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

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 CÔNG 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 tận tình Tơi 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 Công nghệ môi trƣờng giúp đỡ hoàn 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 hồn 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 q 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 Quá trình sinh học xẩy bãi chôn 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 MÔ 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 Toàn 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 trình hấp thụ oxi từ pha khí vào pha lỏng 39 Hình 2.2 Cơng nghệ xử lý kết hợp: Yếm - hiếu khí hồ sinh học 49 Hình 2.3 Cơng nghệ xử lý bãi Nam Sơn Viện Cơ học 50 Hình 2.4 Sơ đồ cơng nghệ xử lí rác cũ bãi Đông Thạnh 51 Hình 2.5 Sơ đồ cơng nghệ xử lí nƣớc rỉ rác bãi Đá Mài 52 Hình 2.6 Cơng nghệ xử lí nƣớc rỉ rác bãi Nam Sơn công ty SEEN 52 Hình 2.7 Cơng nghệ xử lí nƣớc rỉ rác Trung tâm ECO Công ty CENTEMA bãi Gò Cát .53 Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc rác Bãi chôn lấp Koumyoji – thành phố Ichinomiya – Nhật Bản 55 Hình 2.9 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nƣớc rác URM – Nova Scotia – Canada 55 Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống xử lý bãi chôn lấp 56 Hình 2.11 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lý bãi chôn lấp 57 Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệ q trình - lý - hóa xử lý nƣớc rỉ rác 61 Hình 3.2 Sơ đồ mơ hình công nghệ AAOAO-MBBR 64 Hình 3.4 Chọn điều kiện nhiệt độ cho trình mơ 65 Hình 3.5 Nhập liệu nƣớc thải đầu vào mô hình 66 Hình 3.6 Điều chỉnh thông số đặc trƣng nƣớc thải đầu vào 66 Hình 3.7 Điều chỉnh thơng số DO bể phản ứng 67 Hình 3.8 Điều chỉnh kích thƣớc bể phản ứng 67 Hình 3.9 Kết nƣớc thải đầu 68 Hình 3.10 Kết bùn thải sau xử lý 69 Hình 3.11 Kiểm sốt thơng số vận hành bể phản ứng .70 Hình 3.12 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi %VĐ 72 Hình 3.13 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi α1 73 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn Bảng 3.13 Kết chạy phần mềm thay đổi HRT5 Lần V5 chạy (m3) HRT5 Amoni Nitrat Nitrit TKN (h) TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) pH 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 7,65 16 3,9 0,14 7,86 0,03 3,92 12,03 0,17 2,9 105,9 1,79 7,65 17,3 4,2 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,65 18 4,3 0,13 7,86 0,03 3,92 12,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,65 19 4,6 0,13 7,87 0,03 3,91 12,02 0,17 2,9 105,9 1,76 7,65 20 4,8 0,12 7,89 0,03 3,91 12,04 0,18 2,9 105,9 1,75 7,65 Từ bảng kết ta thấy thay đổi HRT5 nồng độ chất nƣớc thải đầu thay đổi chậm, HRT5 = 4,2h ứng với thể tích bể Aerobic 17,3 m3 TN đạt giá trị nhỏ Vậy, chọn HRT5 = 4,2h Hình 3.19 Thay đổi nồng độ TN sau thay đổi HRT5  Lựa chọn nồn độ ox tron bể Anoxic (DO1): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn HRT5, thay đổi giá trị DO1 Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.14 79 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn Bảng 3.14 Kết chạy phần mềm thay đổi DO1 Lần DO1 Amoni Nitrat Nitrit TKN chạy TN TP TSS COD BOD (mg/l) (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 7,65 0,06 0,13 7,86 0,03 3,92 10,02 0,17 2,9 105,9 1,77 7,65 0,08 0,11 6,84 0,02 3,90 10,97 0,16 2,9 105,9 1,78 7,65 0,10 0,10 6,04 0,02 3,89 10,16 0,16 2,9 105,9 1,78 7,65 0,12 0,09 5,38 0,02 3,88 9,49 0,16 2,9 105,9 1,77 7,65 0,14 0,09 4,87 0,02 3,88 8,98 0,16 2,9 105,9 1,76 7,65 0,15 0,08 4,67 0,02 3,88 8,78 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 0,16 0,08 4,59 0,02 3,88 8,70 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 0,18 0,08 4,91 0,02 3,88 9,03 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 10 0,20 0,08 6,43 0,01 3,88 10,54 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 11 0,30 0,08 10,17 0,01 3,87 14,27 0,16 2,9 106,0 1,75 7,65 12 0,40 0,07 12,36 0,01 3,87 16,47 0,16 2,9 106,0 1,75 7,65 Căn kết chạy phần mềm ta thấy tăng DO1 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 DO1 = 0,16 mg/l; TSS không đổi, COD, BOD, pH thay đổi khơng đáng kể Hình 3.20 Thay đổi nồng độ Nitrat, TN sau thay đổi DO1 80 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn Từ kết chạy phần mềm biểu đồ ta thấy giá trị DO1 tối ƣu 0,16 mg/l  Lựa chọn nồn độ ox tron bể Aerobic (DO2): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn DO1, thay đổi giá trị DO2 Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.15 Bảng 3.15 Kết chạy phần mềm thay đổi DO2 Lần chạy DO2 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) (mg/l) pH 0,25 0,14 2,89 0,02 3,92 7,06 0,16 2,9 105,9 1,77 7,65 0,4 0,11 2,73 0,02 3,91 7,02 0,16 2,9 105,9 1,77 7,65 0,5 0,10 2,88 0,02 3,9 7,01 0,16 2,9 105,9 1,77 7,65 0,75 0,09 3,37 0,02 3,89 7,49 0,16 2,9 105,9 1,77 7,65 0,09 3,74 0,02 3,88 7,86 0,16 2,9 105,9 1,77 7,65 1,5 0,08 4,25 0,02 3,88 8,37 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 1,75 0,08 4,44 0,02 3,88 8,55 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 0,08 4,59 0,02 3,88 8,70 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 2,25 0,08 4,72 0,02 3,88 8,83 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 10 2,5 0,08 4,83 0,02 3,88 8,94 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 Từ kết bảng trên, ta thấy thay đổi DO2 nồng độ Nitrit, TP, TSS, pH khơng thay đổi; COD, BOD thay đổi không đáng kể; Amoni, Nitrat, TKN, TN thay đổi biểu thị nhƣ biểu đồ sau 81 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Tồn Hình 3.21 Thay đổi nồng độ chất sau thay đổi DO2 TN, Nitrat cho giá trị thấp DO2 < 0,5 mg/l; nhƣng Amoni (NH4+) lại lớn q trình nitrat hóa khơng đủ oxy để chuyển hóa NH4+  NO2-  NO3- Khi tăng DO2 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 DO2 đến giá trị 1,5 mg/l, sau tăng chậm lại đến DO2 = 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 nồn độ ox tron bể Anoxic (DO3): Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn DO2, thay đổi giá trị DO3 Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.16 Bảng 3.16 Kết chạy phần mềm thay đổi DO3 Lần DO3 Amoni Nitrat Nitrit TKN chạy TN TP TSS COD BOD (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) pH 0,02 0,1 3,20 0,02 3,89 7,38 0,20 3,7 106,8 2,08 7,65 0,03 0,09 3,52 0,02 3,89 7,63 0,16 2,9 105,9 1,78 7,65 0,04 0,09 3,83 0,02 3,88 7,62 0,16 2,9 106,0 1,77 7,65 0,05 0,09 4,14 0,02 3,88 8,32 0,20 3,7 106,8 2,06 7,65 0,06 0,08 4,44 0,02 3,88 8,61 0,20 3,7 106,8 2,06 7,65 0,07 0,08 4,71 0,02 3,88 8,82 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 0,08 0,08 4,97 0,02 3,88 9,08 0,16 2,9 106,0 1,76 7,65 0,15 0,08 6,31 0,01 3,88 10,48 0,20 3,7 106,9 2,04 7,65 0,2 0,08 7,23 0,01 3,88 11,33 0,16 2,9 106,0 1,74 7,65 Từ kết bảng ta thấy thay đổi DO3 Nitrit, pH khơng thay đổi; COD, BOD thay đổi không đáng kể; hợp chất Nito cịn lại có thay đổi, DO3 nhỏ giá trị TN nhỏ, nhƣng Amoni lại cao, DO3 = 0,03 - 0,04 giá trị TN nhỏ TP đạt giá trị nhỏ nhất, chọn giá trị DO3 = 0,04 mg/l  Lựa chọn nồn độ ox tron 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 3.17 82 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn Bảng 3.17 Kết chạy phần mềm thay đổi DO4 Lần chạy DO4 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) (mg/l) pH 0,25 0,20 0,63 0,05 3,88 4,78 0,16 2,9 105,8 1,77 7,65 0,5 0,13 1,27 0,03 3,87 5,39 0,16 2,9 105,8 1,77 7,65 0,75 0,12 1,89 0,03 3,87 6,00 0,16 2,9 105,9 1,77 7,65 0,11 2,52 0,02 3,88 6,63 0,16 2,9 105,9 1,77 7,65 1,25 0,10 2,95 0,02 3,88 7,07 0,16 2,9 105,9 1,77 7,65 1,5 0,09 3,30 0,02 3,88 7,41 0,16 2,9 105,9 1,77 7,66 1,75 0,09 3,58 0,02 3,88 7,70 0,16 2,9 105,9 1,77 7,66 0,09 3,83 0,02 3,88 7,94 0,16 2,9 106,0 1,77 7,66 2,25 0,09 4,05 0,02 3,88 8,17 0,16 2,9 106,0 1,77 7,66 Từ kết bảng trên, nhận thấy thay đổi DO4 nồng độ TP, TSS khơng thay đổi; Nitrit, TKN, COD, BOD thay đổi không đáng kể; Amoni, Nitrat, TN thay đổi biểu thị nhƣ biểu đồ sau Hình 3.22 Thay đổi nồng độ chất sau thay đổi DO4 Khi tăng DO4 nồng độ Nitrat TN tăng; nhƣng Amoni (NH4+) lại lớn q trình nitrat hóa khơng đủ oxy để chuyển hóa NH4+  NO2-  NO3- Nồng độ Amoni giảm tăng DO4 đến giá trị 1,5 mg/l, sau tăng 83 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Tồn tiếp DO4 nồng độ Amoni không tăng Vậy lựa chọn giá trị DO4 = 1,5 mg/l  Lựa chọn thời ian l u tron bể lắn TL’ Từ kết chạy phần mềm với công nghệ AAOAO-MBBR ta thấy nồng độ chất sau xử lý hai công nghệ, đặt biệt TSS thay đổi không nhiều lƣu lƣợng nƣớc thải vào khơng đổi thời gian lƣu nƣớc thể tích bể lắng cơng nghệ AAOAO-MBBR Vậy chọn thời gian lƣu bể lắng TL = ứng với thể tích bể 3,75 m3 b) Các yếu tố ảnh hưởng đến trình  Ảnh h ởn c a nhiệt độ (T) Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn DO2; thay đổi nhiệt độ nƣớc thải Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.18 Bảng 3.18 Kết chạy phần mềm thay đổi T Lần T Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD pH chạy (0C) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 10 5,24 9,03 1,81 9,03 20,27 0,37 5,6 107,3 4,08 7,58 15 1,89 11,53 1,05 5,66 18,63 0,36 5,2 106,5 3,58 7,60 20 0,83 12,58 0,34 4,57 17,85 0,35 4,9 105,9 3,33 7,61 25 0,45 12,84 0,15 4,17 17,51 0,35 4,8 105,5 3,10 7,63 30 0,27 12,88 0,08 3,96 17,27 0,36 4,7 105,2 2,90 7,65 35 0,17 12,66 0,05 3,83 16,88 0,37 4,7 105,0 2,73 7,70 40 0,11 12,08 0,03 3,74 16,18 0,38 4,5 104,7 2,57 7,71 Căn kết bảng ta thấy nồng độ Amoni, Nitrit, TKN, TP, TSS, COD, BOD giảm tăng nhiệt độ; Nitrat, pH tăng tăng nhiệt độ; TN (chủ yếu dạng NO 3-) giảm tăng nhiệt độ Nhƣ vậy, nói khoảng định, tăng nhiệt độ hiệu xử lý tăng lên 84 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn 25 20 Nong Amoni (mg/l) 15 Nitrat (mg/l) Nitrit (mg/l) TKN (mg/l) 10 TN (mg/l) 10 15 20 25 30 35 40 t Hình 3.23 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi T Khi tăng T đến 15 C Amoni giảm sau tiếp tục giảm chậm Nhƣ vậy, nhiệt độ xuống thấp trình nitrat hóa hiệu quả, q trình vận hành nhiệt độ xuống thấp cần điều chỉnh thông số vận hành nhằm làm tăng hiệu nitrat hóa nhƣ tăng HRT, nồng độ oxy bể oxic Khi T tăng 30 0C q trình Nitrat hóa diễn nhanh hiệu giảm TN tốt Đồng thời nhìn vào đồ thị ta thấy nhiệt độ cho hệ thống hoạt động hiệu nằm khoảng 15 - 40 0C (nếu nhiệt độ cáo vinh sinh vật chết)  Ảnh h ởn c a độ kiềm tron n ớc thải đầu vào Giữ nguyên thông số hệ thống nhƣ sau lựa chọn DO2; thay đổi độ kiềm Chạy phần mềm cho kết Bảng 3.9 Bảng 3.9 Kết chạy phần mềm thay đổi độ kiềm Lần Độ kiềm Amoni Nitrat Nitrit TKN TN TP TSS COD BOD pH chạy (mmol/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 1 62,49 1,03 0,10 66,25 67,59 30,06 2,9 739,2 451,48 3,68 2,5 39,26 0,11 0,03 42,99 43,34 14,15 2,9 216,4 82,24 3,72 3 34,15 0,07 0,06 37,88 38,22 7,33 3,0 107,4 5,24 4,18 17,90 6,23 1,81 21,63 30,01 0,31 4,6 105,6 3,24 5,5 85 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn 8,65 8,85 2,36 12,40 23,97 0,35 5,0 105,9 3,36 5,71 1,87 12,54 1,51 5,62 20,09 0,40 5,7 106,8 3,66 6,05 10 0,88 14,76 0,36 4,63 20,18 0,41 5,8 106,9 3,70 6,84 15 0,83 14,74 0,33 4,58 20,07 0,41 5,8 106,9 3,70 7,23 20 0,82 14,43 0,33 4,57 19,74 0,41 5,8 106,9 3,69 7,43 10 25 0,83 13,08 0,33 4,57 18,37 0,38 5,3 106,3 3,49 7,57 11 30 0,83 12,28 0,34 4,57 17,54 0,33 4,8 105,7 3,27 7,67 12 35 0,83 11,98 0,34 4,57 17,23 0,30 4,6 105,5 3,20 7,75 13 40 0,83 11,71 0,35 4,57 16,96 0,29 4,5 105,4 3,15 7,81 14 50 0,84 11,18 0,36 4,58 16,43 0,26 4,2 105,1 3,06 7,91 Khi độ kiềm nhỏ 2,5, hiệu xử lý COD, BOD kém; độ kiềm từ trở lên nồng độ COD, BOD giảm nhanh đạt giá trị ổn định; độ kiểm nhỏ hiệu xử lý Nito kém, Nito chủ tồn dạng Amoni (NH4+), hay nói cách khác q trình Nitrat hóa diễn chậm; độ kiềm từ trở lên hiệu xử lý P tăng rõ rệt; độ kiềm từ trở lên hiệu xử lý Nito (Amoni, TKN, TN) tăng rõ rệt đạt giá trị ổn định dần, nhiên tăng tiếp độ kiềm giá trị pH tăng lên không đạt tiêu chuẩn cho phép (pH = 5,5 -9) Giá trị pH tăng dần từ 3,68 - 