BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI *** NGUYỄN ĐÌNH MÃI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ADM1 VÀ ASM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ DỄ PHÂN HỦY SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS TRỊNH THÀNH LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu ứng dụng mô hình ADM1 ASM xử lý nước thải chứa hàm lượng chất hữu dễ phân hủy sinh học” hoàn thành sau thời thời gian làm việc nghiệm túc, với nỗ lực nghiên cứu, học hỏi thân hướng dẫn tận tình, mang tính khoa học cao thầy giáo Trịnh Thành – Viện khoa học công nghệ môi trường – Đại học bách khoa Hà Nội Những kết trình bày luận văn trung thực rõ ràng Tôi xin chịu trách nhiệm trước Viện Nhà trường luận văn Học viên Nguyễn Đình Mãi LỜI CẢM ƠN i Lời muốn gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Trịnh Thành, người dành nhiều thời gian để định hướng hướng dẫn tận tình suốt trình thực Xin chân thành cảm ơn Viện đào tạo sau đại học, Viện Khoa học Công nghệ môi trường tạo điều kiện tốt để học viên hoàn thành chương trình cao học Tôi muốn nói lời cảm ơnđến cán công nhân Nhà máy xử lý nước thải Kim Liên – Xí nghiệp xử lý nước thải – Công ty thoát nước Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ trình thực tập nhà máy Tôi không quên gia đình, người thân bạn bè công ty làm việc động viên giúp đỡ để có động lực học tập hoàn thành chương trình cao học Tuy nhiên, luận văn không đạt mục tiêu mà thầy giáo hướng dẫn thân người thực đặt ban đầu tự xây dựng chương trình tính toán Để thực điều thân phải nỗ lực bổi dưỡng thêm nhiều kiến thức tiếp tục theo đuổi trình Học viên Nguyễn Đình Mãi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT ASMs ASM1 – – Activated Sludgle Models (Mô hình bùn hoạt tính) Activated Sludgle Model No.1 (Mô hình bùn hoạt tính số1) ii ASM2 ASM2d – Activated Sludgle Model No.2 (Mô hình bùn hoạt tính số 2) – ActivatedSludgle Model No.2_deni (Mô hình bùn hoạt tính số có khử nitơrát PAO) ASM3 – Activated Sludgle Model No.3 (Mô hình bùn hoạt tính số 3) ASIM – Activeted Sludge SIMulation Programe (Chương trình mô bùn hoạt tính) ADM1 – Anaerobic Digestion Model (Mô hình phân hủy yếm khí số 1) AAO – Anaerobic Anoxic Aerobic (Yếm khí – Thiếu khí – Hiếu khí) BNRAS – Biological Nito Removal Activated Sludge (Bùn hoạt tính khử nitơ sinh học) BOD – Biologycal Oxy Demand (Nhu cầu oxi sinh hóa) COD – Chemical Oxy Demand (Nhu cầu oxi hóa hóa học) DO – DissolvedOxy (Oxy hòa tan) EBPR – Enhanced Biological Phosphorus Removal (Loại bỏ phốtpho sinh học) M[M(BOD)]-1 – Mass[Mass(BOD)]-1 (Khối lượng khối lượng BOD) MLR – Mixed Liquid Return (Tuần hoàn hỗn hợp lỏng) -1 – Lengh2Time-1 (Bình phương độ dài thời gian) LT – Oxygen Transfer Rate – Clean (Vận tốc vận chuyển oxy OTRC nước sạch) Oxygen Transfer Rate – Activated Sludge (Vận tốc vận chuyển OTRAS – oxy bể bùn hoạt tính) PAOs – Phosphoruse Accumulating Oganic (Tích lũy phốtpho hữu cơ) PE Parameters are Estimated (Thông số tính toán) PHA – Poly Hydroxy Alkanoates PP – Poly Phosphate IAWPRC – International