Nghiên cứu ứng dụng mô hình tính toán một số chất sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải phục vụ kiểm kê khí nhà kính

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ nguyên tắc kết trình bày luận văn thu thập trình nghiên cứu trung thực, chưa công bố trước Tác giả Đỗ Huyền Trang LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PSG.TS Đặng Xuân Hiển; thầy hỗ trợ, hướng dẫn em, tạo điều kiện thuận lợi vật chất tinh thần suốt trình làm nghiên cứu.Sự tận tình tâm huyết thầy giúp đỡ em hoàn thành tốt nghiên cứu Em xin chân thành cám ơn thầy cô giáo Viện Khoa học & Công nghệ Môi trường - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội dìu dắt em năm học qua, trang bị cho em kiến thức bổ ích để em thực tốt luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn đặc biệt đến gia đình, bạn bè giành nhiều quan tâm, động viên chia sẻ khó khăn em thực nghiên cứu Chính ủng hộ động viên tất người giúp em có động lực hồn thành luận văn cách tốt Em xin trân trọng cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG .ii DANH MỤC HÌNH .iv MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan khí nhà kính 1.1.1 Khái niệm khí nhà kính 1.1.2 Nguồn gây phát thải GHG 1.1.3 Tình hình phát thải GHG 1.2 Tổng quan phát thải GHG từ hệ thống xử lý nước thải 1.2.1 Sự hình thành khí N2O từ q trình xử lý nước thải 10 1.2.2 Sự hình thành khí CO2 từ q trình xử lý nước thải 13 1.2.3 Sự hình thành khí CH4 từ trình xử lý nước thải 13 1.2.4 Các thông số ảnh hưởng đến trình phát tán GHG từ WWTP 14 1.3 Giới thiệu sơ lược mơ hình đánh giá phát thải GHG từ trạm xử lý nước thải 15 Chương TÍNH TỐN PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH 23 2.1 Thiết lập phương trình cân khối lượng chất sinh khối hệ thống xử lý 23 2.1.1 Xử lý s cấp - lắng s 24 2.1.2 Xử lý hiếu h 25 2.2.Thiết lập phương trình h a học hệ số tỉ lượng 30 2.2.1 Phư ng trình hóa học b sinh học hiếu khí 30 2.2.2 Phư ng trình hóa học b sinh học kỵ khí 32 2.3 Thiết lập phương trình tính tốn phát thải GHG 33 2.3.1 Ph t thải O2 xử lý nước thải 33 2.3.2 Ph t thải N2O xử lý nước thải 37 2.3.2.1 Ph t thải trực tiếp từ nhà m y xử lý nước thải 38 2.3.2.2 Ph t thải gi n tiếp nước thải ng HTXL 38 2.3.3 Ph t thải H4 xử lý nước thải 39 2.4 Sử dụng cơng thức tính toán phát thải GHG 41 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Kết tính tốn trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên 42 3.1.1 Thông tin chung trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên 42 3.1.2 Thông số đầu vào đầu trạm xử lý nước thải Vĩnh n 43 3.2 Tính tốn giá trị thông số động học 45 3.2.1 Tính tốn tuổi bùn 45 3.2.2 Tính hệ số đ ng học nhiệt đ thực tế 45 3.3 Tính tốn tốc độ khử BOD SS bể lắng sơ cấp 46 3.4 Tính tốn phát thải CO2 47 3.4.1 Tính nồng đ c chất 47 3.4.2 Tính sinh khối phân hủy hợp chất hữu c 49 3.4.3 Tính NOY 49 3.4.4 Tính sinh khối phân hủy hợp chất hữu c chứa nit 51 3.4.5 Tính tốn phát thải CO2 trực tiếp 51 3.4.6 Tính tốn phát thải CO2 