Đang tải... (xem toàn văn)
Sử dụng phương pháp mô hình hóa trong nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước rỉ rác của bể UASB gắn vật liệu đêm xơ dừa
VIỆN MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN -*** - TIỂU LUẬN SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC CỦA BỂ UASB GẮN VẬT LIỆU ĐÊM XƠ DỪA Bộ môn: Phương pháp nghiên cứu khoa học GVGD: TS Lê Xuân Hải Học viên: Lê Thị Diệu Linh MSHV : 201320031 Năm 2013 SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC CỦA BỂ UASB GẮN VẬT LIỆU ĐỆM XƠ DỪA SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC CỦA BỂ UASB GẮN VẬT LIỆU ĐỆM XƠ DỪA Lê Thị Diệu Linh Học viên cao học – Viện Môi trường Tài Nguyên TÓM TẮT: Phương pháp mô hình hóa phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thông qua việc xây dựng mô hình thay cho đối tượng cần nghiên cứu Tiểu luận sau phương pháp xây dựng mô hình; ứng dụng phương pháp mô hình hóa hệ thống việc nghiên cứu hiệu xử lý nước rỉ rác bể UASB có vật liệu đệm xơ dừa Giới thiệu Nghiên cứu hiệu xử lý nước rỉ rác bể UASB có gắn vật liệu đệm xơ dừa phương pháp mô hình hóa nhằm hiểu rõ yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy kỵ khí bể UASB; so sánh hiệu xử lý bể UASB có vật liệu đệm có vật liệu đệm xơ dừa Đồng thời nghiên cứu tính khả thi bể UASB cải tiến (gắn thiết bị đệm xơ dừa) xử lý nước rỉ rác Nhận thấy, việc nghiên cứu bể UASB thực tế gặp nhiều khó khăn thời gian để vi sinh thích nghi dài; khó theo dõi yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý, kinh phí đầu tư lớn… Vậy, việc áp dụng phương pháp mô hình hóa hệ thống vào nghiên cứu cho phương án khả thi hơn, đồng thời kết nghiên cứu tin cậy Tiểu luận trình bày việc ứng dụng phương pháp mô hình hóa hệ thống để giải nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước rỉ rác bể UASB gắn vật liệ đệm xơ dừa Phƣơng pháp mô hình hóa nghiên cứu hệ thống Phương pháp mô hình hoá nghiên cứu hệ thống thông qua việc xây dựng mô hình hoạt động Đây phương pháp nhiên cứu hệ thống sử dụng rộng rãi Phương pháp mô hình hoá sử dụng biết rõ yếu tố đầu vào, đầu phép biến đổi bên hệ thống Trong mô hình, hệ thống mô tả thông qua đặc trưng Để mô tả giới thực phức tạp, phải thực nguyên lý chung trừu tượng hoá phần tử quan hệ hệ thống Có thể hiểu cách đơn giản, trừu tượng hoá hình thành cách diễn tả đơn giản dễ hiễu bỏ qua chi tiết có ảnh hưởng nhỏ không ảnh hưởng đến cấu trúc hoạt động hệ thống Học viên: Lê Thị Diệu Linh MSHV: 201320031 Page SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC CỦA BỂ UASB GẮN VẬT LIỆU ĐỆM XƠ DỪA 2.1 Phân loại mô hình Có hai nhóm mô hình để giúp người ta nghiên cứu trình tự nhiên hay nhân tạo gồm : nhóm mô hình đồng dạng nhóm mô hình tương tự a Mô hình đồng dạng không gian : ( Mô hình nhà máy , sơ đồ thành phố, thiết bị , học cụ…) vật thu gọn không gian theo tỷ lệ định để xem xét đồng bộ, tương tác, tương quan…giữa chi tiết tổng thể b Mô hình đồng dạng vật lý :Trong mô hình xảy tượng chất giống hay gần giống với nguyên ( lập lại vụ mưu sát hình , thử tìm đường hình thành sống Trái Đất ) c Mô hình đồng dạng toán học : Dùng hệ thống phương trình tính toán ( thường phải dung đến máy tính ) để lặp lại hay phán đoán kiện, dự báo sản xuất, đánh bắt thuỷ hải sản, lũ lụt, thời tiết, dân số, phát truyển khoa học – công nghệ d Mô hình lý tưởng : Bằng tư lý luận logic toán học, xây dựng hệ thống phương trình toán học để miêu tả kiện , tượng ( vật lý, hoá học, xã hội, tâm lý ) quy lật khống chế chủ yếu, bỏ qua hay bỏ bớt yếu tố phụ ngoại lai làm nhiễu loạn kiện ( mô hình toán rơi tự chân không, hệ thống phương trình Maxwells điện _ từ trường, động học chất điểm …) e Mô hình tương tự (analogie) : tượng khác xa chất vật lý mô tả phương trình ( công thức ) toán điều kiện đơn trị giống Do người ta dung mô hình tương tự để nghiên cứu tượng vật lý khác 2.2 Phƣơng pháp xây dựng mô hình Các bước chính: Quá trình phát