Association on Water Polllultion Research and Control (Hiệp hội nghiên cứu kiểm soát ô nhiễm nước quốc tế) RAS – Return Activated Sludge (Tuần hoàn bùn hoạt tính) SRT – Solid Retention Time (Thời gian lưu chất rắn/Tuổi bùn) VSS – Volatile Subpended Solid (Chất rắn bay hơi) UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket(Chảy ngược qua lớp bùn yếm khí) XLNT – Xử lý nước thải DANH MỤC BẢNG iii Bảng Các thành phần mô hình ADM1 28  Bảng 2 Ma trận hệ số tỷ lượng (υi,j) phương trình động học rj cho hợp chất hữu dạng hạt, cation anion mô hình ADM1 (Batstone et al, 2002; Rosen Jeppsson, 2005) 30  Bảng Ma trận hệ số tỷ lượng (υi,j) phương trình động học rj cho hợp chất hữu dạng hạt, cation anion mô hình ADM1 (Batstone et al, 2002; Rosen Jeppsson, 2005) 31  Bảng Hệ số tỷ lượng (υi,j) phương trình động học rj thành phần phản ứng axit-bazơ mô hình ADM1 (Rosen Jeppson, 2005) 33  Bảng Ma trận tỷ lượng υji, ma trận thành phần lk,i ASM2d 43  Bảng Bảng tính bổ sung số vị trí điển hình cho ma trận tỷ lượng ASM2d 46  Bảng Biểu thức động học ASM2d, ∀ rj ≥ 47  Bảng Các thông số động học mô hình ASM2d hiệu chỉnh phù hợp nhiệt độ 17OC 29 OC để phù hợp với trường hợp mô 58  Bảng Thông tin sơ nhà máy xử lý nước thải Kim Liên 60  Bảng 3 Kết phân tích tiêu đầu vào bể lắng sơ cấp 61  Bảng Kết đo nồng độ oxi hòa tan bể 62  Bảng Kết đo lưu lượng dòng nhà máy .62  Bảng Kết phân tích tiêu đánh giá sinh khối 62  Bảng Kết phân tích nước sau xử lý bể lắng thứ cấp .63  Bảng Đặc tính nước thải đầu vào cấu tử mô hình 63  Bảng Kết mô trạng thái làm việc ổn định nhà máy 17oC .65  Bảng So sánh giá trị đo giá trị mô số thông số đầu 67  DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ iv Hình 1 So sánh mô hình ASM ASM3 [15-tr.37] 17  Hình Dòng vật chất cho tích lũy phát triển PAOs mô hình ASM2 [1tr.768] 18  Hình Mô tả vai trò PAOs hệ thống AAO thông qua mô hình ASM2d [15-tr.39] 19  Hình Sơ đồ mô tả phát triển mô hình động học phức tạp hệ thống bùn hoạt tính [15] 19  Hình Định nghĩa hệ thống [21] 20  Hình Sơ lược trình tìm kiếm mô hình (mô hình hóa) [21] 21  Hình Vòng lặp điều khiển dòng hồi lưu nội để trì nồng độ nitrat mức thấp [10] 25  Hình Vòng lặp điều khiển nồng độ amôni thông qua điểm đặt DO [10] 26  Hình Vòng lặp điều khiển nồng độ sinh khối [10] 26  Hình 10 Vòng lặp điều khiển dòng cacbon bên để kiểm soát nồng độ nitrat [4] 26  Hình Quá trình biến đổi sinh học theo mô hình ADM1 [7] .27  Hình 2 Mô tả cách đặc tính hóa nước thải dòng vào cho mô hình ADM1[23] 38  Hình Sơ đồ mô tả lý thuyết hai lớp màng trình hấp thụ oxi từ pha khí vào pha lỏng 49  Hình Sơ đồ cấu trúc dòng khuấy trộn hoàn toàn cho thống bùn hoạt tính .50  Hình Đặc tính thành phần hữu nhà máy xử lý nước thải đô thị Đan Mạch [15] 52  Hình Các thành phần COD nước thải kỹ thuật phân tích để đo đạc phần CODtổng 53  Hình Các thành phần Nitơ nước thải 55  Hình Các thành phần phốt nước thải 55  Hình Cấu hình nhà máy xử lý nước thải Kim Liên .65  v Hình Đồ thị so sánh giá trị đo giá trị mô trạng thái ổn định nhà máy cho thông số NH4, NO3 thành phần hữu hòa tan