gián tiếp 53 3.5 Tính tốn phát thải N2O từ nguồn trực tiếp gián tiếp 55 3.6 Tính tốn phát thải CH4 .57 3.7 Dự báo phát thải GHG trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên đến năm 2020 Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 67 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ASM : Mô hình bùn hoạt tính (Activated Sludge Model) GWP : Tiềm ấm lên toàn cầu (Global Warming Potential) IAWQ : Tổ chức chất lượng nước quốc tế (International Asociation of Water Quality) IPCC : Ủy ban liên phủ Biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change) GHG : Khí nhà kính (Greenhouse gases) EPA : quan ảo vệ môi trường Hoa Kỳ (United States Environmental Protection Agency) XLNT : Xử lý nước thải WWTP: Nhà máy xử lý nước thải (Wastewater treatment plant) i DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hệ số GWP m t số khí nhà nh n hình [13] Bảng 1.2: Phát thải GHG năm 2010 lĩnh vực chất thải Bảng 2.1: Hệ số phát thải phư ng ph p tạo điện khác (gCO2/kwh) 34 Bảng 2.2: Bảng hệ số phát thải khí CO2 CH4 34 Bảng 2.3: Bảng tra khu vực sản xuất theo khu vực ân cư 39 Bảng 2.4: Bảng tra hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt 40 Bảng 2.5: Bảng tra lượng CH4 sinh tối đa hệ thống xử lý nước thải 40 Bảng 2.6: Bảng tải lượng ô nhiễm c c nước giới 41 Bảng 2.7: Cơng thức sử dụng đ tính tốn phát thải GHG 41 Bảng 3.1: Thông tin chung trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên 42 Bảng 3.2: Thông số đầu vào đầu 44 Bảng 3.3: Bảng tính toán tuổi bùn 45 Bảng 3.4: Bảng hệ số đ ng học vi khuẩn tự ưỡng dị ưỡng vi khuẩn tiêu thụ c chất nước thải sinh hoạt q trình bùn hoạt tính 45 Bảng 3.5: Bảng hệ số hoạt đ ng nhiệt đ 46 Bảng 3.6: Hệ số đ ng học nhiệt đ thực tế 46 Bảng 3.7: Bảng hiệu suất khử BOD, TSS tỷ lệ VSS/TSS 46 Bảng 3.8: Bảng tính tốn tốc đ khử BOD SS b lắng s cấp 46 Bảng 3.9: Bảng kết tính toán 48 Bảng 3.10: Bảng tính tốn nồng đ c chất dòng 48 Bảng 3.11: Bảng tính tốn nồng đ c chất dòng vào 48 Bảng 3.12: Bảng kết tính tốn phân hủy BOD 49 Bảng 3.13: Bảng kết tính tốn NOY 50 Bảng 3.14: Bảng kết thử NOY 50 Bảng 3.15: Bảng kết tính sinh khối phân hủy hợp chất hữu c chứa nit 51 ii Bảng 3.16: Kết tính sinh khối tạo 51 Bảng 3.17: Kết tính tốn phát thải CO2 phân hủy hợp chất hữu c 52 Bảng 3.18: Kết tính tốn phát thải CO2 từ phân hủy n i bào 52 Bảng 3.19: Kết phát thải CO2 trực tiếp 53 Bảng 3.20: Kết tính tốn phát thải CO2 từ BOD dịng 54 Bảng 3.21: Kết tính tốn phát thải CO2 từ bùn chơn lấp 54 Bảng 3.22: Kết tính toán phát thải CO2 từ phân hủy bùn 54 Bảng 3.23: Phát thải gián tiếp CO2 từ BOD dịng ra, bùn chơn lấp phân hủy bùn 55 Bảng 3.24: Kết tính phát thải N2O trực tiếp 56 Bảng 3.25: Kết tính phát thải N2O gián tiếp 56 Bảng 3.26: Kết tính phát thải CH4 58 Bảng 3.27: Kết tính tốn phát thải GHG 59 Bảng 3.28: So sánh kết tính tốn với thơng số đầu vàoError! Bookmark not defined Bảng 3.29: Dân số c cấu dân số thành phố Vĩnh Yên 2006 -2009 61 Bảng 3.30: Dân số thành phố Vĩnh Yên đến năm 2020 