Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp của quy trình sinh học ứng dụng trong xử lý nước rỉ rác

Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn nhận đƣợc giúp đỡ, động viên thầy cô giáo, quan, đồng nghiệp bạn bè Trƣớc tiên, với lòng biết ơn sâu sắc, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đặng Xuân Hiển trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ tận tình Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Khoa học Công nghệ môi truờng - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội Bộ môn Viện tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn, thầy, cô, anh, chị bạn đồng nghiệp Viện khoa học Công nghệ môi trƣờng giúp đỡ hoàn thành luận văn Học viên Nguyễn Văn Kiên Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, đầy đủ, rõ nguồn gốc chƣa đƣợc sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn đƣợc cảm ơn Tôi xin chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng bảo vệ luận văn, trƣớc khoa nhà trƣờng thông tin, số liệu đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Tĩnh, ngày 03 tháng 11 năm 2014 Ngƣời viết cam đoan Nguyễn Văn Kiên Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAO BOD COD MBBR động UASB TSS SS TDS VSS DO TN TP TKN QCVN TCVN Anaerobic Anoxic Oxic (Aerobic) - Yếm khí Thiếu Hiếu khí Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hoá Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hoá học Moving Bed Biofilm Reactor - Bể phản ứng có đệm sinh học chuyển Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể yếm khí dòng ngƣợc Total Suspended Solid - Tổng chất rắn lơ lửng Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng Total Disolved Solid - Tổng chất rắn hoà tan Vapor Suspended Solid - Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng bay Disolved Oxygen - Nồng độ oxy hoà tan Tổng nitơ Tổng phôtpho Tổng nitơ Kjeldahl Quy chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn Việt Nam Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN 11 1.1 NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƢỚC RỈ RÁC 11 1.1.1 Khái niệm nguồn gốc phát sinh 11 1.1.2 Quá trình sinh học xẩy bãi chôn lấp 11 1.1.3 Nguyên lý hình thành nƣớc rỉ rác 14 1.1.4 Tính chất nƣớc rỉ rác 15 1.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC ĐÃ ĐƢỢC ÁP DỤNG 17 1.2.1 Một số phƣơng pháp sử dụng để xử lý nƣớc rỉ rác 17 1.2.2 Một số công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác đƣơc áp dụng 19 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH ỨNG DỤNG 26 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SINH HỌC 26 2.1.1 Xử lý sinh học hiếu khí 26 2.1.2 Xử lý nƣớc thải phƣơng pháp yếm khí 32 2.1.3 Công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) 36 2.2 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC 38 2.2.1 Tìm hiểu chung mô hình mô 38 2.2.2 Mô hình hóa nghiên cứu môi trƣờng 39 2.2.3 Cở lý thuyết mô hình ứng dụng 42 2.2.4 Các phần mềm ứng dụng mô hình 47 2.2.5 Phần mềm ứng dụng Biowin 49 Chƣơng 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP CỦA QUY TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC 53 3.1 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 53 3.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 53 3.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu 53 3.1.3 Nội dung nghiên cứu 53 3.1.4 Ứng dụng phần mềm Biowin để lựa chọn chế độ công nghệ 58 3.2 LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ 63 3.2.1 Lựa chọn thông số nƣớc thải đầu vào 63 3.2.2 Lựa chọn chế độ cho công nghệ AAO 64 3.2.3 Lựa chọn chế độ cho công nghệ AAOAO-MBBR 77 3.2.4 So sánh kết công nghệ 89 KẾT LUẬN 90 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Khoảng thời gian phân hủy giai đoạn [6] 12 Bảng 1.2 Tính chất nƣớc rỉ rác số bãi chôn lấp Việt Nam [16] 16 Bảng 1.3 Thành phần, tính chất nƣớc rác cũ BCL 17 Bảng 2.1 Các mô hình bùn hoạt tính 41 Bảng 2.2 Biểu thức động học ASM2d,  rj ≥ [22] 44 Bảng 2.3 Bảng mô tả biến mô hình ASM2d sử dụng BioWin [24] 49 Bảng 2.4 Các thông số mặc định mô hình BioWin [23] 50 Bảng 2.5 Giá trị thông số BioWin [23] 52 Bảng 3.1 Thành phần, tính chất nƣớc rác cũ 53 Bảng 3.2 Nồng độ chất sau keo tụ 54 Bảng 3.3 Nồng độ chất sau trình kết tủa hóa học 55 Bảng 3.4 Nồng độ chất sau trình kết tủa hóa học 56 Bảng 3.5 Nồng độ chất ô nhiễm nƣớc rỉ rác sau xử lý hóa lý 63 Bảng 3.6 Kết chạy phần mềm thay đổi 1 64 Bảng 3.7 Kết chạy phần mềm thay đổi α2 65 Bảng 3.8 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT1 66 Bảng 3.9 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT2 67 Bảng 3.10 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT3 68 Bảng 3.11 Kết chạy phần mềm thay đổi VL 69 Bảng 3.12 Kết chạy phần mềm thay đổi DO1 70 Bảng 3.13 Kết phần mềm thay đổi DO2 71 Bảng 3.14 Kết chạy phần mềm thay đổi T 73 Bảng 3.15 Kết chạy phần mềm thay đổi độ kiềm 74 Bảng 3.16 Kết chạy phần mềm thay đổi tỷ lệ COD:TN 75 Bảng 3.17 Tổng hợp giá trị thông số vận hành tối ƣu mô hình 76 Bảng 3.18 Kết nƣớc thải sau xử lý với thông số tối ƣu hệ thống 77 Bảng 3.19 Kết chạy phần