Nghiên cứu mô hình hóa một số quá trình xử lý sinh học của công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước rỉ rác

Nghiên cứu đã xây dựng mô hình toán học để mô phỏng một số quá trình sinh học diễn ra trong hệ thống MBBR (Moving Bed Biofilme Reactor), trong đó tập trung vào các quá trình loại bỏ COD và xử lý nitơ trong nước rỉ rác. Nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở phát triển các phương trình toán học được sử dụng để mô tả các quá trình bùn hoạt tính và các quá trình màng sinh học biofilm dựa trên nguyên lý ASM 1 và ASM 3 (Active Sludge Model) và các điều kiện thực tế nước rỉ rác của Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu mô hình hóa một số quá trình xử lý sinh học của công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước rỉ rác NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nNgày nhận bài: 14/01/2022 nNgày sửa bài: 17/02/2022 nNgày chấp nhận đăng: 07/3/2022 Nghiên cứu mô hình hóa một số quá trình   xử lý sinh học của công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước rỉ rác Modeling some biological processes of MBBR technology applying for treatment of landfill leachate > ĐỖ THỊ HỒNG DUNG1,2, PGS.TS ĐẶNG XUÂN HIỂN1,* 1 Viện KHCN MT, Đại học Bách khoa Hà Nội 2 Viện MTNN, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam; *Emai: hien.dangxuan@hust.edu.vn TÓM TẮT ABSTRACT Nghiên cứu đã xây dựng mô hình toán học để mô phỏng một số quá The research has built a mathematical model to simulate some trình sinh học diễn ra trong hệ thống MBBR (Moving Bed Biofilme biological processes taking place in the MBBR (Moving Bed Biofilme Reactor), trong đó tập trung vào các quá trình loại bỏ COD và xử lý Reactor) system, which focuses on the COD removal and nitrogen nitơ trong nước rỉ rác. Nghiên cứu được thực hiện trên cơ sở phát treatment processes in landfill leachate. The study was carried out on triển các phương trình toán học được sử dụng để mô tả các quá the basis of developing mathematical equations used to describe trình bùn hoạt tính và các quá trình màng sinh học biofilm dựa activated sludge processes and biofilm biofilm processes based on the trên nguyên lý ASM 1 và ASM 3 (Active Sludge Model) và các điều principles of ASM 1 and ASM 3 (Active Sludge Model) and ASM 3 (Active kiện thực tế nước rỉ rác của Việt Nam. Hệ phương trình thu nhận Sludge Model) and actual conditions of landfill leachate in Vietnam. The biểu thị sự tham gia của 15 cấu tử vào 19 quá trình sinh học xảy ra system of obtained equations represents the participation of 15 trong hệ thống xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ AO-MBBR. Hệ components in 19 biological processes occurring in the leachate phương trình được giải số bằng thuật toán Runge- Kutta bậc 4 và treatment system by AO-MBBR technology. The system of equations is được code số bằng ngôn ngữ lập trình Matlab. numerically solved by the 4th order Runge-Kutta algorithm and Nghiên cứu cũng đã xác định độ nhạy cục bộ để hiệu chỉnh đưa ra numerically coded in the Matlab programming language. các thông số động học phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam. The study also determined the local sensitivity to calibrate to give the Kết quả tính toán của mô hình đã được so sánh với các bộ số liệu kinematic parameters suitable for the actual conditions in Vietnam. thực nghiệm cho thấy sai số thấp, đặc biệt với các mốc thời gian The calculated results of the model have been compared with dài như 33 giờ, 48 giờ cho sai số từ 0,26% - 0,29% đối với COD và experimental data sets, showing low errors, especially with long time 1,53% - 3,26% đối với NH4+. Kết quả thử nghiệm với bộ thông số points such as 33 hours, 48 hours, with errors ranging from 0.26% -0.29 của tác giả Giorgio Mannina và các cộng sự, 2011 cho thấy sai số % for COD and 1.53% -3.26% for NH4+. Experimental results with the set lớn nhất giữa kết quả mô phỏng và số liệu đo đạc đối với thông số of parameters of author Giorgio Mannina et al., 2011 show that the largest COD là 10%. Các kết quả tính toán cho thông số khác khác đều cho error between simulation results and measured data for COD parameter sai số 1. GIỚI THIỆU phương trình trên phần mềm MATLAB để giải các phương trình toán Mô hình hóa và mô phỏng là một công cụ quan trọng trong thiết kế học được xây dựng. và vận hành hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ bùn hoạt tính. Tuy (iii) Phương pháp thực nghiệm: tiến hành thực nghiệm trên hệ nhiên, việc mô phỏng các hệ thống liên quan đến MBBR vẫn còn là vấn đề thống AO-MBBR thực quy mô phòng thí nghiệm. khó khăn do độ phức tạp của mô hình, các tham số quan trọng trong mô (iv) Phương pháp phân tích: phân tích COD theo TCVN 6491:1999: hình thường không được xác định [1; 2; 3; 4]. Các nghiên cứu mô phỏng Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy hóa hóa học. Phân tích NH4+, các quá trình sinh học trong hệ thống xử lý bằng MBBR hiện nay được tạo NO2- theo Hướng dẫn thực nghiệm 02 và 05 của Viện Khoa học Công thành từ hai mô hình con khác nhau để mô phỏng sinh khối cố định và lơ nghệ môi trường, Đại học Bách khoa Hà Nội. lửng. Sinh khối lơ lửng được mô phỏng theo mô hình ASM 1, ...