ứng với r = 2% 61 Bảng 3.31: Dự báo phát thải CO2 trạm xử lý nước thải 61 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: S đồ phát sinh GHG từ trình xử lý nước thải sinh hoạt [6] 10 Hình 1.2: hu ỳ nit vi sinh vật [13] 11 Hình 1.3: chế hình thành khí CH4 q trình xử lý kỵ khí 14 Hình 1: S đồ bi u diễn cân vật chất hệ thống XLNT 24 Hình 2.2: Qu trình tạo n xử lý sinh học nước thải iv ng 35 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm qua, vấn đề iến đổi h hậu ( ĐKH) ấm lên toàn cầu m t vấn đề gây tranh cãi ịch liệt c ng đồng hoa học Nhưng ý iến thống chung c c nhà hoa học ấm lên toàn cầu có thật có nguyên nhân o hoạt đ ng người Sự ấm lên tồn cầu có m t t c đ ng có th đo hành tinh lúc M t t c đ ng tức thời rõ ràng ấm lên toàn cầu gia tăng nhiệt đ hắp giới, nhiệt đ trung bình Tr i Đất tăng thêm 0,74oC vòng 100 năm qua, đặc biệt gia tăng th rõ giai đoạn 50 năm trở lại So với năm giai đoạn tiền công nghiệp, nồng đ khí CO2, CH4, N2O tăng lên tư ng ứng 35,4%; 125% 18% [11] Các nghiên cứu Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi trường dựa kịch ĐKH phạm vi tồn cầu khu vực Đơng Nam Á cho thấy: Nhiệt đ Việt Nam tăng hoảng - 2o vào năm 2020 1,5 2,5o vào năm 2070, thời kỳ có nhiệt đ tăng nhanh năm c c th ng 3, 5[12] Đứng trước bối cảnh vậy, vào ngày 09/05/1992 ĐKH Liên hiệp quốc (UNF ông ước khung ) ký kết nhằm mục tiêu ổn định nồng đ khí nhà kính khí quy n mức có th ngăn ngừa can thiệp nguy hi m người hệ thống khí hậu Tháng 12/1997 Nghị định thư Kyoto ý ết đưa cam ết giảm lượng phát thải khí nhà kính thấp h n mức phát thải so với năm 1990 Bên cạnh nguồn phát sinh khí nhà kính tự nhiên núi lửa, cháy rừng, phân hủy chất hữu c … hay c c nguồn nhân tạo hoạt đ ng cơng nghiệp, nơng nghiệp, đốt nhiên liệu hoạt đ ng xử lý nước thải coi m t nguồn đóng góp h nhà nh o phát sinh loại khí CO2, N2O, CH4 từ việc sử dụng lượng (điện, nhiệt…), tiêu thụ hóa chất từ phản ứng hóa sinh học 3.4.6 Tính tốn phát thải CO2 gián tiếp a Tính CO2 phát thải gián tiếp từ BOD dịng CO2 phát thải gián tiếp từ BOD dòng tính theo cơng thức (2.32): PCO2, BOD dong (gCO2/ngày) = 0,986 * BODdongra *Qi Kết tính tốn th Bảng 3.20 Bảng 3.20: Kết tính tốn phát thải CO2 từ BOD dịng Năm Qi BOD PCO2, BOD dong PCO2, BOD dong Tổng PCO2, BOD 2014 (m3/ngày) dòng (gCO2/ngày) (kg CO2/ngày) dong (tấnCO2/năm) (mg/l) 5.000 50 246.500 246,5 89,97 b Tính CO2 phát thải gián tiếp từ bùn chôn lấp CO2 phát thải gián tiếp từ bùn chơn lấp tính theo công thức (2.33): PCO2, chonlapchatran (kg CO2/ngày) = 10 kg CO2/tấn chất thải * tổng chất thải rắn hô Kết tính tốn th Bảng 3.21 Bảng 3.21: Kết tính tốn phát thải CO2 từ bùn chôn lấp Năm 2014 Tổng chất rắn khô PCO2,chonlapchatran PCO2,chonlapchatran (tấn CO2/năm) (kg CO2/năm) (tấn CO2/năm) 160 1.600 1,6 c Tính CO2 phát thải gián tiếp từ phân hủy bùn CO2 phát thải gián tiếp từ phân hủy bùn tính theo cơng thức (2.36): PCO2,phanhuybunhoattinhgiantiep(gCO2/ngày)=PCO2, bunsinhhocconlai +23* PCH4, bunsinhhocconlai Kết tính