mềm thay đổi %VĐ 77 Bảng 3.20 Kết chạy phần mềm thay đổi α3 78 Bảng 3.21 Kết chạy phần mềm thay đổi α4 79 Bảng 3.22 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT4 80 Bảng 3.23 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT5 81 Bảng 3.24 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT6 82 Bảng 3.25 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT7 82 Bảng 3.26 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT8 83 Bảng 3.27 Kết chạy phần mềm thay đổi DO3 84 Bảng 3.28 Kết chạy phần mềm thay đổi DO4 85 Bảng 3.29 Kết chạy phần mềm thay đổi DO5 86 Bảng 3.30 Kết chạy phần mềm thay đổi DO6 87 Bảng 3.31 Tổng hợp giá trị thông số vận hành tối ƣu mô hình 88 Bảng 3.32 Kết nƣớc thải sau xử lý với thông số tối ƣu hệ thống 89 Bảng 3.33 Hiệu suất xử lý công nghệ sau tối ƣu 89 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Biến thiên nồng độ chất ô nhiễm nƣớc rỉ rác [20] 14 Hình 1.2 Sơ đồ cân nƣớc rỉ rác cho m3 lớp rỉ rác [6] 14 Hình 1.3 Công nghệ xử lí kết hợp: Yếm - hiếu khí hồ sinh học [17] 20 Hình 1.4 Công nghệ xử lý bãi Nam Sơn Viện Cơ học [17] 21 Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lí rác cũ bãi Đông Thạnh [17] 22 Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ xử lí nƣớc rỉ rác bãi Đá Mài [11] 23 Hình 1.7 Công nghệ xử lí nƣớc rỉ rác bãi Nam Sơn công ty SEEN [17] 23 Hình 1.8 CNXL NRR Trung tâm ECO Công ty CENTEMA bãi Gò Cát [17] 24 Hình 2.1 Mô tả hoạt động mô hình 40 Hình 2.2 Sơ đồ mô tả LT hai lớp màng QTHT oxi từ pha khí vào pha lỏng [24] 46 Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ trình - lý - hóa xử lý nƣớc rỉ rác 55 Hình 3.2 Sơ đồ mô hình công nghệ AAO 57 Hình 3.3 Sơ đồ mô hình công nghệ AAOAO-MBBR 58 Hình 3.4 Mô hình mô trình xử lý sinh học công nghệ AAO 59 Hình 3.5 Chọn điều kiện nhiệt độ cho trình mô 59 Hình 3.6 Nhập liệu nƣớc thải đầu vào mô hình 59 Hình 3.7 Điều chỉnh thông số đặc trƣng nƣớc thải đầu vào 60 Hình 3.8 Điều chỉnh thông số DO bể phản ứng 60 Hình 3.9 Điều chỉnh kích thƣớc bể phản ứng 61 Hình 3.10 Kết nƣớc thải đầu 61 Hình 3.11 Kết bùn thải sau xử lý 62 Hình 3.12 Kiểm soát thông số vận hành bể phản ứng 62 Hình 3.13 Mô hình mô trình xử lý công nghệ AAO-MBBR 63 Hình 3.14 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi 1 65 Hình 3.15 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi α2 66 Hình 3.16 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi HRT1 67 Hình 3.17 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi HRT2 68 Hình 3.18 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi HRT3 69 Hình 3.19 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi TL 70 Hình 3.20 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi DO1 71 Hình 3.21 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi DO2 72 Hình 3.22 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi T 73 Hình 3.23 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi độ kiềm 75 Hình 3.24 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi COD:TN 76 Hình 3.25 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi %VĐ 78 Hình 3.26 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi α3 79 Hình 3.27 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi α4 80 Hình 3.28 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT4 81 Hình 3.29 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT5 81 Hình 3.30 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT6 82 Hình 3.31 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT7 83 Hình 3.32 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT8 84 Hình 3.33 Thay đổi nồng độ Nitrat, TN sau thay đổi DO3 85 Hình 3.34 Thay đổi nồng độ chất sau thay đổi DO4 86 Hình 3.35 Thay đổi nồng độ chất sau thay đổi DO6 87 Hình 3.36 Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý công nghệ 89 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác MỞ ĐẦU Nƣớc ta trình công nghiệp hóa - đại hóa, kinh tế đất nƣớc có biến chuyển đáng kể, đời sống ngƣời dân ngày đƣợc nâng cao Tuy nhiên, với phát triển kinh tế khai thác thái dẫn đến cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên phát sinh ngày nhiều chất thải Đặc biệt khu vực thành thị có nhiều loại chất thải có chất thải rắn sinh hoạt làm gia tăng ô nhiễm môi trƣờng tác động không nhỏ đến sức khỏe cộng đồng Không Việt Nam mà nhiều nƣớc giới vấn đề phát sinh xử lý chất thải rắn sinh hoạt đƣợc quan tâm Khác với nƣớc có kinh tế phát triển, nƣớc ta chất thải sinh hoạt từ đô thị, khu dân cƣ tập trung hầu nhƣ không đƣợc phân loại nguồn phần lớn đƣợc đem chôn lấp, phần nhỏ đƣợc tái chế thành phân vi sinh Chôn lấp phƣơng pháp phổ biến đơn giản, đƣợc áp dụng rộng rãi hầu hết nƣớc giới Tuy nhiên, phƣơng pháp có nguy gây ô nhiễm môi trƣờng lớn, đặc biệt ô nhiễm nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm lan truyền chất độc hại thấm từ bãi chôn lấp Nƣớc rỉ rác hình thành từ hàm ẩm rác, từ vật liệu phủ, phân huỷ chất hữu với nguồn nƣớc mƣa thấm ngấm Một số bãi nằm vùng trũng có thêm lƣợng nƣớc ngầm thấm vào Nƣớc rỉ rác chứa nhiều thành phần ô nhiễm hữu vô cơ, chất rắn