Nghiên cứu thiết lập mô hình số tính toán phát thải khí nhà kính từ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt = Research on establishing a numerical model to calculate greenhouse gas emissions from the domestic wastewater treatment system

Abstract

Tính toán phát thải khí nhà kính từ hệ thống xử lý nước thải dựa trên mô hình số là phương pháp mới trên thế giới. Dựa trên các phương trình cân bằng chất của các cấu tử, bao gồm các phương trình cân bằng cơ chất, các phương trình cân bằng sinh khối trong các bể phản ứng, các hệ số động học, hệ số tỷ lượng của các chất tham gia các phản ứng sinh hóa trong hệ thống xử lý: Các phương trình toán học được giải bằng phương pháp số và được code số bằng ngôn ngữ lập trình Matlab. Mô hình số giúp tính toán và dự báo về lượng phát thải khí nhà kính, đánh giá ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng phát thải khí nhà kính, từ đó có thể lựa chọn thông số vận hành thích hợp đảm bảo tính bền vững của hệ thống xử lý. Ứng dụng mô hình tính toán cho các nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt tại Công ty Cổ phần nhựa Hà Nội đạt kết quả như sau: Trong trường hợp thu hồi và đốt khí CH₄, hệ thống xử lý với công suất xử lý là 200 m³/ngày, phát thải khí nhà kính và hệ số phát thải là 91.505 kgCO₂-td/ngày và 2.34 kgCO₂-td/kgBOD. Phát thải khí nhà kính từ quá trình xử lý chiếm chủ yếu hơn 60%, phát thải khí nhà kính từ sản xuất điện năng chiếm gần 40%. Trong quá trình xử lý, phát thải khí nhà kính chủ yếu tập trung tại bể xử lý sinh học và bể phân hủy yếm khí, chiếm tỷ lệ hơn 40% tại mỗi bể. Trong trường hợp phóng không khí CH₄ phát thải khí nhà kính tăng gấp hai lần so với trường hợp thu hồi, cụ thể lượng phát thải khí nhà kính của hệ thống là 186,156 kgCO₂/ngày. Xét một số yếu tố ảnh hưởng đối với hệ thống trong trường hợp thu hồi khí CH₄ kết quả cho thấy khi tăng 1°C thì tăng 3.57 kg CO₂-td tăng nồng độ10 mg 800/1 thì tăng 3.13 kg CO₂-td tăng thêm 1 ngày lưu bùn thì tăng 13,04 kg CO₂-td tại bể xử lý sinh học, tại bể phân hủy bùn yếm khí khi tăng PC thì giảm 1,82 kg CO₂-td tăng nồng độ10 mg 800/1 thì tăng 4,45 kg CO₂-td tăng thêm 1 ngày lưu bùn thì giảm 7,017 kg CO₂-td.