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 và Tài Nguyên
TÓM TẮT: Phương pháp mô hình hóa là phương pháp nghiên cứu bằng thực
nghiệm thông qua việc xây dựng mô hình thay thế cho đối tượng cần nghiên cứu. Tiểu
luận sau đây chỉ ra phương pháp xây dựng mô hình; ứng dụng phương pháp mô hình
hóa hệ thống trong việc nghiên cứu hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng bể UASB có vật
liệu đệm xơ dừa.
1 Giới thiệu
Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước rỉ rác của bể UASB có 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

2.1 Phân loại các mô hình
Có hai nhóm mô hình để giúp người ta nghiên cứu các quá trình tự nhiên hay nhân
tạo gồm : nhóm mô hình đồng dạng và nhóm mô hình tương tự
a. Mô hình đồng dạng không gian : ( Mô hình nhà máy , sơ đồ thành phố, thiết
bị , học cụ…) là vật thu gọn về không gian theo tỷ lệ nhất định để xem xét sự đồng bộ,
sự tương tác, tương quan…giữa các chi tiết trong tổng thể.
b. Mô hình đồng dạng vật lý :Trong mô hình xảy ra những hiện tượng về bản
chất giống hay gần giống với nguyên bản ( lập lại một vụ mưu sát hình sự , thử tìm
con đường hình thành sự sống trên Trái Đất ).
c. Mô hình đồng dạng toán học : Dùng một hệ thống các phương trình tính toán
( thường phải dung đến máy tính ) để lặp lại hay phán đoán sự kiện, dự báo về sản
xuất, đánh bắt thuỷ hải sản, lũ lụt, thời tiết, dân số, sự phát truyển khoa học – công
nghệ.
d. Mô hình lý tưởng : Bằng những tư duy và lý luận logic toán học, xây dựng
những hệ thống phương trình toán học để miêu tả một sự kiện , hiện tượng bất kỳ ( về
vật lý, hoá học, xã hội, tâm lý ..) bằng những quy lật khống chế chủ yếu, bỏ qua hay bỏ
bớt những yếu tố phụ ngoại lai làm nhiễu loạn sự kiện ( như mô hình toán về sự rơi tự
do trong chân không, hệ thống 6 phương trình cơ bản Maxwells về điện _ từ trường,
động học chất điểm …)
e. Mô hình tương tự (analogie) : chỉ những hiện tượng rất khác xa nhau về bản
chất vật lý nhưng được mô tả bằng những phương trình ( công thức ) toán như nhau và
các điều kiện đơn trị cũng giống nhau. Do đó người ta có thể dung mô hình tương tự
để nghiên cứu những hiện tượng vật lý khác nhau.
2.2 Phƣơng pháp xây dựng mô hình
Các bước chính:
Quá trình phát triển hệ thống trên cơ sở xây dựng các mô hình được thực hiện

ý nghĩa quyết định. Chất lượng của hệ thống cần xây dựng phụ thuộc hoàn toàn vào
chất lượng của mô hình. Cùng một hệ thống thực nhưng mục tiêu nghiên cứu khác
nhau sẽ dẫn tới các mô hình mô tả chúng cũng khác nhau.
3

Tổng quan về quá trình phân hủy sinh học kỵ khí và bể UASB

3.1 Quá trình phân hủy sinh học kỵ khí
Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra
hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản
ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:
Vi sinh vật
Chất hữu cơ -------------------> CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S + Tế bào mới
Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn Hình 1:
-

Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

-

Giai đoạn 2: Acid hóa;

-

Giai đoạn 3: Acetate hóa;

-

Giai đoạn 4: Methane hóa.



24%
Phức chất hữu cơ 76% Acid hữu cơ

CH4
52%

20%

72%
Acetic acid

Quá trình acetate
Quá trình thủy phân hóa và khử hydro

Quá trình
methane hóa

Hình 1 Quá trình phân hủy kỵ khí.
3.2 Cấu tạo bể UASB
UASB là viết tắc của cụm từ Upflow Anearobic Sludge Blanket, tạm dịch là bể xử
lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí. UASB được thiết kế cho nước thải
có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp. Nồng độ COD đầu
vào được giới hạn ở mức min là 100mg/l, nếu SS>3000mg/l không thích hợp để xử lý
bằng UASB.
UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từ
dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v
tiến này có những ưu điểm như sau:
- Hạn chế bông bùn bị trôi ra
- Tạo lớp đệm cho hệ vi sinh phát triển, nâng cao hiệu quả xử lý
-

Giảm thời gian lưu nước thải trong bể

Học viên: Lê Thị Diệu Linh
MSHV:
201320031

Page 5


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

Hình 3: Cấu tạo bể UASB có gắn lớp vật liệu đệm xơ dừa
4

Xây dựng mô hình bể phân hủy sinh học kỵ khí

4.1 Tiến hành xây dựng mô hình
Mục tiêu: so sánh hiệu quả xử lý nước rỉ rác của bể UASB và bể UASB có vật
liệu đệm xơ dừa.
4.1.1 Tiến hành xây dựng 02 mô hình quy mô phòng thí nghiệm:
-

Mô hình 1: bể UASB


Thể tích bể V = 80 lít

Hình 4: Mô hình bể UASB
-

Đối với mô hình có vật liệu đệm xơ dừa: vật liệu đệm đảm bảo: 2,5 kg/m3

4.1.3 Vận hành mô hình
a.
b.
-

Khởi động mô hình
Thời gian khởi động là 7 ngày.
Thể tích bùn trong bể UASB là 20 lít chiếm 25.0%
Vận hành mô hình
Từ 7h00 đến 7h30 là chuẩn bị nước thải

-

Từ 7h30 đến 8h00 cấp nước vào bể UASB 20-25 lít, đồng thời tiến ghi lại các
điều kiện môi trường và nhiệt độ trong bể.
Từ 8h30 bắt đầu thu mẫu đầu vào, đầu ra để phục vụ cho việc phân tích
Thời gian còn lại trong ngày dùng để phân tích mẫu và quan sát khí thoát ra.
Trình tự trên được lặp đi lặp lại cho đến hết thời gian vận hành mô hình như đã
nêu trên

-

4.1.4 Phương pháp nghiên cứu

thực tế; một số yếu tố ảnh hưởng chưa thể hiện hết trong mô hình, điều kiện phòng thí
nghiệm lý tưởng hơn điều kiện thực tế…
Vậy phương pháp mô hình hóa hệ thống là phương pháp quan trọng trong nghiên
cứu khoa học, phương pháp này giúp người nghiên cứu có thể hiểu rõ bản chất của hệ
thống dựa trên việc mô phỏng hệ thống thực. Nhưng khi ứng dụng kết quả nghiên cứu
từ phương pháp mô hình hóa cần chú ý đến sự sai lệch do khác biệt điều kiện phòng
thí nghiệm và điều kiện thực.

Học viên: Lê Thị Diệu Linh
MSHV:
201320031

Page 8


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

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Lâm Minh Triết (2002), Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp, Nhà xuất
bản xây dựng Hà Nội
[2]. TS. Trần Văn Quang; Dương Gia Đức, Nghiên cứu hiệu suất xử lý nước thải

ngành công nghiệp chế biến thủy sản (Surimi) bằng mô hình kỵ khí (UASB) và
mô hình hiếu khí (SBR), Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu
Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng; năm 2010

Học viên: Lê Thị Diệu Linh
MSHV:
201320031