không phân hủy sinh học SI .67  Hình Hàm lượng amôni phản ứng so sánh giá trị đo bể lắng thứ cấp .68  Hình 4 Diễn biến hàm lượng nirtrat phản ứng kết đo bể lắng thứ cấp .68  Hình Diễn biến hàm lượng phốt phản ứng so sánh kết đo bể lắng thứ cấp 69  Hình Hàm lượng TSS phản ứng 69  Hình Diễn biến PO43- trì DO bể yếm khí mức 0,08mg/l 71  Hình Diễn biến PO43- - trì DO bể yếm khí mức 0,0mg/l 71  Hình Diễn biến NH4+ trì DO bể yếm khí mức 0,08mg/l 71  Hình 10 Diễn biến NH4+ trì DO bể yếm khí mức 0,0mg/l 71  Hình 11 Diễn biến NO3- trì DO bể yếm khí mức 0,08mg/l .71  Hình 12 Diễn biến NO3- trì DO bể yếm khí mức 0,0mg/l .71  Hình 13 Hàm lượng NH4 DO vùng thiếu khí 0,2mg/l 73  Hình 14 Hàm lượng NH4 DO vùng thiếu khí 0,1mg/l 73  Hình 15 Hàm lượng NO3 DO vùng thiếu khí 0,2mg/l 73  Hình 16 Hàm lượng NO3 DO vùng thiếu khí 0,1mg/l 73  Hình 18 Hàm lượng NH4 DO vùng hiếu khí 2,5mg/l 74  Hình 19 Hàm lượng NH4 DO vùng hiếu khí 2,0mg/l 74  Hình 20 Hàm lượng NO3 DO vùng thiếu khí 2,5mg/l 74  Hình 21 Hàm lượng NO3 DO vùng hiếu khí 2,0mg/l 74  Hình 22 Diễn biến TSS lưu lượng dòng vào tăng 25% ngày liên tục 75  Hình 23Diễn biến TSS lưu lượng dòng vào trở lại ổn định kể từ ngày thứ 6.75  Hình 24 Diễn biến NH4 tkhi tải lượng NH4 đầu vào tăng 40% vòng ngày76  Hình 25 Diễn biến NH4 phản ứng tải lượng NH4 đầu vào trở ổn định76  Hình 26 Diễn biến NO3 tải lượng NH4 đầu vào tăng 40% vòng ngày76  Hình 27 Diễn biến NO3 tải lượng NH4 đầu vào trở trạng thái ổn định 76  vi Hình 28 Diễn biến sinh khối tự dưỡng tải lượng NH4 đầu vào tăng 40%76  Hình 29 Diễn biến SF tải lượng COD dòng vào tăng 40% .77  Hình 30 Diễn biến NH4 tải lượng COD dòng vào tăng 40% 77  Hình 31 Diễn biến XH tải lượng COD dòng vào tăng 40% 77  Hình 32 Diễn biến XAUT tải lượng COD dòng vào tăng 40% .77  Hình 33 Diễn biến NH4 ngừng cấp khí vào hệ thống .79  Hình 34 Diễn biến SA ngừng cấp khí vào hệ thống 79  Hình 35 KLa điều khiển trì DO mức 2mg/l 80  Hình 36 Kla điều khiển cấp khí gián đoạn 80  MỤC LỤC vii LỜI CAM ĐOAN i  LỜI CẢM ƠN i  DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT ii  DANH MỤC BẢNG iii  DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ iv  MỤC LỤC .vii  MỞ ĐẦU 11  Chương 1_TỔNG QUAN 14  1.1.Sơ lược trình phát triển mô hình phân hủy yếm khí 14  1.2.Sơ lược phát triển mô hình bùn hoạt tính 14  1.2.1.Giai đoạn 14  1.2.2.Giai đoạn thứ hai 15  1.2.3.Giai đoạn thứ ba .16  1.3.Các định nghĩa mô hình hóa toán học tính toán mô 20  1.3.1.Hệ thống trạng thái 20  1.3.2.Thực nghiệm 20  1.3.3.Mô hình mô hình hóa 21  1.3.4.Mô 21  1.3.5.Ưu, nhược điểm mô hình toán học tính toán mô .22  1.4.Điều khiển nhà máy xử lý nước thải 23  1.4.1.Vấn đề chung 23  1.4.2.Một số trường hợp điều khiển tự động điển hình nhà máy xử lý nước thải25  Chương 2_LỰA CHỌN MÔ HÌNH 27  2.1 Lựa chọn mô hình cho hệ thống phân hủy yếm khí đặc tính nước thải đầu vào 27  2.1.1Lựa chọn mô hình .27  2.1.1.1 Chọn mô hình động học .27  2.1.1.2 Mô hình cấu trúc dòng 36  2.1.2 Đặc tính hóa nước thải dòng vào cho mô hình ADM1 38  viii 2.2 Lựa chọn mô hình cho hệ thống bùn hoạt tính đặc tính hóa nước thải dòng vào 39  2.2.1 Lựa chọn mô hình 39  2.2.1.1 Mô hình động học 39  2.2.1.2 Mô hình cấu trúc dòng 49  2.2.2 Đặc tính hóa nước thải dòng vào 52  Chương 3_ CHUẨN BỊ DỮ LIỆU VÀ CHỌN MÔI TRƯỜNG MÔ PHỎNG .57  3.1.Chọn môi trường mục tiêu mô 57  3.1.1 Môi trường mô .57  3.1.2.Các thông số động học mô hình 57  3.2 Chuẩn bị liệu 60  3.2.1 Chọn nhà máy thực tế 60  3.2.2 Thu thập xử lý số liệu .60  3.2.3.