7,91 tăng độ kiềm từ - 50 mmol/l Nồng độ TSS thay đổi không đáng kể tăng độ kiềm 80 800 70 700 60 600 Amoni (mg/l) 500 Nong Nong 50 Nitrat (mg/l) 40 TKN (mg/l) TN (mg/l) 30 COD (mg/l) 400 BOD (mg/l) 300 TP (mg/l) 20 200 10 100 0 2,5 10 15 20 25 30 35 40 50 2,5 Do kiem 10 15 20 25 30 35 40 50 Do kiem Hình 3.24 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi độ kiềm 86 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn Từ kết 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 khơng 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 thạc sỹ Trần Viết Toàn 90 80 70 Nong 60 50 40 30 20 10 10 14 15 16 17 18 Ty le COD:TN Nitrat (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) Hình 3.26 Thay đổi nồng độ số chất sau thay đổi COD:TN Từ đồ thị Hình 3.25 ta thấy tỷ lệ COD:TN tối ƣu cho hệ thống.nằm khoảng từ 14 - 17 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 3.19 Tổng hợp giá trị thông số vận hành tối ƣu mơ hình TT Thơng số Đơn vị Gi tr tối u Thể tích bể Anaerobic m3 12 Thể tích bể Anoxic m3 12 Thể tích bể Aerobic m3 Thể tích bể Anoxic m3 4,6 Thể tích bể Aerobic m3 17,3 HRT bể Anaerobic h 7,2 HRT bể Anoxic h 2,9 HRT bể Aerobic h 1,4 HRT bể Anoxic h 1,1 88 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn 10 HRT bể Aerobic h 4,2 11 Thời gian lƣu bể lắng h 12 Thể tích đệm bể % 50 13 Nồng độ oxy hòa tan bể Anoxic mg/l 0,16 14 Nồng độ oxy hòa tan bể Aerobic mg/l 1,75 15 Nồng độ oxy hòa tan bể Anoxic mg/l 0,04 16 Nồng độ oxy hòa tan bể Aerobic mg/l 1,5 17 Tỷ số tuần hoàn bể Anaerobic - 0,2 18 Tỷ số tuần hoàn bể Anoxic - 1,5 19 Lƣu lƣợng bùn thải m3/ngày 0,5 20 Lưu lượng dòng vào m3/ngày 30 Chạy phần mềm với thông số nƣớc thải đầu vào Bảng 3.5 giá trị thông số tối ƣu Bảng 3.19, giả thiết nhiệt độ trung bình 20C cho kết nhƣ sau Bảng 3.20 Kết nƣớc thải sau xử lý với thông số tối ƣu hệ thống Các chất Nồng độ sau xử lý Hiệu suất, % 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) 0,09 3,30 0,02 3,88 - - - - 7,41 0,16 2,9 105,9 1,77 7,67 93,87 98,54 99,63 94,40 99,81 89 pH - Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn KẾT LUẬN Công nghệ sinh học (dạng AAOAO-MBBR) cơng nghệ mới, hoạt động dựa q 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 AAOAO-MBBR 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, 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 cơng 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 mơ hình lựa chọn chế độ cơng 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 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 sốt khơng 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 q trình xử lý sinh học cơng 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 - Với thơng số đầu vào trình sử lý: COD; 1950 mg/l, BOD5; 980 mg/l, Tổng N; 148 mg/l, Tổng P; 11,3 mg/l, TSS; 754 mg/l Dựa kết mô phần 90 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn mềm Biowin, lựa chọn đƣợc giá trị tối ƣu thông số hệ thống cho công nghệ nêu nhƣ sau: Thể tích bể Anaerobic 