Nghiên cứu phương pháp tính toán trạm xử lý nước thải theo công nghệ AAO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN DUY MẠNH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO CÔNG NGHỆ A2/O LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN DUY MẠNH TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO CÔNG NGHỆ A2/O Chuyên ngành: Kỹ thuật sở hạ tầng Mã số: 1582580210007 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS ĐẶNG MINH HẢI HÀ NỘI, NĂM 2017 NGUYỄN DUY MẠNH LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tên tác giả: Nguyễn Duy Mạnh Học viên cao học 23CTN21 Người hướng dẫn: TS Đặng Minh Hải Tên đề tài Luận văn: “Nghiên cứu phương pháp tính tốn trạm xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ xử lý A2/O” Tác giả xin cam đoan số liệu, kết Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Duy Mạnh i LỜI CÁM ƠN Sau trình học tập, nghiên cứu ủng hộ động viên gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân, tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Cơ sở kỹ thuật hạ tầng với đề tài: “Nghiên cứu phương pháp tính tốn trạm xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ xử lý A2/O” Trong trình làm luận văn, tác giả có hội học hỏi tích lũy thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu phục vụ cho cơng việc Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, môn Cấp nước mơn khác truyền đạt kiến thức chun mơn suốt q trình học tập Tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Đặng Minh Hải, người trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho tác giả hồn thành Luận văn Do cịn thiếu hiểu biết kinh nghiệm nên nội dung trình bày Luận văn chắn cịn nhiều sai sót Vì tác giả mong nhận góp quý thầy cô, đồng nghiệp để khiếm khuyết bổ sung, sai sót chỉnh sửa Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Duy Mạnh ii MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Nội dung nghiên cứu Đề tài Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Kết nghiên cứu đạt .2 CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Các công nghệ xử lý nước thải sử dung giới .3 1.1.1 Xử lý nước thải công nghệ UASB .3 1.1.2 Xử lý nước thải công nghệ A/O 1.1.3 Xử lý nước thải công nghệ PhoStrip 1.1.4 Xử lý nước thải công nghệ SBR .7 1.1.5 Xử lý nước thải công nghệ A2/O .8 1.1.6 Xử lý nước thải công nghệ Bardenpho bậc .9 1.1.7 Xử lý nước thải công nghệ UCT 1.1.8 Xử lý nước thải công nghệ VIP 10 1.1.9 Phân tích thuận lợi khó khăn công nghệ bật 10 1.2 Các công nghệ xử lý nước thải sử dụng Việt Nam 13 1.2.1 Xử lý nước thải sinh hoạt đô thị 13 1.2.2 Xử lý nước thải bệnh viện, quan, trường học .16 1.2.3 Xử lý nước thải công nghiệp .16 1.2.4 Xử lý nước thải làng nghề 17 1.2.5 Đánh giá công nghệ hoạt động vận hành xử lý nước thải 17 iii 1.2.6 Một số nhận xét 18 1.3 Đề xuất công nghệ A2/O cho trạm xử lý nước thải sinh hoạt Việt Nam 19 1.4 Các phần mềm tính tốn giới 21 CHƯƠNG 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT A2/O VÀ NGÔN NGỮ C# 22 Cơ sở lý thuyết công nghệ xử lý A2/O 22 2.1.1 Xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí (Anaerobic) .22 2.1.1.1 Quá trình thủy phân (Hydrolysis) .25 2.1.1.2 Q trình Axit hóa (Acidogenesis) .26 2.1.1.3 Quá trình Acetic hóa (Acetogenesis) 26 2.1.1.4 Q trình Mêntan hóa (Methanogenesis) 26 2.1.1.5 Vi sinh vật tham gia vào trình phân hủy kỵ khí 27 2.1.2 Xử lý nước thải phương pháp sinh học thiếu khí (Anoxic) 28 2.1.3 Xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí (Oxic) 30 2.2 Cơ sở lý thuyết xây dựng chương trình tính toán M-BiO 1.0 32 2.3 Cơ sở lý thuyết mơ hình bùn hoạt tính ASIM 34 2.4 Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tốn cơng nghệ A2/O 38 CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO CÔNG NGHỆ A2/O 42 3.1 Xây dựng phần mềm tính tốn M-BiO 1.0 42 3.1.1 Giao diện M-BiO 1.0 42 3.1.2 Nguyên lý xây dựng M-BiO 1.0 .42 