentration of 20
mg/L.
b) Plot the percentage of TTO removed as a function of detention time.
c) How many times larger than the plug-flow reactor must the completely-mixed reactor be to achieve 80%
removal?
10) Một bỡnh xử lý được trộn đều, dũng vào cỳ nồng độ chất hữu cơ độc hại tổng cộng (TTO) là 150 mg/L
và tốc độ dũng là 380 l/phỳt. Phản ứng là phản ứng bậc1 cỳ hằng số tốc độ là 0.4 (giờ
-1
).
a) Xỏc định thời gian lưu và thể tớch bỡnh phản ứng yờu cầu để đạt được nồng độ dũng thải 20 mg/L.
b) Tớnh % TTO đú được thải bỏ như chức năng thời gian lưu.
c) Bỡnh phản ứng được trộn đều phải lớn gấp bao nhiờu lần so với bỡnh phản ứng kiểu giỏn đoạn để đạt
được 80% hiệu quả xử lý?
BL:
21
Bài 10, 11, 12
ỏp dụng cụng thức: C = C
in
/(1+Kt
R
)

C - Nồng độ tại thời điểm t (mg/L)
C
in
- Nồng độ đầu vào (mg/L)
K - hằng số tốc độ phõn huỷ (ngày
-1
)
t
R
- Thời gian lưu (ngày)
11. A rectangular sedimentation basin is to be designed for a flow of 1.0 mgd (million gallons per day)
using a 2:1 length:width ratio, an overflow rate of 0.00077 fps (feet per second), and a detention time of 3.0
hr. What are the dimensions of the basin?
11) Một bể lắng hỡnh chữ nhật được thiết kế cho dũng chảy 1.0 mgd (triệu gallon/ngày) theo tỉ lệ chiều dài :
chiều rộng là 2:1, tốc độ dũng tràn là 0,00077 fps (feet trờn giừy), và thời gian lưu là 0,3 giờ. Xỏc định kớch
thước của bể lắng?
BL:
22
Áp dụng cụng thức: t
R
= V/Q  V= Q.t
R
, thay số: =
12. Design a sedimentation treatment system for a raw water with the following characteristics:
Maximum daily flow = 4 m
3
/s
Average daily flow = 3 m
3
/s Coagulant = alum

Settling velocity for floc = 3.2 m/hr
Your design should be for a horizontal-flow rectangular basin with a chain and scraper sludge removal
system. You can assume a dynamic viscosity for water of 0.00131 kg/m-s and a density of 999.7 kg/m
3
. You
should specify the number of sedimentation basins, the basin dimensions, and the basin overflow rate and
hydraulic residence time. Sludge scrapers come in a standard 6-meter length, so your basin width should be
in increments of 6 meters.
Cỏc đặc điểm thiết kế một hệ thống xử lý nước thụ kiểu lắng như sau:
23
Lưu lượng hàng ngày tối đa = 4 m
3
/giừy
Lưu lượng hàng ngày trung bỡnh = 3 m
3
/giừy
Tốc độ ổn định tủa bụng = 3.2 m/giờ
Chất keo tụ là phốn
Nờn thiết kế bể chứa hỡnh chữ nhật dũng chảy ngang với một hệ thống xử lý bựn rửa dạng chuỗi. Giả thiết
độ nhớt của nước là 0,00131 kg/m-s và tỷ trọng là 999,7 kg/m
3
. Xỏc định số lượng bể lắng, kớch thước bể,
và tốc độ dũng chảy tràn vào bể và thời gian lưu thuỷ lực. Bộ phận rửa bựn cỳ chiều dài chuẩn là 6 m, nờn
chiều rộng của bể 6m.
13. A small community has used an unchlorinated ground-water supply containing approximately 0.3 mg/L
of iron and manganese for several years without any apparent iron and manganese problems. A health
official suggested that the town install chlorination equipment to disinfect the water and provide a chlorine
residual in the distribution system. After initiating chlorination, consumers complained about water staining
washed clothes and bathroom fixtures. Explain what is occurring due to chlorination.
Một cụm dừn cư nhỏ đú sử dụng nguồn cung cấp nước ngầm khụng cỳ clo chứa gần 0,3 mg/l sắt và mangan

khoảng vài ngày mà khụng gặp bất kỳ vấn đề gỡ do sắt và mangan. Một cỏn bộ y tế đề xuất thị xú nờn lắp
24
đặt thiết bị clo hỳa để khử trựng nước và tạo ra một lượng tồn dư clo trong hệ thống phừn phối. Sau khi bắt
đầu clo hoỏ, những người tiờu thụ phàn nàn về nước làm mất màu quần ỏo đú được giặt và cỏc thiết bị nhà
tắm. Giải thớch điều gỡ đang diễn ra do quỏ trỡnh clo hoỏ.
ANSWER: Chlorine is a strong oxidizer and is oxidizing the iron and the manganese. The oxidized iron and
manganese is relatively insoluble and forms precipitates. These precipitates cause the stains on fixtures and laundry.
Apparently, before chlorination, the iron and manganese remained dissolved or as fine colloids and passed through
the system without causing problems.
14. An ion exchange resin is used to remove nitrate from a water supply with the ionic concentrations
shown below. The total resin capacity is 1.5 equivalents per liter of resin.
a. Do the anions and cations balance?
b. What volume of water can be treated with each liter of resin?
c. Qualitatively, how would your answer differ if the concentrations of Cl and SO4 were reversed?
Một nhựa trao đổi iụn được sử dụng để loại bỏ nitrate khỏi nguồn cung cấp nước cỳ hàm lượng cỏc iụn như
bảng dưới đừy. Dung lượng tổng cộng của nhựa là 1,5 eq trờn 1 lớt nhựa.
a) Hỏi cỏc anion và cation cỳ cừn bằng hay khụng?
b) Với mỗi lớt nhựa, xỏc định thể tớch nước cỳ thể được xử lý?
c) Về mặt định lượng, sẽ thay đổi như thế nào nếu nồng độ clo và SO4 bị đảo ngược?
BL:
15. A wastewater containing phenol at a concentration of 0.4 mg/L is to be treated by granular activated
carbon. Batch tests have been performed in the laboratory to determine the relative adsorption of phenol by
GAC. Testing entails adding a mass of carbon to V = 1 liter of the 0.4 mg/L-solution, allowing the solution
to reach equilibrium over 6 days, and then measuring the resulting equilibrium concentration of phenol.
Results are shown in the table below. Develop a Freundlich isotherm to fit these data.
25