tốn th Bảng 3.22 Bảng 3.22: Kết tính tốn phát thải CO2 từ phân hủy bùn Năm Psinh khối A = Psinh khối Chôn lấp (g/năm) 2014 (kg/năm) (gVSS/năm) B = 5%*A C = 0,8*B 343.363 343.363.103 1,71.107 1,37.107 54 n phân hủ (gVSS/năm) Năm 2014 PCO2, PCO2 bunsinhhocconlai bunsinhhocconlai (gCO2/năm) (tấn CO2/năm) D = 0,58*C 7,9.10 PCH4,bunsinhhocconlai (g CO2/năm) E = 0,35*C PCH4 (tấn CO2/năm) PCO2,phanhuybu nhoattinhgiantiep (tấn CO2/năm) 7,9 4,79.10 4,79 118,07 Phát thải CO2 gián tiếp từ BOD dịng ra, bùn chơn lấp phân hủy bùn tổng hợp Bảng 3.23 Bảng 3.23: Phát thải gián tiếp CO2 từ BOD dịng ra, bùn chơn lấp phân hủy bùn Năm 2014 Tổng PCO2, BOD PCO2, PCO2, dong chonlapchatran phanhuybunhoattinhgiantiep (tấn CO2/năm) (tấn CO2/năm) 89,97 1,6 Tổng CO2 (tấn CO2/năm) (tấnCO2/năm) 209,64 118,07 Nhận xét: - Tổng phát thải CO2 gián tiếp từ hoạt đ ng xử lý nước thải trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên 209,64 tấn/năm - Đóng góp ph t thải lớn phát thải CO2 gián tiếp từ phân hủy bùn, chiếm 56,32% Do vậy, đ nh giá phát thải GHG từ nguồn n i vi chưa đủ bùn chất hữu c tiếp tục phân hủy GHG tiếp tục phát sinh 3.5 Tính tốn phát thải N2O từ nguồn trực tiếp gián tiếp Ph t thải N2O có th xảy với tư c ch ph t thải trực tiếp từ c c qu trình xử lý o qu trình nitrat nitrat ph t thải gi n tiếp từ nước thải đến mơi trường tiếp nhận ên ngồi hệ thống xử lý (IP ,2006) tính tốn theo cơng thức (2.38) (2.39) EN2O, tructiep (kg N2O/năm) = Wpop * EF1 * CF EN2O,gian tiep (kg N2O/năm) = [(P*NPfrac * F * Wpop) - Nitww- Nitbun] * EF2*44/28 Kết tính tốn phát thải N2O trực tiếp th Bảng 3.24 55 ng Bảng 3.24: Kết tính phát thải N2O trực tiếp Năm 2014 Năm 2014 EF1 CF Wpop (người) EN2O, tructiep (g N2O/năm) 3,2 1,14 152.081 554.791 EN2O, tructiep EN2O, tructiep Tấn CO2/năm = 296*N2O (kg N2O/năm) (tấn N2O/năm) (tấn CO2.eq/năm) 554,791 0,56 165,76 Nhận xét: - Phát thải N2O trực tiếp từ hoạt đ ng xử lý nước thải trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên 165,76 tấn/năm - Nhà máy xử lý nước thải Vĩnh Yên hạn chế việc thải hợp chất nit có hại cho mơi trường cách sử dụng vi khuẩn đ chuy n hóa chất thành nitrat thành N2 Vi khuẩn môi trường có sử dụng hợp chất nit đ tạo N2O (có t c đ ng làm nóng khí quy n gấp 296 lần so với CO2) Do vậy, cần nghiên cứu quy trình loại bỏ nit h c đ ngăn ngừa khả tạo thành N2O Kết tính toán phát thải N2O gián tiếp th Bảng 3.25 Bảng 3.25: Kết tính phát thải N2O gián tiếp Năm 2014 Psinh khoi (gVSS/ngày) M a đông 548104,64 Mùa hè Năm 2014 Psinh khối trung bình (g/ngày) Psinh khối trung bình (kg/năm) Trung bình Nitbun (kg/năm) 538434,1 1.086.538,74 396.586 47.590 EF2 Pro, NPfra kg/người.năm 0,01 Năm 2014 CF 1,14 38 0,16 F 1,14 Nitww Nitww (g/năm) (kg/năm) 353.049 353 Nitbun(kg/năm) EN2O, gianctiep (kg N2O/năm) EN2O, giantiep (tấn N2O/năm) Tấn CO2.eq/năm = 296*N2O 47.590 15.811 15,81 4.679 56 Nhận xét: - Phát thải N2O gián tiếp từ hoạt đ ng xử lý nước thải trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên 4.679 