triển hệ thống sở xây dựng mô hình thực theo số giai đoạn sau: - Nghiên cứu sơ hệ thống: Giai đoạn tập trung vào việc thu thập thông tin, tài liệu liên quan tới cấu trúc hệ thống hoạt động hệ thống Mô hình xây dựng giai đoạn thường dạng mô hình vật lý Mục tiêu việc xây dựng mô hình ởi giai đoạn để mô tả cách thức thực công việc hệ thống Học viên: Lê Thị Diệu Linh MSHV: 201320031 Page SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC CỦA BỂ UASB GẮN VẬT LIỆU ĐỆM XƠ DỪA - Phân tích hệ thống: Giai đoạn tập trung vào phân tích chi tiết chất hệ thống Các mô hình xây dựng giai đoạn tập trung trả lời câu hỏi: Hệ thống làm Sản phẩm giai đoạn mô hình chức mô hình liệu - Thiết kế hệ thống: Lựa chọn giải pháp cài đặt nhằm thực kết phân tích Có thể coi việc thiết kế hệ thống cài đặt mô hình có sau phân tích, sở dung hoà yêu cầu, ràng buộc điều kiện thực tế Trong công việc nêu trên, xây dựng mô hình coi khâu có ý nghĩa định Chất lượng hệ thống cần xây dựng phụ thuộc hoàn toàn vào chất lượng mô hình Cùng hệ thống thực mục tiêu nghiên cứu khác dẫn tới mô hình mô tả chúng khác Tổng quan trình phân hủy sinh học kỵ khí bể UASB 3.1 Quá trình phân hủy sinh học kỵ khí Quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu trình sinh hóa phức tạp tạo hàng trăm sản phẩm trung gian phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa điều kiện kỵ khí biểu diễn đơn giản sau: Vi sinh vật Chất hữu -> CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S + Tế bào Một cách tổng quát, trình phân hủy kỵ khí xảy theo giai đoạn Hình 1: - Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch hợp chất cao phân tử; - Giai đoạn 2: Acid hóa; - Giai đoạn 3: Acetate hóa; - Giai đoạn 4: Methane hóa Các chất thải hữu chứa nhiều chất hữu cao phân tử proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… giai đoạn thủy phân, cắt mạch tạo thành phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy Các phản ứng thủy phân chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn, chất béo thành acid béo Trong giai đoạn acid hóa, chất hữu đơn giản lại tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 CO2 Các acid béo dễ bay chủ yếu acetic acid, propionic acid lactic acid Bên cạnh đó, CO2 H2, methanol, rượu đơn Học viên: Lê Thị Diệu Linh MSHV: 201320031 Page SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC CỦA BỂ UASB GẮN VẬT LIỆU ĐỆM XƠ DỪA giản khác hình thành trình cắt mạch carbohydrat Vi sinh vật chuyển hóa methane phân hủy số loại chất định CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines CO Các phương trình phản ứng xảy sau: - 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O - 4HCOOH CH4 + 3CO2 + 2H2O - CH3COOH CH4 + CO2 - 4CH3OH 3CH4 + CO2 + 2H2O - 4(CH3)3N + H2O 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3 4% H2 28% 24% Phức chất hữu 76% Acid hữu CH4 52% 20% 72% Acetic acid Quá trình acetate Quá trình thủy phân hóa khử hydro Quá trình methane hóa Hình Quá trình phân hủy kỵ khí 3.2 Cấu tạo bể UASB UASB viết tắc cụm từ Upflow Anearobic Sludge Blanket, tạm dịch bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí UASB thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cao thành phần chất rắn thấp Nồng độ COD đầu vào giới hạn mức 100mg/l, SS>3000mg/l không thích hợp để xử lý UASB UASB trình xử lý sinh học kỵ khí, nước thải phân phối từ lên khống chế vận tốc phù hợp (v ...SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC CỦA BỂ UASB GẮN VẬT LIỆU ĐỆM XƠ DỪA SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ... phương pháp mô hình hóa hệ thống để giải nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước rỉ rác bể UASB gắn vật liệ đệm xơ dừa Phƣơng pháp mô hình hóa nghiên cứu hệ thống Phương pháp mô hình hoá nghiên cứu. .. SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC CỦA BỂ UASB GẮN VẬT LIỆU ĐỆM XƠ DỪA - Thể tích bể V = 80 lít Hình 4: Mô hình bể UASB - Đối với mô hình có vật