Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước thải của nhà máy xử lý nước thải kim liên trên cơ sở mô hình số

giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội ================= TRN TH MIấN Nghiờn cu nâng cao hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên sở mụ hỡnh s Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành: c«ng nghƯ m«i tr−êng ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS.TS Đặng Xuân Hiến Hµ Néi - 2011 Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên sở mô hình số - Trần Thị Miên – Cao học CNMT 2009 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ HIỆN NAY 1.1 Nguồn gốc, phân loại số lượng nước thải 1.1.1 Nước thải sinh hoạt 1.1.2 Nước thải công nghiệp 1.1.3 Hiện trạng nước thải đô thị thành phố Hà nội 1.2 Hệ thống thu gom nước thải nước thải đô thị 10 1.3 Các bước công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt 12 1.4 Kiểm soát loại bỏ Nitơ Phospho nước thải 15 1.4.1 Quá trình kiểm sốt loại bỏ Nitơ 16 1.4.2 Quá trình khử Photpho 18 1.5 Một số công nghệ ứng dụng để xử lý nước thải đô thị 19 1.5.1 Cụm thiết bị hợp khối USBF 19 1.5.2 Cụm thiết bị hợp khối JOHKASOU (Nhật Bản) 21 1.5.3 Công nghệ xử lý nước thải Bio-Sac (Hàn Quốc) 23 CHƯƠNG II: MƠ HÌNH HĨA TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 24 2.1 Tìm hiểu chung mơ hình hóa 24 2.1.1 Vai trò mơ hình hóa hệ thống 24 2.1.2 Định nghĩa 25 2.1.3 Một số nguyên tắc xây dựng mơ hình 26 2.2 Mơ hình hóa nghiên cứu mơi trường 27 2.2.1 Lịch sử phát triển mơ hình hóa q trình xử lý nước thải 27 2.2.2 Các loại mô hình sử dụng cơng nghệ mơi trường 29 2.2.3 Phương pháp trình bày mơ hình bùn hoạt tính 33 2.3 Mơ hình lựa chọn để mơ thông số động học 34 CHƯƠNG 3: NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI KIM LIÊN 42 3.1 Giới thiệu chung 42 3.2 Đặc trưng nguồn thải hệ thống gom nước thải 44 3.3 Hệ thống xử lý nước thải trạm xử lý nước thải Kim Liên 44 3.4 Các phương pháp xử lý áp dụng nhà máy XLNT Kim Liên 48 3.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống 49 3.6 Chế độ xả nước thải 51 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 52 4.1 Thu thập số liệu vận hành nhà máy XLNT Kim Liên 52 4.2 Các kịch mô 53 4.3 Các kết mô 54 4.3.1 Mô vận hành nhà máy với số liệu tháng 3/2009 để đánh giá tương hợp mơ hình 55 4.3.2 Kịch mô trường hợp tăng tải lượng tiêu để đánh giá hiệu suất xử lý nhà máy trường hợp tải 64 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) – Đại học Bách Khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên sở mơ hình số - Trần Thị Miên – Cao học CNMT 2009 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) – Đại học Bách Khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên sở mơ hình số - Trần Thị Miên – Cao học CNMT 2009 MỞ ĐẦU Hiện nay, việc quản lý nước thải đô thị vấn đề nan giải nhà quản lý mơi trường giới nói chung Việt Nam nói riêng nên việc thiết kế hệ thống thu gom xử lý nước thải cần thiết cho khu dân cư, khu công nghiệp, trung tâm thương mại…, khu dân cư, đô thị qui hoạch xây dựng nhằm cải thiện môi trường phát triển theo hướng bền vững Để đáp ứng yêu cầu phát triển bảo vệ môi trường, nâng cao chất lượng sống cho người dân, năm gần việc đầu tư cho thoát nước vệ sinh đô thị quy mô tương đối lớn quan tâm Lựa chọn công nghệ phù hợp tối ưu hóa thơng số cơng nghệ trình thiết kế vận hành nhà máy xử lý nước thải, trước hết nhằm bảo đảm yêu cầu vệ sinh, đảm bảo phát triển bền vững, đồng thời phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội nước ta Ở Hà Nội nay, mà hệ thống thoát nước thành phố hệ thống chung chủ yếu xây dựng từ thời Pháp