CO2.eq/năm - Phát thải N2O gián tiếp chiếm 96,57% hợp chất nit tiếp tục phân hủy nguồn ngoại vi nên GHG tiếp tục phát sinh 3.6 Tính tốn phát thải CH4 - Tính tốn hệ số phát thải CH4 nước thải sinh hoạt theo công thức (2.41): EFj = Bo*MCFj Bo = 0,6 kg CH4/kg BOD (Tra bảng 2.5); j: nhà máy xử lý nước thải tập trung; Chọn MCFj = 0,1 (Tra bảng 2.4) EFj = 0,6*0,1 = 0,06 (kg CH4/kg BOD) - Tính tốn tổng hàm lượng hữu c có nước thải sinh hoạt theo công thức (2.42): TOW= P*BOD*0,001*I*365 P: số dân TP Vĩnh Yên (năm 2014) 152.801 (người); BOD: tải lượng BOD m t người năm 40 g/người/ngày (tra bảng 2.6); 0,001: quy đổi từ gam BOD sang kg BOD; I: hệ số hiệu chỉnh BOD (chọn hệ số mặc định I = 1,00); 365: Số ngày làm việc thực tế trạm xử lý nước thải (ngày) TOW= 152.801*40*0,001*1*365 = 2.230.894 (kg BOD/năm) - Tính lượng CH4 tạo trình xử lý nước thải sinh hoạt theo công thức (2.40): ECH4 = [∑i,j(Ui*Tij*EFj)]*(TOW- S) - R ECH4: tải lượng phát thải khí CH4 từ q trình xử lý nước thải sinh hoạt (kg/ngày); TOW: tổng hàm lượng hữu c nước thải sinh hoạt = 2.230.894 kg BOD/năm; 57 i: thành thị có thu nhập thấp; Tij: chọn Tij = 0,03 (tra ảng 2.3); Ui: khu thị có thu nhập thấp Ui = 0,29 (tra ảng 2.3); S = (Khơng có ng n tuần hoàn trở lại); Hệ số ph t thải H4: EFj = 0,06 (kg CH4/kg BOD); Không tận thu h iogas: R = Bảng 3.26: Kết tính phát thải CH4 Năm Ui Tij 2014 0,29 Năm 2014 EFj TOW (kg CH4/kg BOD) (kg O /năm) 0,06 2.230.894 0,03 ECH4 (kg/năm) 1164,53 ECH4 ECH4 Tấn CO2.eq/năm (kg CH4/năm) (tấn CH4/năm) = 23*CH4 1164,53 1,16 26,68 Từ bảng kết 3.26 ta thấy: Phát thải CH4 từ trạm xr lý nước thải Vĩnh Yên 26,68 tấn/năm, lượng phát thải hông đ ng so với tổng phát thải GHG khác Kết tính tốn phát thải GHG tổng hợp Bảng 3.27 58 Bảng 3.27: Kết tính toán phát thải GHG Năm Phát thải CO2 Phát thải Phát thải GHG từ Chôn lấp Phân hủ Phát thải gián Phát thải Tổng cộng (tấn 2014 trực tiếp từ CO2 trực trực tiếp phân hủ bùn bùn gián tiếp N2O (tấn CH4 CO2.eq/năm) phân hủ hợp tiếp từ phân N2O (tấn BOD (tấn/năm) tiếp (tấn CO2.eq/năm) (tấn chất hữu hủ nội bào CO2.eq/năm) lại (tấn/năm) (tấn/năm) 90,16 195,64 Ph t thải CO2/năm) CO2.eq/ (tấn/năm) năm) 165,76 26,68 478,24 trực tiếp Ph t thải 89,97 1,6 118,07 4.679 4888,64 gi n tiếp Tổng 5439,88 c ng Tổng phát thải GHG trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên năm 2014 5366,88 Trong ph t thải CO2 trực tiếp 285,8 tấn/năm, ph t thải CO2 gián tiếp 209,64 tấn/năm Ph t thải N2O trực tiếp 165,76 CO2.eq/năm ph t thải gián tiếp 4.679 CO2.eq/năm Ph t thải CH4 26,68 CO2.eq/năm 59 Tổng phát thải CO2 trực tiếp gián tiếp 459,44 tấn/năm, ph t thải CH4 26,68 tấn/năm So s nh ết tính tốn cuối với thông số đầu vào th bẳng 3.28 Bảng 3.28: So sánh kết tính tốn với thơng số đầu vào Thơng số đầu vào Kết tính tốn BOD Qo BOD BOD Phát thải CO2 Phát thải CH4 (mg/l) (m3/ngày) (g/ngày) (tấn/năm) (tấn/năm) (tân/năm) 279,17 5000 1395,850 509,48 495,44 26,68 Tổng: 509 48 tấn/năm Tổng: 522 12 tấn/năm Kết tính tốn cuối có C – CO2 C – CH4 522,12 tấn/năm, cao h n – vào 509,48 tấn/năm Nguyên nhân o c c cơng thức tính tốn phát thải CO2 gián tiếp, hệ số chọn cao Phần chôn lấp chọn 5% lượng sinh khối; bùn phân hủy khoảng (75-80%) chọn 80% phần chôn lấp; PCO2bunsinhhocconlai 58% bùn phân hủy 3.7 Dự báo phát thải GHG trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên đến năm 2020 Theo số liệu năm 2014, dân số thành phố Vĩnh Yên 152.081 người [5] Sử dụng mơ hình Euler cải tiến đ dự báo tốc đ gia tăng ân số từ 2020 N*i+1 = Ni + r*Ni*Δt Trong đó: Ni: Số ân an đầu (người); N*i+1: Số ân sau năm (người); r: Tốc đ tăng trưởng (2%/năm); Δt: Thời gian (năm) Dân số Thành phố Vĩnh Yên từ năm 2006 đến năm 2009 tổng hợp Bảng 3.19 Từ bảng số liệu cho thấy tỉ lệ tăng ân số trung ình hàng năm 2% 60 Bảng 3.29: Dân số cấu dân số thành phố Vĩnh Yên 2006 -2009 Dân Đơn vị Năm 2006 Năm 2007 Năm 2008 Năm 2009 Năm 2010 Tỉ lệ tăng dân số (%/năm) Người 92999 93616 94010 94883 95519 0,02 số trung bình [ guồn i n giám thống k tỉnh Vĩnh Phúc 200 , tr -33] Với tỉ lệ tăng ân số trung ình hàng năm 2% ( ao gồm tăng ân số tự nhiên tăng ân số c học) Sử dụng mơ hình Euler cải tiến đ dự báo tốc đ gia tăng ân số từ 2020, dân số toàn thành phố thay đổi từ 152.081 năm 2014 năm 2020 Bảng 3.29 Bảng 3.30: Dân số thành phố Vĩnh Yên đến năm 2020 ứng với r = 2% Năm R Ni ân số 2014 152.081 155.122 2015 155.122 158224 2016 158224 161388 2017 161388 164615 2018 164615 167907 2019 167907 171065 2020 171065 174486 Với dân số 174.486 người, công suất trạm xử lý cần nâng lên đạt 6.000 m3/ngày Sử dụng hệ số phát thải Bảng 3.19, có th dự báo phát thải CO2 từ trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên năm 2020 sau: Bảng 3.31: Dự báo phát thải CO2 trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên năm 2020 Qo Nồng độ phát Tổng CO2 Tổng CO2 trực tiếp (m3/ngày) thải (kg/m3) (kg/ngày) (tấn/năm) M a đông 6.000 0,0778 466,8 Mùa hè 6.000 0,0774 464,4 Năm 2014 61 339,89 Trên c sở kịch tăng ân số thành phố Vĩnh Yên năm 2020 174.486 người, dự báo phát thải CO2 trực tiếp 339,89 tấn/năm, tăng 15,9% so với năm 2014 62 KẾT LUẬN Thực trạng ô nhiễm môi trường lo lắng chung tồn nhân loại mà khơng riêng quốc gia giới Bảo vệ môi trường, giảm phát thải GHG m t vấn đề quan tâm hàng đầu Từ kết nghiên cứu ki m kê khí nhà kính (CH4, CO2, N2O) nghiên cứu thiết lập cơng thức tính tốn phát thải GHG từ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt gồm: Tính tốn phát thải khí CO2 trực tiếp từ q trình phân hủy carbonaceous nitrogeous từ phân hủy n i ào, đồng thời phát thải gián tiếp từ BOD dòng ra, phân hủy bùn chơn lấp bùn; Tính tốn phát thải khí N2O trực tiếp từ c c qu trình xử lý o qu trình nitrat nitrat ph t thải gi n tiếp từ nước thải ng đến mơi trường tiếp nhận ên ngồi hệ thống xử lý Dựa c sở lý thuyết, nghiên cứu hệ thống c c phư ng trình cân khối lượng c chất sinh khối hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, c c phư ng trình hóa học hệ số tỷ lượng Dựa vào số liệu thu thập trạm