3.1.3 Cách sử dụng M-BiO1.0 44 3.2 Áp dụng M-BiO1.0 tính tốn trạm xử lý nước thải sinh hoạt Canon 04 44 3.2.1 Thông tin chung trạm xử lý 44 3.2.2 Phương án công nghệ xử lý .45 3.2.2.1 Tham số tiêu chuẩn thiết kế 45 3.2.2.2 Miêu tả công nghệ 45 iv 3.2.3 3.3 Tính tốn kích thước đơn vị xử lý phần mềm M-BiO1.0 .47 Ứng dụng ASIM kiểm tra diễn biến chất lượng nước Canon 04 .53 3.3.1 Giao diện ASIM (Activated Sludge Simulation Program) 54 3.3.2 Nhập liệu cho ASIM 54 3.3.3 Kết chạy chương trình ASIM .58 3.4 Phân tích số liệu quan trắc thực tế trạm xử lý Canon 04 65 3.4.1 Đơn vị thực việc đo đạc, lấy mẫu phân tích 65 3.4.2 Thời gian lấy mẫu .65 3.4.3 Phân tích số liệu quan trắc thực tế Canon 04 .65 3.5 So sánh số liệu quan trắc thực tế kết chạy mô hình ASIM 72 3.5.1 Thảo luận kết mô .75 3.5.2 Sự ảnh hưởng nhiệt độ 76 3.5.3 Sự ảnh hưởng Oxi đến kết xử lý bể 79 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 Kết luận 81 Kiến nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO .84 PHỤ LỤC 86 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý hoạt động bể UASB .4 Hình 1.2 Sơ đồ dạng bể UASB Hình 1.3 Quy trình xử lý theo cơng nghệ A/O .5 Hình 1.4 Quy trình xử lý theo cơng nghệ PhoStrip Hình 1.5 Quy trình xử lý theo cơng nghệ SBR Hình 1.6 Mơ hoạt động bể SBR để xử lý bon, Nitơ phốt Hình 1.7 Quy trình xử lý theo công nghệ A2/O .9 Hình 1.8 Quy trình xử lý theo công nghệ Bardenpho bậc Hình 1.9 Quy trình xử lý theo cơng nghệ UCT 10 Hình 1.10 Quy trình xử lý theo cơng nghệ VIP 10 Hình 2.1 Sơ đồ mô tả mối liên hệ giai đoạn lên men kỵ khí .24 Hình 2.2 Sơ đồ giai đoạn lên men kỵ khí tỷ lệ phân hủy chất hữu 25 Hình 2.3 Phương pháp tính tốn ASIM 36 Hình 2.4 Cấu hình hệ xử lý bùn hoạt tính dùng để mơ hình 37 Hình 3.1 Giao diện phần mềm M-BiO 1.0 42 Hình 3.2 Sơ đồ khối 43 Hình 3.3 Cách sử dụng phần mềm M-BiO1.0 44 Hình 3.4 Nhập liệu thông số thiết kế M-BiO1.0 48 Hình 3.5 Tính tốn thể tích bể Kỵ khí (Anaerobic) 49 Hình 3.6 Tính tốn thể tích bể Thiếu khí (Anoxic) 49 Hình 3.7 Tính tốn thể tích bể Hiếu khí (Oxic) 50 Hình 3.8 Tính tốn kích thước bể Lắng (Sedimention) 51 Hình 3.9 Tỉ lệ tuần hồn Nitrat .52 Hình 3.10 Tính tốn tổng cộng lượng Oxy cần chuyển hóa thành oxy hịa tan 53 Hình 3.11 Giao diện ASIM 54 Hình 3.12 Sơ đồ công nghệ A2/O CVN04 ASIM 55 Hình 3.13 Nhập thơng số lưu lượng, tỉ lệ tuần hoàn, tuổi bùn, nhiệt độ .56 Hình 3.14 Nhập thơng số kích thước lượng khí Oxy ASIM 57 Hình 3.15 Số liệu đầu vào nguồn 57 Hình 3.16 Thơng số đầu vào nguồn .58 vi Hình 3.17 Phân phối lưu lượng theo ngày 59 Hình 3.18 Sự thay đổi chất hịa tan theo 60 Hình 3.19 Sự thay đổi chất dạng hạt theo 60 Hình 3.20 Lưu lượng dòng chảy 61 Hình 3.21 Sự thay đổi COD trơ dạng hòa tan 62 Hình 3.22 Sự thay đổi COD dạng hòa tan .62 Hình 3.23 Sự thay đổi N-NH4 63 Hình 3.24 Sự thay đổi N-NO3 64 Hình 3.25 Sự thay đổi tổng lượng chất hòa tan TSS 65 Hình 3.26 Sự thay đổi lượng COD bể (kỵ khí) theo nhiệt độ 76 Hình 3.27 Sự thay đổi lượng COD bể (hiếu khí) theo nhiệt độ .77 Hình 3.28 Hiệu xử lý NH4 bể (hiếu khí) thay đổi yếu tố nhiệt độ 78 Hình 3.29 Hiệu xử lý NH4 bể (thiếu khí) thay đổi yếu tố nhiệt độ .78 Hình 3.30 Hiệu xử lý NO3 bể (hiếu khí) thay đổi yếu tố nhiệt độ .79 Hình 3.31 Sự ảnh hưởng Oxi vào bể (bể thiếu khí) 79 Hình 3.32 Sự ảnh hưởng Oxi vào bể (bể thiếu khí) 80 vii ... nước thải công nghệ A/O 1.1.3 Xử lý nước thải công nghệ PhoStrip 1.1.4 Xử lý nước thải công nghệ SBR .7 1.1.5 Xử lý nước thải công nghệ A2/O .8 1.1.6 Xử lý nước thải công. .. Kết nghiên cứu đạt .2 CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Các công nghệ xử lý nước thải sử dung giới .3 1.1.1 Xử lý nước thải công nghệ UASB .3 1.1.2 Xử lý nước. .. soạn phương pháp tính tốn cơng nghệ xử lý nước thải cho trạm xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ tiên tiến giới, phù hợp với điều kiện Việt Nam cần thiết Chính vậy, nghiên cứu phương pháp tính