thuộc, đường ống nước thải đường ống nước mưa cịn chung nhau, dẫn đến việc khó khăn trình xử lý nước thải, chưa đáp ứng với mức phát triển thành phố, quy mô dân số sở sản xuất thành phố Do việc thoát nước chủ yếu thông qua việc thải sông hay cống thành phố Việc xây dựng Nhà máy XLNT thí điểm cho khu vực Kim Liên Trúc Bạch (gói thầu CP12 – ICB)” Ban QLDA cơng trình GTCC, ngồi mục đích khắc phục tình trạng môi trường số sông hồ thành phố xuống cấp, cịn có ý nghĩa khởi động giai đoạn đầu tư cho việc xử lý nước thải, đồng thời qua bước tiếp nhận cơng nghệ đại xây dựng đội ngũ cán kỹ thuật cho tương lai Theo đó, chúng tơi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên sở mơ hình số.” Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) – Đại học Bách Khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên sở mơ hình số - Trần Thị Miên – Cao học CNMT 2009 Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên * Mục đích nghiên cứu - Ứng dụng mơ hình BioWin để đánh giá hiệu xử lý nhà máy xử lý nước thải Kim Liên Trên sở đó, nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nhà máy - Mô vận hành nhà máy trường hợp vận hành tải * Đối tượng nghiên cứu: - Nhà máy xử lý nước thải Kim Liên thiết kế theo công nghệ AAO để xử lý Cacbon, Nitơ, Photpho nước thải đầu vào * Phạm vi nghiên cứu: Theo quy mô lý thuyết Nội dung nghiên cứu đóng góp * Nội dung nghiên cứu chính: - Trường hợp Kịch mơ kịch trì chế độ DO bể yếm khí thiếu khí để đánh giá tương hợp mơ hiệu xử lý nhà máy - Trường hợp Kịch mô trường hợp tăng tải lượng tiêu để đánh giá hiệu suất xử lý nhà máy trường hợp tải * Đóng góp Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên – nhà máy thí điểm kế hoạch giai đoạn nhằm khôi phục điều kiện vệ sinh môi trường đô thị Cung cấp sở để khắc phục điểm hạn chế nâng cao hiệu xử lý nhà máy xây dựng tương lai Phương pháp nghiên cứu Ứng dụng mô hình BioWin để nghiên cứu, đánh giá thơng qua việc chạy kịch khác Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) – Đại học Bách Khoa Hà Nội – Tel (84.4) 38681686 Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nước thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên sở mô hình số - Trần Thị Miên – Cao học CNMT 2009 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ VÀ MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ HIỆN NAY 1.1 Nguồn gốc, phân loại số lượng nước thải Nước thải đô thị hỗn hợp phức tạp thành phần chất, chất bẩn thuộc nguồn gốc hữu thường tồn dạng khơng hịa tan, dạng keo dạng hịa tan Thành phần tính chất chất bẩn phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện thiết bị, trạng thái làm việc hệ thống, mạng lưới vận chuyển, tập quán sinh hoạt người dân, mức sống xã hội, điều kiện tự nhiên … Do tính chất hoạt động thị mà chất bẩn nước thải thay đổi theo thời gian khơng gian Khi tính tốn cơng trình xử lý chung cho nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp, người ta thường vào chất nhiễm bẩn sinh hoạt theo tiêu chuẩn cho phép xả nước thải sản xuất vào hệ thống nước chung thị, xả mơi trường xung quanh Như vậy, phần chất bẩn công nghiệp coi giữ lại cơng trình xử lý cục (đặt xí nghiệp cơng nghiêp) với mục đích đảm bảo an tồn hệ thống mạng lưới xử lý nước thải đô thị [15] Bảng 1.1 Trị số trung bình số thành phần nước thải đô thị [9] Đơn vị Tỷ lệ thay đổi pH mg/l 7,5 – 8,5 Chất khô mg/l 1000 - 2000 10% Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 150 - 500 50 - 60% BOD5 mg/l 100 - 400 20 - 30% COD mg/l 300 - 1000 20 - 30% TOC (Tổng chất carbon hữu cơ) mg/l 100 - 300 T-N Các thông số Phần lắng gạn mg/l 30 - 100 10% + mg/l 20 - 80 0% N – NO2- mg/l