xử lý nước thải Vĩnh Yên, nghiên cứu t nh to n phát thải GHG từ công thức xây dựng Tổng phát thải GHG từ trình xử lý nước thải sinh hoạt 5546,32 CO2.eq/năm trường hợp hệ thống hoạt đ ng ổn định Khi hệ thống xử lý nước thải vận hành trạng th i đ ng cần phải tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố lên phát thải GHG toàn hệ thống 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO B Tài nguyên Môi trường (2014), Báo cáo lần thứ Việt Nam cho Công ước khung Liên hiệp quốc biến đổi khí hậu NXB Tài ngun - Mơi trường Bản đồ Việt Nam ani Shaha a i M (2009), “Impact of process esign on greenhouse gas generation y wastewater treatment plants”, Water Research 43, 2679- 2678 a ir F.Y, Stenstrom M.K (2005) “Greenhousegas pro uction: A comparision between aerobic and anaerobic wastewater treatment technology”, Water Research 39: 4197-4203 Lê Văn t (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ v photpho, NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà N i Cục thống kê tỉnh Vĩnh Phúc (2015), Niên giám thống kê tỉnh Vĩnh Phúc năm 2014, NXB Thống kê leemput O (1998), “Su soils: chemo – and biological denitrification, N2O and N2 emissions”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 187- 194 olliver S (2000), “Pro uction of nitrogen oxi e an initrogen y autotrophic acteria”, Biotechnology Advances, 219- 232 Diksha Gupta, Singh S.K (2012) Greenhouse gas emission from wastewater treatment plants: a case study of Noida, Delhi Technological University EPA (2010) Greenhouse Gas Emissions Estimation Methodologies for Biogenic Emissions from Selected Source Categories: Solid Waste Disposal Wastewater Treatment Ethanol Fermentation 10 Henze Mogens, Wilii Gujer, Takashi Mino, Mark van Loosdrecht (2000) Activated Sludge Models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3, IWA Publishing 11 Hiatt W.C, Grady C.P (2008) An Updated Process Model for Carbon Oxidation, Nitrifcation, and Denitrification, Water Environmental Research 64 12 IPCC (2007), Climate Change 2007: Physical Science Basis, Cambridge University Press 13 IPCC (2001), Climate Change 2001: The Sciencetific Basis, Cambridge University Press 14 IPCC (2006), Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Cambridge University Press 15 Jetten M.S (2008), “ The micro ial nitrogen cycle”, Environmental Microbiology, pp 2903- 2909 16 John R Dormand (1996), Numerical Methods for Differential Equations: A Computational Approach, CRC Press 17 Kampschreur M.J (2009), “Nitrous oxi e emission uring wastewater treatment”, Water Research 43, 4093- 4103 18 Laura Snip (2010), Quantifying the greenhouse gas emissions of wastewater treatment plants, Wageningen University, Netherlands 19 Margarita P., L G Scarlette (2007), Application of strategies for sanitation management in wastewater treatment plants in order to control greenhouse gas emissions, Journal of Environmental Management 20 Metcalf & Eddy (2003), Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, McGraw