12 m3, thể tích bể Anoxic1 12 m3, thể tích bể Aerobic2 m3, Thể tích bể Anoxic2 4,6 m3, thể tích bể Aerobic2 17,3 m3, HRT bể Anaerobic 7,2 h, HRT bể Anoxic1 2,9h, HRT bể Aerobic1 1,4h, HRT bể Anoxic2 1,1h, HRT bể Aerobic2 4,2h, thời gian lƣu bể lắng 3h, thể tích đệm bể 50%, nồng độ oxy hòa tan bể Anoxic1 0,16 mg/l, nồng độ oxy hòa tan bể Aerobic1 1,75 mg/l, nồng độ oxy hòa tan bể Anoxic2 0,04 mg/l, nồng độ oxy hòa tan bể Aerobic2 1,5 mg/l, tỷ số tuần hoàn bể Anaerobic 0,2, tỷ số tuần hoàn bể Anoxic1 1,5, lƣu lƣợng bùn thải 0,5 m3/ngày, lƣu lƣợng dòng vào 30 m3/ngày Với thông số tối ƣu bảng sử dụng mô phần mềm Biowin cho kết quản nhƣ sau: Amoni 0,09 mg/l; Nitrat 3,30 mg/l; Nitrit 0,02 mg/l; TKN 3,88 mg/l; TN 7,41 mg/l; TP 0,16 mg/l; TSS 2,9 mg/l; COD 105,9 mg/l; BOD 1,77 mg/l; pH 7,67 91 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn 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 tốn cơng trình xử lí nước thải NXB Xây Dựng, Hà Nội Đào Thị Hồng Lê (2006), Đánh giá khả áp dụng mơ 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, Ngơ Thị Nga (2005), Giáo trình cơng 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 mơ q trình xử lý sinh học công nghệ MBR ứng dụng xử lý nước rỉ rác, Luật văn thạc sỹ, Hà Nội Đặng Xuân Hiển (2012), đề tài “Nghiên cứu xây dựng cơng nghệ tích hợp hóa lý sinh học thích ứng, hiệu quả, an tồn bề vững với môi trƣờng sinh thái để xử lý nƣớc rác bãi chôn lấp tập trung”, Viện Khoa học Công nghệ môi trƣờng – Đại học Bách khoa Hà Nội 10 Sở Tài Nguyên & Môi Trƣờng T.P.Hà Nội (2006), Qui trình cơng nghệ cơng 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 mơ 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 92 Luận văn thạc sỹ Trần Viết Toàn 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 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/07-04-3 18 Viện Cơ học, TT KHCN & CNQG (2001), Báo cáo khảo sát, xây dựng mơ hình, chọn sơ đồ dây chuyền cơng nghệ xử lí thích hợp nước rị rỉ từ bãi chơn 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, Mark van Loosdrecht (2002), Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d, and ASM3, Edited by IWA group on mathematical modelling for design and operation of biological wastewater treatmen, IWA Publishing, London SW1H 0QS-UK 25 S E Jorgensen and R A.Vollenweider (1998), Guidelines of lake management 93 ... công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác nay, luận văn ? ?Nghiên cứu ứng dụng mơ hình lựa chọn chế độ cơng nghệ phù hợp quy trình sinh học ứng dụng xử lý nƣớc rỉ rác? ?? nhằm mục đích tìm hƣớng nghiên cứu xử lý. .. Cơng nghệ kết hợp phƣơng pháp xử lý sinh học - Công nghệ xử lý hỗn hợp (sinh học, hóa lý, hóa học) - Cơng nghệ xử lý có áp dụng phƣơng pháp tiên tiến a) Công nghệ xử lý kết hợp phương pháp sinh học. .. thống xử lý không hoạt động đƣợc b) Công nghệ xử lý hỗn hợp Công nghệ xử lý hỗn hợp đƣợc khảo sát bao gồm: Công nghệ kết hợp sinh học hóa lý, cơng nghệ kết hợp sinh học - hóa học, cơng nghệ kết hợp