lơ lửng, kim loại nặng, Tuy nhiên, hàm lƣợng chất ô nhiễm khối lƣợng nƣớc rỉ rác biến động lớn theo đặc trƣng rác thải, theo vị trí địa lý, tính chất thổ nhƣỡng bãi chôn lấp, theo thời tiết, khí hậu, Sự đa dạng thành phần dao động lớn nồng độ gây khó khăn không nhỏ cho trình xử lý nƣớc rỉ rác dẫn tới nhiều hệ thống xử lý xây dựng hoạt động hiệu không vận hành đƣợc Một nguyên nhân làm cho hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác hoạt động hiệu quy trình hành phức tạp đặc biệt kinh phí để trì hoạt động hệ thống cao Vì vậy, xử lý nƣớc rỉ rác vấn đề quan trọng cấp bách đô thị; quan trọng phải tìm quy trình công nghệ xử lý đơn giản kinh phí để trì hoạt động hệ thống tốn Xuất phát từ nhu cầu trạng công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác nay, luận văn “Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng dụng xử lý nƣớc rỉ rác” nhằm mục đích tìm hƣớng nghiên cứu xử lý nƣớc rỉ rác, góp phần hoàn thiện công nghệ, xây dựng Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác đƣợc công nghệ xử lý có hiệu cao, tiết kiệm lƣợng, vận hành đơn giản dễ dàng áp dụng điều kiện thực tế nƣớc ta Hƣớng nghiên cứu khả thi mang lại hiệu công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác với giá thành rẻ Nghiên cứu khả thi áp dụng xử lý cho loại nƣớc thải có thành phần tƣơng tự nhƣ nƣớc thải đô thị Phƣơng pháp nghiên cứu: Sử dụng phần mềm BioWin để nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp cho trình xử lý nƣớc rỉ rác phƣơng pháp sinh học Nội dung đề tài gồm có chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết mô hình ứng dụng Chƣơng 3: Ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học xử lý nƣớc rỉ rác 10 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƢỚC RỈ RÁC 1.1.1 Khái niệm nguồn gốc phát sinh a) Khái niệm Có thể định nghĩa nƣớc rỉ rác chất lỏng hình thành trình chôn lấp chất thải rắn Nƣớc rác có nguồn gốc từ rác đem chôn lấp, từ trình phân huỷ, từ nƣớc mƣa, từ nƣớc mặt nƣớc ngầm thấm ngấm b) Nguồn gốc phát sinh Nƣớc rỉ rác phát sinh chủ yếu từ số nguồn nhƣ sau:  Nƣớc có rác chôn lấp trình phân hủy rác: Lƣợng nƣớc phụ thuộc vào hàm ẩm có vật liệu mang chôn lấp trình phân hủy rác xẩy bãi chôn lấp Thông thƣờng điều kiện Việt Nam, rác thải sinh hoạt thƣờng có hàm ẩm khoảng 60 - 70% Đây lƣợng nƣớc để hình thành phản ứng xẩy bãi chôn lấp gây phát sinh nƣớc rỉ rác  Nƣớc mƣa: Nƣớc mƣa nhân tố quan trọng việc hình thành nƣớc rỉ rác Hầu hết bãi chôn lấp có diện tích lớn từ 5ha - 50 nên lƣợng nƣớc mƣa vào bãi chôn lấp lớn Tùy theo thời tiết, khí hậu mùa, lƣợng nƣớc mƣa ảnh hƣởng trực tiếp đến khối lƣợng nƣớc rỉ rác phát sinh làm thay đổi lớn đặc tính nƣớc rỉ rác  Nƣớc mặt, nƣớc ngầm: Nƣớc mặt nƣớc ngầm vào bãi chôn lấp làm tăng khối lƣợng nƣớc rỉ rác chủ yếu bãi chôn lấp đƣợc thiết kế gần nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm không đƣợc gia cố kỹ thuật Khi mƣa lũ, nƣớc thấm ngấm, tràn vào bãi chôn lấp Tuy nhiên, yếu tố này xẩy với bãi chôn lấp nhỏ đƣợc thiết kế không theo quy chuẩn Hiện nay, hầu hết bãi chôn lấp đƣợc thiết kế theo quy chuẩn  Nƣớc có vật liệu phủ: Nƣớc chứa vật liệu phủ phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc loại vật liệu phủ vào thời tiết khí hậu Khi đóng bãi, bên cạnh sử dụng đất trƣờng, rác thải xây dựng làm vật liệu phủ ngƣời ta dùng đến HDPE (tấm phủ chất dẻo) Tuy nhiên, lƣợng nƣớc không lớn phát sinh thời điểm phủ 1.1.2 Quá trình sinh học xẩy bãi chôn lấp Giai đoạn đầu khối rác chôn lấp có oxy nên trình phân giải hiếu khí hợp chất hữu nhƣ sau [6]: - Oxy hóa không hoàn toàn: 11 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác CaHbOcNd + mO2 → nCwHxOyNz +sCO2 + rH2O + (d-nz)NH3 + sinh khối + Q - Oxy hóa hoàn toàn: CaHbOcNd + (4 a  b  c  3d ) (4a  b  2c  3d ) O2 → aCO2 + H2O + dNH3+ SK + Q Trong đó: CaHbOcNd công thức hóa học tổng quan chất hữu có thành phần rác thải Khi lƣợng oxy khối rác đƣợc sử dụng hết trình phân hủy sinh học chuyển sang giai đoạn phân hủy yếm khí theo phản ứng: Chất hữu + H2O + Vi sinh vật → Sinh khối + Chất hữu lại + CO2 + H2S + NH3 + CH4 +Q Theo công trình nghiên cứu nhiều tác giả cho thấy trình phân hủy chất hữu cơ, COD, BOD, TOC nhƣ chất vô (AOX, SO42-, Ca, Fe, Mn, Zn) đƣợc chuyển hóa theo nhiều giai đoạn Quá trình chuyển hóa sinh học ô chôn lấp đƣợc chia thành giai đoạn chính: - Phân hủy sinh học hiếu khí - Phân hủy sinh học yếm khí tạo axit - Phân hủy sinh học yếm khí trung gian - Phân hủy sinh học yếm khí tạo mêtan - Giai đoạn tạo humus Bảng 1.1 Khoảng thời gian phân hủy giai đoạn [6] Giai đoạn Thời gian Giai đoạn Tính tuần Giai đoạn - tháng Giai đoạn 3 tháng - năm Giai đoạn - 40 năm Giai đoạn Tối thiểu 40 năm Tổng Tối thiểu 80 năm a) Giai đoạn 1: Phân hủy sinh học hiếu khí Giai đoạn có thời gian ngắn nhƣng trình phân hủy xẩy mạnh, đến hàm lƣợng oxy khối rác cạn kiệt Trong giai đoạn VSV hiếu khí tùy tiện có rác sinh trƣởng phát triển chuyển hóa chất hữu cơ: Protein, Lipit, gluxit… thành sản phẩm phân tử lƣợng nhỏ nhƣ: Aminoaxit, đƣờng, glyxerin, axit béo… sau oxy hóa phần sản phẩm thành CO 2, H2O… Kết nhiệt độ khối rác lên tới 60 - 70ºC Các sản phẩm thủy phân chuyển hóa khuyếch tán vào nƣớc làm cho hàm lƣợng chất hòa tan nƣớc rỉ rác cao: - COD: 40.000 - 70.000 mg/l - Tỉ lệ BOD/COD :0,5 - 0,7 - Độ màu từ 8.100 - 9.500 Pt-Co 12 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác 25 0,20 7,56 0,05 3,93 11,75 0,17 2,9 104,2 1,90 7,65 35 0,17 7,16 0,04 3,93 11,34 0,17 2,9 104,9 1,87 7,65 45 0,15 6,74 0,03 3,93 10,92 0,17 2,9 105,5 1,83 7,66 50 0,14 6,53 0,03 3,93 10,17 0,17 2,9 105,8 1,82 7,66 10 55 0,14 6,33 0,03 3,94 10,51 0,18 2,9 106,1 1,81 7,66 11 60 0,13 6,14 0,03 3,94 10,54 0,24 4,1 107,6 2,22 7,66 12 65 0,13 5,95 0,33 3,95 10,77 0,27 4,7 108,5 2,44 7,66 13 75 0,12 5,57 0,42 3,96 11,00 0,99 19,7 124,7 7,82 7,67 12 1,2 11,5 11 0,8 10,5 Nong Nong Từ kết bảng nhận thấy tăng %VĐ nồng độ Amoni, Nitrat giảm dần, nồng độ Nitrit tăng dần, pH thay đổi không đáng kể; TSS đạt giá trị thấp %VĐ = 25 - 55, tăng %VĐ = 60 - 65 tăng vọt %VĐ > 75; COD, BOD thay đổi không nhiều %VĐ = 25 - 65, tăng nhanh %VĐ > 65 đạt giá trị nhỏ %VĐ = 50; nồng độ TN, TP biến đổi nhƣ biển đồ sau TN (mg/l) 0,6 10 0,4 9,5 0,2 TP (mg/l) 25 35 45 50 55 60 65 75 25 35 45 % VĐ 50 55 60 65 75 % VĐ Hình 3.25 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi %VĐ Từ kết Bảng 3.19 biển đồ Hình 3.25 ta chọn đƣợc giá trị tối ƣu cho %VĐ = 50 (mục đích đệm chuyển động bể khả xử lý Nito, Photpho)  Lựa chọn tỷ số tuần hoàn bể Anoxic (α3): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn %VĐ; thay đổi tỷ số tuấn hoàn bể Anoxic (α3) Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.20 Bảng 3.20 Kết chạy phần mềm thay đổi α3 Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Lần chạy α3 1 0,12 8,90 0,03 3,90 13,04 0,17 2,9 106,0 1,73 7,66 1,25 0,13 8,36 0,03 3,91 12,52 0,17 2,9 105,9 1,75 7,66 78 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội pH Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác 1,5 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 1,75 0,14 7,38 0,03 3,92 11,54 0,17 2,9 105,8 1,79 7,66 0,14 6,93 0,03 3,93 11,11 0,17 2,9 105,8 1,81 7,66 2,25 0,14 6,53 0,03 3,93 10,17 0,17 2,9 105,8 1,82 7,66 Từ kết ta thấy tăng α3 nồng độ Amoni, TKN tăng đều, chậm, Nitrat giảm nhƣng hiệu suất xử lý Nito tốt α3 = 1,5; nồng độ Nitrit, TP, TSS, pH không thay đổi; COD, BOD thay đổi 14 12 Nong 10 TN (mg/l) 1,25 1,5 1,75 Ty so tuan hoan ve be Anoxic Hình 3.26 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi α3 Từ kết Bảng 3.20 biều đồ Hình 3.26 ta chọn đƣợc giá trị α3 tối ƣu 1,5  Lựa chọn tỷ số tuần hoàn bể Anaerobic (α4): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn α3; thay đổi tỷ số tuấn hoàn bể Anaerobic (α4) Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.21 Bảng 3.21 Kết chạy phần mềm thay đổi α4 Lần chạy α4 Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) pH 0,1 0,17 7,09 0,04 3,96 110,95 70,50 1366,4 1544,0 508,71 7,66 0,15 0,15 7,51 0,03 3,94 13,70 1,58 30,4 134,8 11,99 7,66 0,2 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 0,25 0,12 7,96 0,03 3,91 12,11 0,18 2,9 105,9 1,77 7,66 0,3 0,13 7,92 0,03 3,91 12,07 0,18 2,9 105,9 1,78 7,66 Từ kết ta thấy nồng độ TN, TP, TSS, COD, BOD giảm nhanh tăng α4 đến 0,2 sau đạt ổn định TN, TP đạt giá nhỏ α4 = 0,2 Đồ thị biểu diến nồng độ chất nhƣ sau: 79 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội 1600 1800 1400 1600 1200 1400 1200 TN (mg/l) 1000 Nong Nong Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác TP (mg/l) 800 TSS (mg/l) 600 BOD (mg/l) 1000 600 400 400 200 200 0 0,1 0,15 0,2 0,25 COD (mg/l) 800 0,3 0,1 Ty so tuan hoan ve be Anaerobic 0,15 0,2 0,25 0,3 Ty so tuan hoan ve be Anaerobic Hình 3.27 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi α4 Căn vào độ thị kết chạy mô hình ta thấy giá trị tối ƣu α4 = 0,2  Lựa chọn thời gian lưu thủy lực bể Anaerobic’ (HRT4): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn α4; thay đổi thể tích bể Anaerobic (V4) để thay đổi thời gian lƣu thủy lực bể Anaerobic (HRT4) Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.22 Bảng 3.22 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT4 Lần V4 chạy (m ) (h) 4,2 0,14 7,87 0,03 3,93 12,14 0,21 4,2 107,0 2,35 7,66 4,8 0,14 7,89 0,03 3,93 12,12 0,20 3,7 106,6 2,17 7,66 5,4 0,14 7,88 0,03 3,93 12,07 0,17 3,1 106,0 1,92 7,66 10 0,14 7,88 0,03 3,92 12,05 0,16 2,9 105,8 1,82 7,66 11 6,6 0,13 7,87 0,03 3,92 12,03 0,17 2,9 105,9 1,80 7,66 12 7,2 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 13 7,8 0,13 7,83 0,03 3,91 11,99 0,18 2,9 105,9 1,75 7,66 14 8,5 0,13 7,80 0,03 3,91 11,95 0,19 2,9 105,9 1,74 7,66 15 9,1 0,12 7,76 0,03 3,91 11,91 0,20 2,9 105,9 1,72 7,66 HRT4 Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) pH Từ bảng kết ta thấy thay đổi HRT4 nồng độ chất nƣớc thải đầu không thay đổi thay đổi chậm, HRT4 = 7,2h ứng với thể tích bể Anaerobic 12 m3 TN đạt giá trị nhỏ Vậy, chọn HRT4 = 7,2h 80 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác 14 12 Nong 10 TN (mg/l) 4,2 4,8 5,4 6,6 7,2 7,8 8,5 9,1 HRT4 Hình 3.28 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT4  Lựa chọn thời gian lưu thủy lực bể Anoxic (HRT5): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn HRT4; thay đổi thể tích bể Anoxic 1(V5) để thay đổi thời gian lƣu thủy lực bể Anoxic (HRT5) Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.23 Bảng 3.23 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT5 Lần chạy V5 (m3) 2,2 0,14 8,29 0,03 3,94 12,50 0,18 3,2 160,3 1,92 7,66 10 2,4 0,14 8,16 0,03 3,93 12,34 0,17 2,9 105,9 1,80 7,66 11 2,7 0,13 8,01 0,03 3,92 12,18 0,17 2,9 105,9 1,78 7,66 12 2,9 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 13 3,1 0,13 7,70 0,03 3,91 11,85 0,17 2,9 105,8 1,76 7,66 14 3,4 0,12 7,54 0,03 3,90 11,69 0,17 2,9 105,8 1,75 7,66 15 3,6 0,12 7,39 0,03 3,90 11,52 0,18 2,9 105,8 1,74 7,66 HRT5 Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (h) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) pH Từ bảng kết ta thấy thay đổi HRT5 nồng độ chất nƣớc thải đầu không thay đổi thay đổi chậm, HRT5 = 2,9h ứng với thể tích bể Anoxic 12 m3 TN đạt giá trị nhỏ Vậy, chọn HRT5 = 2,9h 14 12 Nong 10 TN (mg/l) 2,2 2,4 2,7 2,9 3,1 3,4 3,6 HRT5 Hình 3.29 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT5 81 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác  Lựa chọn thời gian lưu thủy lực bể Aerobic (HRT6): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn HRT5; thay đổi thể tích bể Aerobic (V6) để thay đổi thời gian lƣu thủy lực bể Aerobic (HRT6) Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.24 Bảng 3.24 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT6 Lần V6 chạy (m ) (h) 0,7 0,27 7,40 0,05 4,06 11,76 0,24 3,5 106,4 2,02 7.65 0,21 7,51 0,04 4,00 11,76 0,20 2,9 105,8 1,80 7,66 1,2 0,17 7,68 0,04 3,95 11,88 0,18 2,9 105,8 1,78 7,66 1,4 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 1,7 0,11 8,02 0,02 3,89 12,15 0,16 2,9 105,9 1,77 7,66 1,9 0,09 8,17 0,02 3,88 12,28 0,16 2,9 105,9 1,76 7,66 2,2 0,09 8,32 0,02 3,87 12,41 0,16 2,9 105,9 1,75 7,66 HRT6 Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) pH Từ bảng kết ta thấy thay đổi HRT6 nồng độ chất nƣớc thải đầu thay đổi chậm, HRT6 = 1,4h ứng với thể tích bể Aerobic m3 TN đạt giá trị nhỏ Vậy, chọn HRT5 = 1,4h 14 12 Nong 10 TN (mg/l) 0,7 1,2 1,4 1,7 1,9 2,2 HRT6 Hình 3.30 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT6  Lựa chọn thời gian lưu thủy lực bể Anoxic (HRT7): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn HRT6; thay đổi thể tích bể Anoxic (V7) để thay đổi thời gian lƣu thủy lực bể Anoxic (HRT7) Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.25 Bảng 3.25 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT7 Lần V7 HRT7 Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP 82 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội TSS COD BOD pH Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác chạy (m3) (h) 0,5 0,14 10,18 0,03 3,93 14,37 0,18 2,9 105,9 1,81 7,65 0,7 0,14 9,25 0,03 3,93 13,43 0,18 2,9 105,9 1,79 7,66 0,13 8,37 0,03 3,92 12,53 0,17 2,9 105,9 1,78 7,66 4,6 1,1 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 5 1,2 0,13 7,52 0,03 3,92 11,68 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 6 1,4 0,13 6,72 0,03 3,91 11,87 0,17 2,9 105,9 1,76 7,66 (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Từ bảng kết ta thấy thay đổi HRT7 nồng độ chất nƣớc thải đầu không thay đổi thay đổi chậm, HRT7 = 1,1h ứng với thể tích bể Anoxic 4,6 m3 TN đạt giá trị nhỏ Vậy, chọn HRT7 = 1,1h 16 14 12 Nong 10 TN (mg/l) 0,5 0,7 1,1 1,2 1,4 HRT7 Hình 3.31 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT7  Lựa chọn thời gian lưu thủy lực bể Aerobic (HRT8): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn HRT7; thay đổi thể tích bể Aerobic (V8) để thay đổi thời gian lƣu thủy lực bể Aerobic (HRT8) Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.26 Bảng 3.26 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT8 Lần V8 chạy (m ) (h) 14 3,4 0,15 7,89 0,03 3,93 12,12 0,21 3,7 106,6 2,09 7,65 15 3,6 0,14 7,87 0,03 3,92 12,04 0,17 2,9 105,9 1,81 7,66 16 3,9 0,14 7,86 0,03 3,92 12,03 0,17 2,9 105,9 1,79 7,66 17,3 4,2 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 18 4,3 0,13 7,86 0,03 3,92 12,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 HRT8 Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 83 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội pH Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác 19 4,6 0,13 7,87 0,03 3,91 12,02 0,17 2,9 105,9 1,76 7,66 20 4,8 0,12 7,89 0,03 3,91 12,04 0,18 2,9 105,9 1,75 7,66 Từ bảng kết ta thấy thay đổi HRT8 nồng độ chất nƣớc thải đầu thay đổi chậm, HRT8 = 4,2h ứng với thể tích bể Aerobic 17,3 m3 TN đạt giá trị nhỏ Vậy, chọn HRT8 = 4,2h 14 12 Nong 10 TN (mg/l) 3,4 3,6 3,9 4,2 4,3 4,6 4,8 HRT8 Hình 3.32 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT8  Lựa chọn nồng độ oxy bể Anoxic (DO3): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn HRT8, thay đổi giá trị DO3 Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.27 Bảng 3.27 Kết chạy phần mềm thay đổi DO3 Lần chạy DO3 (mg/l) Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) pH 0,04 0,16 9,14 0,04 3,95 13,34 0,21 2,9 105,8 1,77 7,66 0,06 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,66 0,08 0,11 6,84 0,02 3,90 10,97 0,16 2,9 105,9 1,78 7,66 0,10 0,10 6,04 0,02 3,89 10,16 0,16 2,9 105,9 1,78 7,66 0,12 0,09 5,38 0,02 3,88 9,49 0,16 2,9 105,9 1,77 7,66 0,14 0,09 4,87 0,02 3,88 8,98 0,16 2,9 105,9 1,76 7,67 0,15 0,08 4,67 0,02 3,88 8,78 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 0,16 0,08 4,59 0,02 3,88 8,70 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 0,18 0,08 4,91 0,02 3,88 9,03 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 10 0,20 0,08 6,43 0,01 3,88 10,54 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 11 0,30 0,08 10,17 0,01 3,87 14,27 0,16 2,9 106,0 1,75 7,67 12 0,40 0,07 12,36 0,01 3,87 16,47 0,16 2,9 106,0 1,75 7,67 84 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác Căn kết chạy phần mềm ta thấy tăng DO3 từ 0,04 - 0,4 mg/l Amoni, Nitrit, TKN, TP giảm dần nhƣng giảm chậm, khí Nitrat TN tăng giảm, TN đạt giá trị nhỏ DO3 = 0,16 mg/l; TSS không đổi, COD, BOD, pH thay đổi không đáng kể 18 16 14 Nong 12 10 Nitrat (mg/l) TN (mg/l) 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,15 0,16 0,18 0,2 0,3 0,4 DO3 Hình 3.33 Thay đổi nồng độ Nitrat, TN sau thay đổi DO3 Từ kết chạy phần mềm biểu đồ ta thấy giá trị DO3 tối ƣu 0,16 mg/l  Lựa chọn nồng độ oxy bể Aerobic (DO4): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn DO3, thay đổi giá trị DO4 Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.28 Bảng 3.28 Kết chạy phần mềm thay đổi DO4 Lần chạy DO4 (mg/l) Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 0,25 0,14 2,89 0,02 3,92 7,06 0,16 2,9 105,9 1,77 7,67 0,4 0,11 2,73 0,02 3,91 7,02 0,16 2,9 105,9 1,77 7,67 0,5 0,10 2,88 0,02 3,9 7,01 0,16 2,9 105,9 1,77 7,67 0,75 0,09 3,37 0,02 3,89 7,49 0,16 2,9 105,9 1,77 7,67 0,09 3,74 0,02 3,88 7,86 0,16 2,9 105,9 1,77 7,67 1,5 0,08 4,25 0,02 3,88 8,37 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 1,75 0,08 4,44 0,02 3,88 8,55 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 0,08 4,59 0,02 3,88 8,70 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 2,25 0,08 4,72 0,02 3,88 8,83 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 10 2,5 0,08 4,83 0,02 3,88 8,94 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 85 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội pH Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác Từ kết bảng trên, ta thấy thay đổi DO4 nồng độ Nitrit, TP, TSS, pH không thay đổi; COD, BOD thay đổi không đáng kể; Amoni, Nitrat, TKN, TN thay đổi biểu thị nhƣ biểu đồ sau Amoni (mg/l) 10 0,16 0,14 0,12 Nitrat (mg/l) Nong TN (mg/l) 0,1 0,08 0,04 0,02 DO4 2, 25 1, 75 0, 25 2, 25 1, 75 0, 0, 25 Amoni (mg/l) 0,06 0, Nong DO4 Hình 3.34 Thay đổi nồng độ chất sau thay đổi DO4 TN, Nitrat cho giá trị thấp DO4 < 0,5 mg/l; nhƣng Amoni (NH4+) lại lớn trình nitrat hóa không đủ oxy để chuyển hóa NH 4+  NO2-  NO3- Khi tăng DO4 Nitrat TN tăng, nhƣng TN nằm giới hạn cho phép QCVN 25:2009/BTNMT cột B2 Dựa vào đồ thị ta thấy Nitrat TN tăng nhanh tăng DO4 đến giá trị 1,5 mg/l, sau tăng chậm lại đến DO4 = 2,5 mg/l sau đạt giá trị ổn định; giá trị phù hợp DO2 lựa chọn từ 1,5 đến 2,5 mg/l, đồng thời vào biểu đồ chọn giá trị tối ƣu DO2 = 1,75 mg/l  Lựa chọn nồng độ oxy bể Anoxic (DO5): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn DO4, thay đổi giá trị DO5 Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.29 Bảng 3.29 Kết chạy phần mềm thay đổi DO5 Lần chạy DO5 (mg/l) Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 0,02 0,1 3,20 0,02 3,89 7,38 0,20 3,7 106,8 2,08 7,67 0,03 0,09 3,52 0,02 3,89 7,63 0,16 2,9 105,9 1,78 7,67 0,04 0,09 3,83 0,02 3,88 7,94 0,16 2,9 106,0 1,77 7,67 0,05 0,09 4,14 0,02 3,88 8,32 0,20 3,7 106,8 2,06 7,67 0,06 0,08 4,44 0,02 3,88 8,61 0,20 3,7 106,8 2,06 7,67 0,07 0,08 4,71 0,02 3,88 8,82 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 0,08 0,08 4,97 0,02 3,88 9,08 0,16 2,9 106,0 1,76 7,67 0,15 0,08 6,31 0,01 3,88 10,48 0,20 3,7 106,9 2,04 7,67 86 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội pH Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác 0,2 0,08 7,23 0,01 3,88 11,33 0,16 2,9 106,0 1,74 7,67 Từ kết bảng ta thấy thay đổi DO5 Nitrit, pH không thay đổi; COD, BOD thay đổi không đáng kể; hợp chất Nito lại có thay đổi, DO5 nhỏ giá trị TN nhỏ, nhƣng Amoni lại cao, DO = 0,03 - 0,04 giá trị TN nhỏ TP đạt giá trị nhỏ nhất, chọn giá trị DO5 = 0,04 mg/l  Lựa chọn nồng độ oxy bể Aerobic (DO6): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn DO5, thay đổi giá trị DO6 Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.30 Bảng 3.30 Kết chạy phần mềm thay đổi DO6 Lần chạy DO6 (mg/l) Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 0,25 0,20 0,63 0,05 3,88 4,78 0,16 2,9 105,8 1,77 7,66 0,5 0,13 1,27 0,03 3,87 5,39 0,16 2,9 105,8 1,77 7,66 0,75 0,12 1,89 0,03 3,87 6,00 0,16 2,9 105,9 1,77 7,66 0,11 2,52 0,02 3,88 6,63 0,16 2,9 105,9 1,77 7,66 1,25 0,10 2,95 0,02 3,88 7,07 0,16 2,9 105,9 1,77 7,66 1,5 0,09 3,30 0,02 3,88 7,41 0,16 2,9 105,9 1,77 7,67 1,75 0,09 3,58 0,02 3,88 7,70 0,16 2,9 105,9 1,77 7,67 0,09 3,83 0,02 3,88 7,94 0,16 2,9 106,0 1,77 7,67 2,25 0,09 4,05 0,02 3,88 8,17 0,16 2,9 106,0 1,77 7,67 pH Từ kết bảng trên, nhận thấy thay đổi DO6 nồng độ TP, TSS không thay đổi; Nitrit, TKN, COD, BOD thay đổi không đáng kể; Amoni, Nitrat, TN thay đổi biểu thị nhƣ biểu đồ sau 0,25 0,2 Nitrat (mg/l) TN (mg/l) Nong Nong 0,15 Amoni (mg/l) 0,1 0,05 0 0,25 0,5 0,75 1,25 1,5 1,75 2,25 0,25 0,5 0,75 DO6 1,25 1,5 1,75 2,25 DO6 Hình 3.35 Thay đổi nồng độ chất sau thay đổi DO6 Khi tăng DO6 nồng độ Nitrat TN tăng; nhƣng Amoni (NH4+) lại lớn trình nitrat hóa không đủ oxy để chuyển hóa NH 4+  87 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác NO2-  NO3- Nồng độ Amoni giảm tăng DO6 đến giá trị 1,5 mg/l, sau tăng tiếp DO6 nồng độ Amoni không tăng Vậy lựa chọn giá trị DO6 = 1,5 mg/l  Lựa chọn thời gian lưu bể lắng TL’: Từ kết chạy phần mềm với công nghệ AAO công nghệ AAOAOMBBR ta thấy nồng độ chất sau xử lý hai công nghệ, đặt biệt TSS thay đổi không nhiều lƣu lƣợng nƣớc thải vào không đổi thời gian lƣu nƣớc thể tích bể lắng công nghệ AAOAO-MBBR có giá trị tối ƣu gần nhƣ công nghệ AAO Vậy chọn thời gian lƣu bể lắng TL = ứng với thể tích bể 3,75 m3 b) Các yếu tố ảnh hưởng đến trình Đều trình xử lý sinh học (yếm khí, thiếu khí, hiếu khí) nên yếu tố ảnh hƣởng nhƣ nhiệt độ, độ kiềm… tƣơng tự nhƣ công nghệ AAO (đã đƣợc trình bày trên) c) Giá trị tối ưu thông số công nghệ Tổng hợp kết nghiên cứu từ ảnh hƣởng thông số công nghệ đƣa giá trị tối ƣu nhƣ sau Bảng 3.31 Tổng hợp giá trị thông số vận hành tối ƣu mô hình TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Thông số Thể tích bể Anaerobic Thể tích bể Anoxic Thể tích bể Aerobic Thể tích bể Anoxic Thể tích bể Aerobic HRT bể Anaerobic HRT bể Anoxic HRT bể Aerobic HRT bể Anoxic HRT bể Aerobic Thời gian lƣu bể lắng Thể tích đệm bể Nồng độ oxy hòa tan bể Anoxic Nồng độ oxy hòa tan bể Aerobic Nồng độ oxy hòa tan bể Anoxic Nồng độ oxy hòa tan bể Aerobic Tỷ số tuần hoàn bể Anaerobic Tỷ số tuần hoàn bể Anoxic Lƣu lƣợng bùn thải Lƣu lƣợng dòng vào Đơn vị m3 m3 m3 m3 m3 h h h h h h % mg/l mg/l mg/l mg/l m3/ngày m3/ngày Giá trị tối ƣu 12 12 4,6 17,3 7,2 2,9 1,4 1,1 4,2 50 0,16 1,75 0,04 1,5 0,2 1,5 0,5 30 Chạy phần mềm với thông số nƣớc thải đầu vào Bảng 3.5 giá trị thông số tối ƣu Bảng 3.31, giả thiết nhiệt độ trung bình 20C cho kết nhƣ sau 88 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác Bảng 3.32 Kết nƣớc thải sau xử lý với thông số tối ƣu hệ thống Các chất Amoni (mg/l) Nitrat (mg/l) Nitrit (mg/l) TKN (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) TSS (mg/l) COD (mg/l) BOD (mg/l) pH Nồng độ sau xử lý 0,09 3,30 0,02 3,88 7,41 0,16 2,9 105,9 1,77 7,67 Hiệu suất, % - - - - 93,87 98,54 99,63 94,40 99,81 - 3.2.4 So sánh kết công nghệ So sánh kết công nghệ AAO công nghệ AAOAO-MBBR với thông số tối ƣu nhƣ sau: Bảng 3.33 Hiệu suất xử lý công nghệ sau tối ƣu Hiệu suất (%) TN (mg/l) TP (mg/l) TSS (mg/l) COD (mg/l) BOD (mg/l) AAO 85,25 96,82 99,38 94,40 99,65 AAOAO-MBBR 93,87 98,54 99,63 94,40 99,81 105 100 Hieuj suat 95 AAO 90 AAOAO-MBBR 85 80 75 (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) TN TP TSS COD BOD Hình 3.36 Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý công nghệ Từ bảng kết biểu đồ ta thấy hiệu suất xử lý COD công nghệ nhƣ nhau, hiệu suất xử lý TSS, BOD công nghệ AAOAO-MBBR cao không nhiều, điểm khác biệt khả xử lý Nito Photpho công nghệ AAOAOMBBR đạt hiệu suất cao nhiều so với công nghệ AAO Công nghệ MBBR đƣợc triển khai nhiều nƣớc phát triển tận dụng đƣợc mạnh ƣu điểm công nghệ bùn hoạt tính công nghệ màng sinh học, công nghệ lai ghép cải tiến công nghệ bùn hoạt tính công nghệ màng biofilm Công nghệ MBBR hạn chế bùn bể, tăng cƣờng khả xử lý nitơ, photpho nhƣ tránh sốc tải hữu cơ, nitơ thủy lực 89 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác KẾT LUẬN Công nghệ sinh học (dạng AAO, AAOAO-MBBR) công nghệ mới, hoạt động dựa trình sinh học nhằm mang lại hiệu xử lý cao nhờ ƣu điểm mà công nghệ mang lại so với công nghệ sinh học khác Kết xử lý công nghệ AAO: TN đạt đến 85,25%, TP đạt đến 96,82%, TSS đạt đến 99,38%, COD đạt đến 94,40%, BOD đạt đến 99,65%; với công nghệ AAOAOMBBR TN đạt đến 93,87%, TP đạt đến 98,54%, TSS đạt đến 99,63%, COD đạt đến 94,40%, BOD đạt đến 99,81% Hiệu suất xử lý chất ô nhiễm nƣớc rác công nghệ nêu tƣơng đối cao, hiệu suất xả lý TSS, COD, BOD tƣơng đƣơng nhau; điểm khác biệt công nghệ AAOAO-MBBR có hiệu suất xử lý Nito, Photpho vƣợt trội, với nƣớc thải có hàm lƣợng Nito, Photpho cao ƣu tiên lựa chọn công nghệ AAOAO-MBBR Tuy nhiên, để phát huy đƣợc ƣu điểm đồng thời giảm đƣợc mặt hạn chế công nghệ áp dụng cần nghiên cứu để đánh giá lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp cho loại nƣớc thải cụ thể Vì vậy, đề tài luận văn “Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng dụng xử lý nƣớc rỉ rác” đƣợc nghiên cứu để giải vấn đề Kết nghiên cứu cho thấy: - Đặc tính nƣớc rỉ rác nói chung có hàm lƣợng chất hữu ammonia cao, bãi chôn lấp Hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác hầu hết bãi chôn lấp chất thải rắn nƣớc ta chƣa đƣợc xây dựng phù hợp kiểm soát không hiệu Lƣợng nƣớc rỉ rác chƣa qua xử lý hay xử lý chƣa đạt tiêu chuẩn thải môi trƣờng lớn, làm ô nhiễm nguồn nƣớc - Công nghệ lựa chọn gồm khối: tiền xử lý – xử lý hóa lý – xử lý sinh học Nghiên cứu trình xử lý sinh học công nghệ nêu cho thấy, số hạn chế nhƣ hiệu không cao hàm lƣợng chất ô nhiễm biến động lớn, công nghệ sinh học với dạng nhƣ có nhiều ƣu điểm: nƣớc thải sau xử lý ổn định với hàm lƣợng COD, BOD thấp, chất rắn lơ lửng, trình vận hành kiểm soát đơn giản, giá thành xử lý không cao so với công nghệ khác nên dễ áp dụng điều kiện Việt Nam, nƣớc thải sau xử lý tái sử dụng vào số mục đích khác bãi rác - Dựa kết mô phần mềm Biowin, lựa chọn đƣợc giá trị tối ƣu thông số hệ thống cho công nghệ nêu (nhƣ thời gian lƣu, tỷ số tuần hoàn, nồng độ oxy hòa tan, yếu tố ảnh hƣởng) Các thông số đƣợc xem sở tham khảo việc áp dụng vào thực tế thiết kế công nghệ cho công đoạn xử lý sinh học dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt đô thị loại nƣớc thải có thành phần tƣơng tự 90 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kỹ thuật xử lý nước, NXB Thanh niên Trịnh Xuân Lai (2000), Tập I Tính toán công trình xử lí nước thải NXB Xây Dựng, Hà Nội Đào Thị Hồng Lê (2006), Đánh giá khả áp dụng mô hình xử lý nước thải bãi lọc trồng điều kiện Việt Nam, Luận văn Thạc sỹ, Hà Nội Hoàng Ngọc Minh (2006), Nghiên cứu đánh giá hiệu hoạt động số hệ thống xử lí nước rác Bãi rác Nam Sơn Thành Phố Hà Nội đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lí, Luận văn thạc sĩ, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2005), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái (2001), Quản lí chất thải rắn Tập I chất thải đô thị, NXB Xây Dựng, Hà Nội Lƣơng Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Văn Quyết (2013), Nghiên cứu mô trình xử lý sinh học công nghệ MBR ứng dụng xử lý nước rỉ rác, Luật văn thạc sỹ, Hà Nội Nguyễn Thị Sơn (2006), Giáo trình hóa sinh ứng dụng công nghệ môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội 10 Sở Tài Nguyên & Môi Trƣờng T.P.Hà Nội (2006), Qui trình công nghệ công tác xử lí rác bãi rác Nam Sơn 11 Sở Tài Nguyên & Môi Trƣờng Tỉnh Thái Nguyên (2006), Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án đầu tư cải tạo, nâng cấp bãi rác Đá Mài, Tân Cương, thành phố Thái Nguyên 12 Nguyễn Duy Thành (2013), Nghiên cứu công nghệ tích hợp hóa lý - sinh học sở mô hình, ứng dụng xử lý nước rỉ rác, Luật văn thạc sỹ, Hà Nội 13 Trung tâm Đào tạo ngành nƣớc Môi trƣờng (2005), Sổ tay xử lý nước tập I, II, NXB Xây Dựng, Hà Nội 14 Trung tâm kỹ thuật môi trƣờng đô thị khu công nghiệp (2006), Kỷ yếu hội thảo Bãi Lọc trồng xử lý nước thải, Trƣờng ĐHXD 15 Ủy ban Nhân dân huyện Phú Bình (2004), Báo cáo đánh giá tác động môi 91 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác trường dự án Xây dựng bãi chôn lấp rác- Huyện Phú Bình Tỉnh Thái Nguyên 16 Ủy ban Nhân dân Thành Phố Hà Nội (2004), Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án xử lý nước rác khu liên hiệp xử lý chất thải Nam sơn 17 Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam (2006), Nghiên cứu so sánh công nghệ xử lý nước rác đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN) nước giới ứng dụng cho bãi chon lấp rác địa bàn Hà Nội, Báo cáo đề tài Mã số: TC-MT/0704-3 18 Viện Cơ học, TT KHCN & CNQG (2001), Báo cáo khảo sát, xây dựng mô hình, chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lí thích hợp nước rò rỉ từ bãi chôn lấp rác Nam Sơn-Sóc Sơn- Hà Nội 19 EnviroSim Associates Ltd (2005), User Manual For BioWin 20 H.Robinson, S.Fasrrow, S.last& D.Jones, Remediation of leachate problems at Arpley Landfill site, Warrington, Cheshire 21 S.Kalyuzhnyi, A.Epov (2002), Combined anaerobic-aerobic treatment of landfill leachates under mesophilic, submesophilic and psychrophilic conditions, Moscow State University 22 Huan-jung Fan, Hung-Yee Shu (2006), Characterizatics of landfill leachates in central Taiwan, Department of environmental engineering, Hungkuang University 23 A.Rivas, Irizar, E.Ayesa (2008), “Model-base optimisation of Wastewater Treatment Plants design”, Environmental Modelling & Software 24 Mogens Henze, Willi Gujer, Takashi Mino, Tomonori Matsuo, Mark C Wentzel, Gerrit v R Marais and Mark C M Van Loosdrecht (1999), Activated sludge model No.2d, ASM2d 25 S E Jorgensen and R A.Vollenweider (1998), Guidelines of lake management 92 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội ... Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết mô hình ứng dụng Chƣơng 3: Ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học xử lý nƣớc rỉ rác 10 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa... Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ rác - Độ kiềm,... sử dụng 22 Viện Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng - Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng ứng xử lý nƣớc rỉ