Hill 21 Monteith H.D, Sahely H.R, MacLean H.L, agley D.M (2005), “A rational procedure for estimation of greenhouse gas emissions from municipal wastewater treatment plants”, Water Research 77, 390-403 22 Nippon Koei Co.Ltd (2009), Dựán hệ thống thoát nước xử lý nước thải thành phố Vĩnh Y n 23 Omi Ashrafi (2012), “Application of ynamic mo els to estimate greenhouse gas emission by wastewater treatment plants of the pulp and paper in ustry”, Environmental Science and Poluttion Research, pp 1858- 1869 65 24 Rittmann B.E (2001), Environmental Biotechnology: Principles and Applications, McGraw Hill 25 Rossle W.H (2001), “A review of characterisation requirements for in-line prefermenters”, Water SA 26 Nguyễn Thị Thùy Trang (2014), Đánh giá hiệu hoạt động số trạm xử lý nước thải sinh hoạt v đề xuất biện pháp để nâng cao hiệu hoạt động, Trường Đại học Thủy Lợi 27 United States Environmental Protection Agency (2006), Global anthropogenic nonCO2 greenhouse gas emissions: 1990 to 2020, Washhington D.C: US – EPA 28 Yingyu Law, Liu Ye (2011), Nitrous oxide emissions from wastwater treatment processes, Advanced Water Management Centre, The University of Queensland, Austrialia 66 PHỤ LỤC THƠNG SỐ DỮ LIỆU Bảng thơng số nhà máy xử lý Thông số đầu vào Thông số đầu Năm 2014 (Theo QCVN 14:2008) BOD SS TKNi BOD SS TKNe (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Mùa Tháng 11 333 618 67 50 100 40 đông Tháng 12 296 632 56 50 100 40 Tháng 310 632 78 50 100 40 Tháng 258 690 69 50 100 40 Tháng 238 666 62 50 100 40 Tháng 223 621 69 50 100 40 276,33 643,17 66,83 50 100 40 Tháng 244 562 56 50 100 40 Tháng 259 635 69 50 100 40 Tháng 274 564 72 50 100 40 Tháng 302 623 49 50 100 40 Tháng 304 654 57 50 100 40 Tháng 10 309 619 68 50 100 40 Trung bình 282 609,50 61,83 50 100 40 Trung bình Mùa hè 67 Bảng hiệu suất khử BOD, TSS tỉ lệ VSS/TSS Thông số Tốc đ OD Tốc đ TSS Giá trị lắng s cấp 50% lắng s cấp VSS/TSS ( ng vào lắng s cấp) VSS/TSS ( ng lắng s cấp) Thời gian lưu nước hiếu h 60% Henze et al, 2004 0,5 Henze et al, 2004 0,85 8h Bảng giá trị nhiệt độ Nhiệt độ M a đông Mùa hè Năm 2014 (oC) Tháng 11 22,5 Tháng 12 17,5 Tháng 16,0 Tháng 17,2 Tháng 21,5 Tháng 26,7 Trung bình 19,23 Tháng 32,5 Tháng 33,5 Tháng 33,0 Tháng 28,9 Tháng 27,8 Tháng 10 25,6 Trung bình 30,22 68 ... thải GHG từ hệ thống xử lý nước thải Thành phần GHG sinh hệ thống xử lý nước thải phụ thu c vào tính chất nước thải cần xử lý công nghệ áp dụng Với xu hướng trạm xử lý nước thải thường sử dụng phư... khí Nghiên cứu giới hạn phạm vi tính tốn phát thải khí nhà kính từ q trình xử lý nước thải sinh hoạt, cụ th phát thải trực tiếp gián tiếp khí nhà kính từ hệ thống xử lý Phương pháp nghiên cứu. .. thập từ số liệu hoạt đ ng trạm xử lý nước thải sinh hoạt Hệ số phát thải phần lớn sử dụng hệ số mặc định tài liệu hướng dẫn ki m kê IPCC 22 Chương TÍNH TỐN PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TỪ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC