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

Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp với quy trình sinh học trong xử lý nước rỉ rác Nghiên cứu ứng dụng mô hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp với quy trình sinh học trong xử lý nước rỉ rác luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

TRẦN VIẾT TOÀN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN VIẾT TOÀN KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ CƠNG NGHỆ PHÙ HỢP CỦA QUY TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG 2014 - 2017 Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN VIẾT TOÀN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ CƠNG NGHỆ PHÙ HỢP CỦA QUY TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS Đặng Xuân Hiển Hà Nội - 2017 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn 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 tơi 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 hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn, thầy, cô, anh, chị bạn đồng nghiệp Viện khoa học Cơng nghệ mơi trƣờng giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Học viên Trần Viết Toàn Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất thầy giáo, cô giáo Viện công nghệ môi trƣờng - Trƣờng Đại Học Bách khoa Hà Nội Trong suốt thời gian học tập nghiên cứu trƣờng, thầy tận tình giảng dạy, truyền đạt tri thức quý báu giúp tác giả hoàn thành chƣơng trình đào tạo Luận văn thạc sỹ Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS.TS Đặng Xuân Hiển trƣờng Đại Học Bách khoa Hà Nội tận tình hƣớng dẫn suốt trình nghiên cứu khoa học Tơi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ đƣợc thực hƣớng dẫn Trƣờng Đại học bách khoa Hà Nội thầy hƣớng dẫn PGS.TS Đặng Xuân Hiển Trân trọng cảm ơn ! Hải Phòng, ngày tháng 11 năm 2017 Ngƣời viết cam đoan Trần Viết Toàn Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAO Anaerobic Anoxic Oxic (Aerobic) - Yếm khí Thiếu Hiếu khí BOD Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hoá COD Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hoá học MBBR Moving Bed Biofilm Reactor - Bể phản ứng có đệm sinh học chuyển động UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể yếm khí dịng ngƣợc TSS Total Suspended Solid - Tổng chất rắn lơ lửng SS Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng TDS Total Disolved Solid - Tổng chất rắn hoà tan VSS Vapor Suspended Solid - Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng bay DO Disolved Oxygen - Nồng độ oxy hoà tan TN Tổng nitơ TP Tổng phôtpho TKN Tổng nitơ Kjeldahl QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam ASM1 Mơ hình bùn hoạt tính số AOPs Q trình oxi hóa nâng cao ASM2 Mơ hình bùn hoạt tính số ASM2d Mơ hình bùn hoạt tính số có khử nitrat PAO ASM3 Mơ hình bùn hoạt tính số 3 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn MỤC LỤC MỞ ĐẦU .10 CHƢƠNG 12 TỔNG QUAN 12 1.1 NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƢỚC RỈ RÁC .12 1.1.1 Khái niệm nguồn gốc phát sinh 12 1.1.2 Q trình sinh học xẩy bãi chơn lấp 13 1.1.3 Nguyên lý hình thành nƣớc rỉ rác 16 1.1.4 Tính chất nƣớc rỉ rác .17 1.2 TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH MƠ PHỎNG Q TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC 20 1.2.1 Tìm hiểu chung mơ hình mơ .20 1.2.2 Mơ hình hóa nghiên cứu môi trƣờng .21 CHƢƠNG 26 QUÁ TRÌNH SINH HỌC, MƠ HÌNH ỨNG DỤNG VÀ THỰC TRẠNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI TẠI VIỆT NAM .26 2.1 MƠ HÌNH MƠ PHỎNG Q TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC 26 2.1.1.Một số chƣơng trình ứng dụng mơ hình bùn hoạt tính xử lý nƣớc thải 26 2.1.2 Cở lý thuyết mơ hình ứng dụng 28 2.1.3 Chƣơng trình mơ Biowin .39 2.2 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC ĐÃ ĐƢỢC ÁP DỤNG 45 2.2.1 Một số phƣơng pháp sử dụng để xử lý nƣớc rỉ rác 45 2.2.2 Một số công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác đƣơc áp dụng Việt Nam .48 2.2.3 Một số công nghệ xử lý nƣớc rác đƣợc áp dụng Thế giới .54 CHƢƠNG 59 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ 59 PHÙ HỢP CỦA QUY TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC 59 3.1 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 59 3.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 59 3.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu 59 3.1.3 Nội dung nghiên cứu .59 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn 3.1.4 Ứng dụng phần mềm Biowin để lựa chọn chế độ công nghệ 65 3.2 LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ 70 3.2.1 Lựa chọn thông số nƣớc thải đầu vào 70 3.2.2 Lựa chọn chế độ cho công nghệ AAOAO-MBBR 71 KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Khoảng thời gian phân hủy giai đoạn .14 Bảng 1.2 Tính chất nƣớc rỉ rác số bãi chôn lấp Việt Nam 18 Bảng 1.3 Thành phần, tính chất nƣớc rác cũ bái chôn lấp 19 Bảng 1.4 Các mơ hình bùn hoạt tính 24 Bảng 2.1 Ma trận tỷ lƣợng υji, ma trận thành phần lk,i ASM2d .31 Bảng 2.2 Bảng tính bổ sung số vị trí điển hình cho ma trận tỷ lƣợng ASM2d .35 Bảng 2.3 Biểu thức động học ASM2d,  rj ≥ 36 Bảng 2.2 Bảng mô tả biến mơ hình ASM2d BioWin 40 Bảng 2.3 Các thông số mặc định mơ hình BioWin 42 Bảng 2.4 Giá trị thông số BioWin 44 Bảng 3.1 Thành phần, tính chất nƣớc rác cũ .59 Bảng 3.2 Nồng độ chất sau keo tụ 61 Bảng 3.3 Nồng độ chất sau q trình kết tủa hóa học 62 Bảng 3.4 Nồng độ chất sau q trình kết tủa hóa học 63 Bảng 3.5 Nồng độ chất ô nhiễm nƣớc rỉ rác sau xử lý hóa lý 71 Bảng 3.6 Kết chạy phần mềm thay đổi %VĐ 72 Bảng 3.7 Kết chạy phần mềm thay đổi α1 .73 Bảng 3.8 Kết chạy phần mềm thay đổi α2 .74 Bảng 3.9 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT1 75 Bảng 3.10 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT2 .76 Bảng 3.11 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT3 .77 Bảng 3.12 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT4 .78 Bảng 3.13 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT5 .79 Bảng 3.14 Kết chạy phần mềm thay đổi DO1 80 Bảng 3.15 Kết chạy phần mềm thay đổi DO2 81 Bảng 3.16 Kết chạy phần mềm thay đổi DO3 82 Bảng 3.17 Kết chạy phần mềm thay đổi DO4 83 Bảng 3.18 Kết chạy phần mềm thay đổi T 84 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Tồn Bảng 3.19 Tổng hợp giá trị thơng số vận hành tối ƣu mơ hình .88 Bảng 3.20 Kết nƣớc thải sau xử lý với thông số tối ƣu hệ thống .89 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Biến thiên nồng độ chất ô nhiễm nƣớc rỉ rác 16 Hình 1.2 Sơ đồ cân nƣớc rỉ rác cho m3 lớp rỉ rác 16 Hình 1.3 Mơ tả hoạt động mơ hình 22 Hình 2.1 Sơ đồ mơ tả lý thuyết hai lớp màng đả Bảng 3.15 biều đồ Hình 3.24 ta thấy độ kiềm tối ƣu cho hệ thống có giá trị lớn  Ảnh h ởn c a tỷ lệ COD TN tron n ớc thải dịn vào Giữ ngun thơng số hệ thống nhƣ sau lựa chọn DO2, thay đổi nồng độ COD nƣớc thải dòng vào để tỷ lệ COD:TN thay đổi chạy chƣơng trình cho kết nhƣ sau Bảng 3.10 Kết chạy phần mềm thay đổi tỷ lệ COD:TN Lần Tỷ lệ Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD pH chạy COD:TN (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 1 0,75 72,50 0,38 5,22 78,23 20.26 2,6 10,3 1,71 7,48 0,78 56,41 0,40 4,56 61,54 1,70 2,8 36,4 2,03 7,54 10 0,76 35,24 0,36 4,48 40,28 0,30 2,9 68,3 2,23 7,58 14 0,81 17,91 0,35 4,55 23,03 0,26 2,9 93,5 2,41 7,61 15 0,83 14,02 0,34 4,57 19,24 0,32 4,2 101,2 3,01 7,61 16 0,83 12,04 0,33 4,57 17,43 0,43 6,6 110,2 4,05 7,62 17 0,82 10,91 0,33 4,57 17,79 1,42 27,0 140,1 12,71 7,62 18 0,80 9,92 0,31 4,55 73,58 39,09 794,9 1041,8 339,04 7,62 20 0,74 8,05 0,27 4,50 97,42 56,12 1136,1 1463,2 486,67 7,62 Khi tăng tỷ lệ COD: TN từ - 17 nồng độ Amoni, Nitrit, TKN thay đổi không nhiều; TN (chủ yếu dạng Nitrat) giảm tƣơng đối nhanh; hiệu suất xử lý COD đạt cao 91 - 94% Các tiêu nằm giới hạn cho phép COD: TN = 10 - 18 Khi COD: TN = - hiệu xử lý TP thấp; COD:TN > 18 hiệu suất xử lý Nito, Photpho, TSS, COD, BOD bắt đầu giảm mạnh có giá trị vƣợt tiêu chuẩn; pH thay đổi theo chiều hƣớng tăng dần tăng tỷ lệ COD:TN, nhƣng không đáng kể 87 ... luận văn ? ?Nghiên cứu ứng dụng mơ hình lựa chọn chế độ công nghệ phù hợp quy trình sinh học xử lý nƣớc rỉ rác? ?? đƣợc nghiên cứu để giải vấn đề Kết nghiên cứu cho thấy: - Đặc tính nƣớc rỉ rác nói chung... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN VIẾT TOÀN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ CƠNG NGHỆ PHÙ HỢP CỦA QUY TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC LUẬN VĂN... Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Văn Quy? ??t (2013), Nghiên cứu mơ q trình xử lý sinh học cơng nghệ MBR ứng dụng xử lý nước rỉ rác, Luật văn