Đặc tính hóa nước thải dòng vào .63  3.3 Các mục tiêu mô 64  Chương 4_KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN 65  4.1 Mô tương đồng nhà máy thực để đánh giá mô hình .65  4.1.1 Cấu hình nhà máy xử lý nước thải Kim Liên 65  4.4.2 Kết mô cho trường hợp ổn định 17oC 65  4.1.3 Kết mô động học cho 17oC so sánh giá trị đo sau xử lý .68  4.1.4Đánh giá kết mô hiệu suất xử lý nhà máy 70  4.2 Mô động với trường hợp hiệu chỉnh DO khác với thực tế để tăng hiệu suất xử lý 70  4.2.1 Mô với trường hợp trì DO thấp bể yếm khí để nâng cao hiệu khử phốt sinh học .70  4.2.2Mô động học diễn biến Nitrat Amôni trường hợp trì nồng độ oxi hòa tan trong vùng thiếu khí 0,1mg/l 72  4.2.3Mô tả động học diễn biến Nitrat Amôni trường hợp trì nồng độ oxi hòa tan trong vùng sục khí 2,0mg/L 73  ix Chương 4: Kết mô thảo luận Hình 23 Diễn biến NH4 tkhi tải lượng NH4 đầu vào tăng 40% vòng ngày Hình 24 Diễn biến NH4 phản ứng tải lượng NH4 đầu vào trở ổn định Hình 26 Diễn biến NO3 tải lượng NH4đầu vào trở trạng thái ổn định Hình 25 Diễn biến NO3 tải lượng NH4đầu vào tăng 40% vòng ngày Hình 27 Diễn biến sinh khối tự dưỡng tải lượng NH4 đầu vào tăng 40% 76 Chương 4: Kết mô thảo luận 4.3.3 Mô với điều kiện chạy ngày tải lượng COD tăng 40% Tình xảy dòng vào có biến động (do trình nạo vét cống chẳng hạn) Hình 28 Diễn biến SF tải lượng COD dòng vào tăng 40% Hình 29 Diễn biến NH4 tải lượng COD dòng vào tăng 40% Hình 30 Diễn biến XH tải lượng COD dòng vào tăng 40% Hình 31 Diễn biến XAUT tải lượng COD dòng vào tăng 40% Khi tải lượng COD đầu vào tăng 40%, có thành phần hữu dễ phân hủy sinh học phản ứng tăng vột ngày đầu sau bắt đầu giảm dần Vì COD tăng nên vi sinh vật dị dưỡng tăng điều phản ứng ngày mô Vì lượng sinh khối tăng nên thành phần dễ phân hủy sinh học sử dụng để tổng hợp sinh khối lớn mà COD giảm dần 4.4 Điều khiển trình nhà máy Cán vận hành nhà máy xử lý nước thải phải quản lý hiệu chỉnh thông số vận hành để đảm hiệu xử lý Các thông số cần kiểm soát hệ thống bùn hoạt tính thường bao gồm nồng độ oxy, lượng bùn thải, bùn tuần hoàn, khả lắng bùn, lượng sinh khối, lưu lượng hồi lưu nội bộ… có biến động từ dòng vào 77 Chương 4: Kết mô thảo luận Phần mềm ASIM cung cấp phương thức điều khiển lặp đơn giản với hai phương pháp: + Điều khiển bật tắt + Điều khiển tỷ lệ 4.4.1 Điều khiển trình cấp khí Trong mô tình ta điều giả thiết nồng độ oxi bể sục khí luôn số mg/l Tuy nhiên, điều thực thực tế Nồng độ oxy bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác chẳng hạn tải lượng ô nhiễm, nhiệt độ Thông thường việc cấp khí vào bể điều khiển thông qua nồng độ oxi Điều khiển hàm cấp khí Hàm cấp khí ASIM xây dựng đơn giản theo nguyên tắt trì nồng độ oxy xung quanh điểm 2mg/l thông qua hệ số chuyển khối dung dịch lỏng KLa Hàm cấp khí cho cho phản ứng 3: KLa[3] = 110 – 110.(SO2 [R3] - 2) Kết mô cấp khí liên tục so với kết mô cố định nồng độ oxi cố định 2mg/l phần trước cho chất lượng nước đầu Điều khiển bật tắt: cấp khí không liên tục Lựa chọn phương thức bậc/tắt Giả sử ta ngừng cấp khí vào aeroten, quan sát đồ thị (Hình 4.29 4.30) ta thấy tức khắc hàm lương NH4 SAtrong phản ứng tăng đột biến vượt giới hạn cho phép (5mg/l) Do phương thức bật/tắt cách ngắt hoàn toàn hệ thống cấp khí bật lại không khả thi 78 Chương 4: Kết mô thảo luận Hình 32 Diễn biến NH4 ngừng cấp khí vào hệ thống Hình 33 Diễn biến SA ngừng cấp khí vào hệ thống Từ kết mô (hình 4.33)cho thấy ta nên chọn phương thức điều khiển bật/tắt cách đặt ngưỡng giới hạn nồng độ oxi phù hợp so với việc tắt hoàn toàn thiết bị cấp khí Trong trường hợp đặt giới hạn cho nồng độ oxi bể 2,5 mg/l giới hạn nồng độ 1,5 mg/l Khi đạt giới hạn cắt giảm bớt phận cấp khí, giảm đến giới hạn cho toàn hệ cấp khí hoạt động 79 Chương 4: Kết mô thảo luận Hình 34 KLa điều khiển trì DO mức 2mg/l Hình 35 Kla điều khiển cấp khí gián đoạn 80 Kết luận kiến nghị KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tuy luận văn không thực toàn mục tiêu đặt ban đầu tự xây dựng chương trình để tính toán mô Nhưng với nội dung thực kết luận số điểm sau: - Mô hình hóa lĩnh vực xử lý nước hướng nghiên cứu có nhiều tiềm phát triển nước ta với mục đích ứng dụng nâng cao hiệu làm việc cho nhiều nhà máy xử lý nước thải vận hành với chi phí cao - Nhóm mô hình bùn hoạt tính ASM hoàn toàn áp dụng để mô cho trình bùn hoạt tính với công nghệ tương ứng thực tế - Áp dụng cụ thể mô hình ASM2d cho nhà máy xử lý nước thải đô thị Kim Liên cho kết tương đồng mô hình kết thực nhà máy - Các tình mô cho nhà máy giúp người vận hành biết trước diễn biến hệ thống cách điều chỉnh thông số xảy tình tương tự - Nếu áp dụng phương thức điều khiển hợp lý, nhiều khả nhà máy tiết kiệm chi phí vận hành đáng kể Dựa trình thực kết thu luận văn, người thực có số kiến nghị - Phổ biến kết luận văn cho cán vận hành nhà máy xử lý nước thải có công nghệ tương tự - Luận văn làm sở để tiếp tục xây dựng chương trình tính toán, sau so sánh với môi trường mô xây dựng sẵn - Các mô hình động học ASM, ADM chương trình mô cần phải dạy phổ biến cho sinh viên - Việc triển khai khảo sát đánh giá công nghệ điều khiển áp dụng nhà máy xử lý nước thải số thành phố lớn thành phố công nghiệp Việt Nam nên thực để có nhìn tổng quát mức độ tự động hóa công trình, từ định hướng giải pháp điều khiển đại nhằm nâng cao hiệu cho nhà máy nước ta 81 Tài liệu tham khảo    TÀI LIỆU THAM KHẢO A.Rivas, Irizar, E.Ayesa (2008), “Model-base optimisation of Wastewater Treatment Plants design”, Environmental Modelling & Software, 23 (2008), pp.435-450 Boubaker Fezzani, Ridha Ben Cheikh (2009), “Extension of the anaerobic digestion model no.1 (ADM1) to include phenol compounds biodegration process fo simulatiing the anaerobic co-digestion of olive mill waste at mesophilic temperature”, Journal of Hazardous Material, 172 (2009), pp.1430-1438 Boubaker Fezzani, Ridha Ben Cheikh (2009), “Implementation of IWA anaerobic digestion model no.1 (ADM1) for simulatiing the thermophilic anaerobic codigestion of olive mill waste wastewater with olive mill solid waste in a semicontinuos tubular digester”, Chemical Egineering Journal, 141 (2008), pp.75-88 Carl-Fredrik Lindberg (1997), Control and estimation strategies applied to the activated sludge process(doctoral thesis), Department of Materials Science System and Control Group - Uppsala University Christian Rosen and Ulf Jeppsso (2006), Aspects ADM1 implementation whitin the BSM2 framework, Department of Industrial Electrical Engineering and Automatic, Lund University Dereli et al., (2010), “Application of Anaerobic Digestion Model No.1 (ADM1) for a specific industrial wastewater: Opium alkaloid effuents”, Chemical Engineering Jounal, 165 (2010), pp.89-94 D.J Batstone, J.Keller et al., (2002) “The IWA Anaerobic Digestrino Model No (ADM1)”, Water Science and Technology,Vol 45 (10), pp.65-73 Fezzani Boubaker, Ben Cheikh Ridha (2008), “Modelling of the mesophilic anaerobic co-digestion of olive mill wastewater with olive mill solid waste using anaerobic digestion model No.1 (ADM1)”,Bioresource Technology , 99 (2008) , pp.6565-6567 Gustaf Olson and Bob Newell (1999), Wastewater Treatment System: Modelling, Diagnosis and Control, IWA publishing, London SW 1H0QS – United Kingdom 10 Henri Haimi, Michela Mulas, Kristian Sahlstedt and Riku Vahala (2009), Advanced operation and control methods of municipal wastewater treatment processes in Finland, Water and Wastewate Egineering - Helsinki University of Technology 82 Tài liệu tham khảo    11 Henryk Melcer et al., (2003), Methods for wastewater characterization in activated sludge modeling, IWA publishing, London SW 1H0QS – United Kingdom 12 Ilenia Iacopozzi et al., (2007), “A modified Activated Sludge Model No.3 (ASM3) with two-step nitrification-denitrification”, Environmental Modelling & Software, 22 (2007), pp.847-861 13 Ingmar Nopens et al., (2009), “An ASM/ADM model interface for dynamic plantwide simulation”, Water Research, 43 (2009), pp.1913-1923 14 IWA task group for mathematical modelling of anaerobic wastewater process (2002), Anaerobic Digestion Model No.1 (ADM1), IWA publishing, London SW1H 0QS– United Kingdom 15 Jacek Makinia (2010), Mathematical Modelling anh Computer Simulation of Activated Sludge Systems, IWA publishing, London SW1H 0QS– United Kingdom 16 Krist V.Gernaey et al., (2004), “Actived sludge wastewater treatment plant modelling and simulation: state of the art”, Environmental Modelling & Software, 19 (2004), pp.763-783 17 Michela Mulas (2006), Modelling and Control of Activated Sludge Processes(doctoral thesis), Dottorato Di Ricerca In Ingegneria Industriale, Università Degli Studi Cagliari 18 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 19 Mogens Henze, Mark van Loosdrecht, George Ekama, Damir brdjanovic (2008), Bilological Wastewater Treatment: Principles, Modelling and Design, IWA Publishing, London SW1H 0QS-UK 20 S.J Mu et al., (2008), “Anaerobic digestin model no.1 – base distrubuted parameter model of an anaerobic reactor: I.Model development”, Bioresource Technology, 99 (2008), pp.3665-3675 21 Trịnh Thành (2010), Mô hình hóa công nghệ quản lý môi trường – Bài giảng, Viện khoa học công nghệ Môi Trường, Đại học Bách khoa Hà Nội 22 Udo Wiesmann, In Su Choi, Eva-Maria Dombrowski (2007), Fundemental of Biological Wastewater Treatment, Wiley-VCH Verlag GmbH&Co KgaA, Wienheim 83 Tài liệu tham khảo    23 Usama El-Sayed Zaher (2005), Modelling and monitoring the anaerobic digestion process in view of optimisation and smooth operation of WWTP’s(Thesis submitted in fulfillment of the requiments for the degree of Doctor in Applied Biological Sciences: Environmental Technology), Faculty of Bioscience Engineering – Universitenit Gent 24 U.Zaher et al., (2007), “Transformers for interfacing anaerobic digesion models to pre- and post-treatment processes in a plant-wide modelling context”, Environmental Modelling & Software, 22 (2007), pp.40-58 25 Wayne J.Parker (2005), “Application of the ADM1 model to advanced anaerobic digestion”, Bioresource Technology, 96 (2005), pp.1832-1842 26 Willi Gujer (2008), System Analysis for Water Technology, Published by Springer -Verlag Berlin Heidelberg 27 Zhaobo Chen et al., (2009), “Modeling of two-phase anaerobic process treating traditonal Chinese medicine wastewater with the IWA Anaerobic Digeestion Model No.1”, Bioresource Technology, 100 (2009), pp 4623-4631 84 Phụ lục    PHỤ LỤC Phụ lục A_CÁC THÔNG SỐ CỦA MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC ASM2d Bảng A 1Hệ số chuyển đổi ic,i áp dụng cho công thức bảo toàn ASM2[15] Chỉ số c Quy đổi cho Hệ số Chỉ số i Thành phần Đơn vị COD N P Điện tích Sinh khối iCOD,i iN,i iP,i icharge,i iTSS,i g COD gP gP iN,SF iP,SF SO2 SF g O2 g COD -1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 SA SNH4 SNO3 SPO4 SI SALK AN2 XI XS XH XPAO XPP XPHA XTSS XAUT AMeOH AMeP g COD gN gN gP g COD mol HCO3gN g COD g COD g COD g COD gP g COD g COD g TSS g TSS g TSS -64/14 1 iN,SI -24/14 1 1 iN,XI iN,Xs iN,BM iN,BM iP,XI iP,SS iP,BM iP,BM 1 iN,BM iP,BM iP,SI + mol g TSS -1/64 +1/14 -1/14 +1.5/31 -1 -1/31a) 0.205 iTSS,XI iTSS,Ss iTSS,BM iTSS,BM 3.23 0.60 iTSS,BM -1b) 1 Bảng A 2Định nghĩa giá trị đặc trưng cho hệ số tỷ lượng ASM2d [15] TT Ký hiệu Thông số tỷ lượng Giá trị Hệ số công thức bảo toàn Đơn vị Nitơ Chất tan N bao gồm COD hòa tan trơ, SI N bao gồm chất lên men, SF 0.01 g N.(gCOD)-1 0.03 g N.(gCOD)-1 0.02 g N.(gCOD)-1 0.04 g N.(gCOD)-1 0.07 g N.(gCOD)-1 Thành phần hạt N bao gồm COD dạng hạt trơ, XI N bao gồm chất phân hủy sinh học chậm, XS N bao gồm sinh khối, XH,XPAO,XAUT Phốt Chất tan P bao gồm COD hòa 85 0.00 g P.(gCOD)-1 Phụ lục    tan trơ, SI P bao gồm chất lên men, SF Thành phần rắn P bao gồm COD dạng hạt trơ, XI P bao gồm chất phân hủy sinh học chậm, XS P bao gồm sinh khối, 10 XH,XPAO,XAUT 11 12 13 0.01 g P.(gCOD)-1 001 g P.(gCOD)-1 0.01 g P.(gCOD)-1 0.02 g P.(gCOD)-1 Tổng chất rắn lơ lửng: TSS g TSS.(gCOD)-1 0.75 Tỷ số TSS/COD cho XI g TSS.(gCOD)-1 0.75 Tỷ số TSS/COD cho XS Tỷ số TSS/COD cho sinh g TSS.(gCOD)-1 0.90 khối XH,XPAO,XAUT Thông số tỷ lượng đặc trưng Thủy phân Năng suất thủy phân SI Vi sinh vật dị dưỡng: XH Hệ số hiệu suất Thành phần COD trơ tạo phân giải sinh khối Vi sinh vật tích lũy phốt pho: XAPO Hệ số hiệu suất (sinh khối/PHA) PP yêu cầu (PO4 giải phóng)/PHA tích lũy PHA yêu cầu cho tích lũy PP Thành phần COD trơ tạo phân giải sinh khối Vi sinh vật nitrat hóa: XAUT Hiệu suất vi sinh vật tự dưỡng NO3-_N Thành phần COD trơ 10 tạo phân giải sinh khối 0.00 gCOD.(gCOD)-1 0.625 gCOD.(gCOD)-1 0.10 gCOD.(gCOD)-1 0.625 gCOD.(gCOD)-1 0.40 g P.(gCOD)-1 0.20 gCOD.(gCOD)-1 0.10 gCOD.(gCOD)-1 0.24 gCOD.(gCOD)-1 0.10 gCOD.(gCOD)-1 Phụ lục B_CÁC THÔNG SỐ CỦA MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC ADM1 86 Phụ lục    Bảng B 1Các thông số đặc trưng cho mô hình ADM1 [23] Ký hiệu Tên Giá trị Đơn vị A Thông số thủy phân Ngày-1 Hệ số thủy phân hydrocacbon khyd-ch Ngày-1 Hệ số thủy phân protein khyd-prot Ngày-1 Hệ số thủy phân lipit khyd-li B Thông số động học Vận tốc hấp phụ lớn COD/(COD.ngày) 30 km-su đường Kg COD/m3 Hệ số bán bão hòa đường 0.5 KS-su COD/COD Hiệu suất đường 0.1 Ysu Vận tốc hấp phụ axit amoni lớn COD/(COD.ngày) 50 km-aa Kg COD/m3 Hệ số bán bão hòa amino axit 0.3 KS-aa COD/COD Hiệu suất amino axit 0.08 Yaa Vận tốc hấp phụ lớn COD/(COD.ngày) km-fa axit béo mạch dài Hệ số bán bão hòa axit béo Kg COD/m3 0.4 KS-fa mạch dài COD/COD Hiệu suất axit béo mạch dài 0.06 Yfa Vận tốc hấp phụ lớn axit COD/(COD.ngày) Ym-C4 20 butyric COD/COD Hiệu suất axit butyric 0.3 YS-C4 Hiệu suất axit butyric 0.06 YC4 COD/COD Ypro Hiệu suất axit propionic 0.04 COD/COD Hiệu suất axit acetic 0.05 Yac COD/COD Vận tốc hấp phụ H2 lớn 35 km-h2 COD/COD Hiệu suất H2 0.06 Yh2 C Hệ số tỷ lượng Axit butyric tạo đường 0.59 fbu,su Axit acetic tạo đường 0.45 fac,su Axit propionic tạo 0.20 fpro,su đường Axit acetic tạo amino fac,aa 0.6 axit Axit propionic tạo fpro,aa 0.02 amino axit Axit butyric tạo amino fbu,aa 0.2 axit Axit valeric tạo amino 0.3 fva,aa axit Ghi chú: Đây tham số giá trị có tính chất tham khảo, giá trị không bao gồm mô hình ADM1 87 Phụ lục    Phụ lục C_MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI KIM LIÊN 88 Phụ lục    Phụ lục D_MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ GIAO DIỆN PHẦN MỀM ASIM 89 Phụ lục    90 ... đoan đề tài Nghiên cứu ứng dụng mô hình ADM1 ASM xử lý nước thải chứa hàm lượng chất hữu dễ phân hủy sinh học hoàn thành sau thời thời gian làm việc nghiệm túc, với nỗ lực nghiên cứu, học hỏi thân... lợi ích áp dụng để xử lý loại nước thải khác có chứa hàm lượng cao chất hữu dễ phân hủy sinh học kết hợp việc sản sinh lượng đồng thời làm giảm ô nhiễm dòng thải có hàm lượng chất hữu cao Với mục... ứng dụng mô hình nhằm mô trình xử lý nước thải có nồng độ hữu dễ phân hủy sinh học, để có mô hình tổng thể giải công cụ toán học việc phải lựa chọn mô hình cho thiết bị phản ứng (thiết bị mô hình)