Nghiên cứu xây dựng phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải

ta. Các yếu tố kinh tế xã hội và điều kiện tự nhiên tạo tiền đề cho việc tổ chức hợp lý hệ thống thoát nước và xử lí nước thải các đô thị và các khu dân cư. Đối với nước ta, thoát nước và xử lý nước thải phân tán hoặc xử lý nước thải tại chỗ, cũng như kết hợp sử dụng nước thải vào các mục đích tưới tiêu, nuôi trồng thuỷ sản ... là một trong những biện pháp hiệu quả để giảt quyết vấn đề môi trường và phát triển bền vững kinh tế xã hội. Các công trình này có chi phí xây dựng và quản lý thấp khi biết sử dụng khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận và các điều kiện tự nhiên thuận lợi khác vào quá trình xử lí nước thải. Trước những thách thức về môi trường và nhu cầu thiết kế các hệ thống xử lý nước thải ngày càng tăng. Việc đưa ra một phần mềm để thiết kế cũng như giảm bớt các khâu tính toán trong thiết kế hệ thống xử lý nước thải là hoàn toàn cần thiết. Phần mềm thiết kế hình thành sẽ khắc phục được nhược điểm của phương pháp thiết kế thô sơ bằng “thủ công” về mặt: + Thời gian. + Độ chính xác cao theo một qui chuẩn đã được thiết lập từ trước. Với công cụ thiết kế hữu hiệu này, cho phép người thiết kế có thể lựa chọn các phương án khác nhau trong thiết kế hệ thống xử lý nước thải. Khối lượng công việc để xây dựng một phần mềm là rất lớn, nó tuỳ theo yêu cầu đặt ra của người sử dụng. Thông thường phần mềm sẽ được hoàn thiện theo từng chuẩn mức một. Trong công nghệ phần mềm, sự hoàn thiện của chương trình được hình thành theo thời gian được thể hiện thông qua các phiên bản mà tác giả đưa ra. Một phần mềm nổi tiếng trên toàn thế giới như hệ điều hành Windows, công cụ hỗ trợ văn phòng như Ms Office,… cũng phải thường xuyên nâng cấp (qua các phiên bản) và xửa lỗi. Trong khuôn khổ của đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Nghiên cứu xây dựng phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải” Ý tưởng đề xuất và xây dựng phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải với phiên bản đầu tiên được hình thành, hy vọng rằng nó sẽ làm nền tảng cho các bước phát triển và hoàn thiện sau này. Nội dung nghiên cứu của đồ án bao gồm các phần sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan về phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải. Chương 2: Tổng quan một số phương pháp xử lý nước thải phổ biến Chương 3: Cơ sở thiết lập phần mềm Chương 4: Kết quả nghiên cứu ứng dụng Kết luận CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1. GIỚI THIỆU VỀ PHÀN MỀM TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Với thời đại bùng nổ về công nghệ thông tin, hiện nay tin học đã và đang xâm nhập vào mọi lĩnh vực của con người từ trong sinh hoạt, trong giải trí và đặc biệt là trong các lĩnh vực kinh tế, khoa học kĩ thuật,…thông qua các phần mềm tin học (ta chỉ xét đến trên phương diện phần mềm). Các phần mềm tin học được phân thành hai loại sau: * Phần mềm hệ thống : Là các phần mềm phục vụ cho các phần mềm khác, giúp cho việc khai thác phần cứng thuận tiện và hiệu quả hơn. Bao gồm - Phần mềm quản trị hệ thống: + Các hệ thống điều hành (hệ điều hành) + Mỗi trường điều hành + Các hệ thống quản trị CSDL,… - Phần mềm hỗ trợ hệ thống: + Tiện ích hệ thống + Giám sát an ninh,… * Phầm mềm ứng dụng: Hướng đến giải quyết các bài toán thực tế. Bao gồm: - Các chương trình ứng dụng chung + Xử lý văn bản + Bảng tính điện tử,… - Các chương trình ứng dụng đặc thù (hay các phần mềm chuyên dụng): + Kế toán, sổ cái + Tiếp thị, bán hàng + Chế tạo, sản xuất,… Các phần mềm trên dược tạo nên bởi các lập trình viên. Như vậy công nghệ thông tin là một phạm trù rất rộng. Sau đây ta sẽ tìm hiểu việc ứng dụng công nghệ thông tin trong chuyên ngành công nghệ môi trường trên phương diện thiết kế hệ thống xứ lý nước thải. Phần mềm này được xét vào loại các chương trình ứng dụng đặc thù. 1.1.1 Vai trò của phần mềm trong tính toán thiết kế các hệ thống xử lý nước thải Đặc thù của tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải rất phức tạp, phần lớn các thông số được sử dụng trong việc tính toán các công trình là số liệu thực nghiệm. Khi không có điều kiện thí nghiệm, việc lựa chọn các thông số cho các công trình cần phải có kinh nghiệm và dựa vào điều kiện thực tế cụ thể. Muốn có được một dây chuyền hoạt động hiệu quả, kinh tế thì đòi hỏi trong quá trình thiết kế phải lựa chọn nhiều bộ giá trị khác nhau sau đó người thiết kế mới có quyết định cuối cùng về việc chọn thông số cho các công trình. Khi thông số hợp lý thì hệ thống mới hoạt động hiệu quả (ở đây ta mới chỉ xét trên một dây chuyền cụ thể). Qua trên ta thấy khối lượng công việc để thiết kế hoàn chỉnh một dây chuyền công nghệ sao cho chúng hoạt động hiệu quả là không ít. Để làm được việc này theo phương thức tính toán “thủ công” sẽ mất rất nhiều thời gian bên cạnh đó còn có những sai số phạm phải và nhầm lẫn xảy ra. Khi có một phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải, việc làm trên đạt được một cách dễ dàng vì vậy sẽ giảm bớt gánh nặng cho người thiết kế. Nhờ phần mềm, người thiết kế có thể biết đuợc kết quả tính toán các công trình một cách nhanh chóng. Khi có đầy đủ kinh nghiệm, việc chuẩn bị số liệu cho các công trình đã hoàn tất, giờ đây nhờ vào phần mềm ta có thể tính toán thiết kế một hệ thống xử lý nước thải chỉ trong vài phút đồng hồ. Mặt khác, khi một chuyên ngành hẹp được ứng dụng công nghệ thông tin, việc làm này đã rút ngắn khoảng cách tụt hậu của chuyên ngành đó với các ngành khác trong sự phát triển bùng nổ của công nghệ thông tin hiện nay. Tuỳ theo khả năng làm việc của mỗi phần mềm mà kết quả chúng mang lại sẽ khác nhau. - Nếu phần mềm cho phép người dùng quan sát một cách trực quan về kết quả của dây chuyền công nghệ trong các lần thiết kế khác nhau thì sẽ cho người thiết kế có được cái nhìn bao quát về sự thay dổi của dây chuyền xử lý. - Nếu phần mềm cho phép người sử dụng thay đổi kết quá tính toán các công trình (ta xét trên phưong diện thông số hình học) thì người thiết kế dễ dàng thay dổi kích thước các công trình sao phù hợp với điều kiện thực tế mà không làm ảnh hưởng tới sự hoạt động của hệ thống. - Nếu phần mềm đuợc trang bị công cụ kết xuất dữ liệu sang các ứng dụng khác thì kết quả tính toán được sử dụng làm số liệu cho các mục đích khác (ví dụ: một bản báo cáo về thiết kế hệ thống xử lý nước thải thì không thể thiếu phần báo cáo tường trình về kết quả tính toán của dây chuyền công nghệ). -… Bên cạnh đó, sinh viên trong các chuyên ngành có liên quan tới xử lý nước thải có thể sử dụng phần mềm tính toàn thiết kế hệ thống xử lý nước thải như là một chuẩn mực để kiểm tra kết quả tính toán thiết kế thực của mình từ đó giúp sinh viên tiếp thu được nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực xử lý nước thải một cánh nhanh và hiệu quả hơn. 1.1.2 Các quan niệm trong phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Khi người dùng sử dụng một phần mềm tính toán thiết kế, phần lớn người sử dụng thường quan tấm tới kết quả mà phần mềm mang lại ít ai quan tâm tới làm như thế nào và bằng cách nào mà có được kết quả đó. Tuy nhiên, để tiếp cận phương pháp mô hình trong quá trình xây dựng phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải ta làm quen với các khái niệm sau [13] Hệ thống: Là tập hợp tất cả các thiết bị, năng lượng, nguyên liệu, nhiên liệu… để tạo ra sản phẩm, nó có đầu vào và đầu ra, sự biến đổi đầu vào thành đầu ra nhờ các thiết bị, quá trình trong hệ thống, trong quá trình đó có tạo ra chất thải. Do vậy hệ thống có thể là một nhà máy, một thiết bị xử lý nước thải… Có ba dạng hệ thống: Hệ thống hộp đen là hệ thống mà ta không biết được các quá trình xảy ra bên trong mà chỉ biết được đầu ra từ đầu vào thông qua các mô hình có sẵn. Hệ thống hộp xám là hệ thống mà ta chỉ có thể biết được bản chất một số quá trình quan trọng bên trong, còn những quá trình khác xảy ra không được biết đến hay không được quan tâm đến. Hệ thống hộp trắng là hệ thống mà ta đã biết rất rõ các quá trình xảy ra bên trong hệ thống. Trên thực tế các hệ thống đều là hệ thống hộp xám chỉ biết được các quá trình chính bên trong. Mô hình của hệ thống là các công thức, biểu thức toán học biểu diễn mối quan hệ giữa các biến số vào, ra và điều khiển hệ thống. Hệ thống U X Y Trong đó: X: Các biến số vào Y: Các biến số ra U: Các biến số điều khiển Mô hình của hệ thống là hàm số : f(X,Y,U,p…) = 0 p: các thông số trong hệ thống Liên hệ với mô hình mà phần mềm sử dụng trong tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải: Mỗi công trình quan niệm là một hệ thống có đặc trưng sau - Thông số đầu vào là kết quả đầu ra của công trình trước và các thông số do ngưòi dùng bổ sung trong quá trình tính toán. - Số liệu đầu ra sẽ trở thành số liệu đầu vào cho công trình tiếp theo. - Số liệu của các công trình sau khi tính toán xong phải được thu gom, lưu trữ và quản lý một cách có hệ thống. 1.1.3. Một số nguyên tắc trong phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Mọi nguyên tắc mà phần mềm sử dụng đều xuất phát từ thực tế trong việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải. Bắt đầu của mọi dây chuyền công nghê, các công trình có mặt trong dây chuyền đều phải được tính toán hay thiết lập tuân theo một trật tự nhất định. Ví dụ: Song chắn rác bao giờ cũng phải được đặt đầu tiên rồi đến lắng cát hoặc lắng kết hợp với điều hoà tiếp theo là lắng sơ bộ,…và cuối cùng là khử trùng (nếu có). Các thông số nhập vào trong các công trình đều được cân nhắc với điều kiện thực tế và được tham khảo bởi nhiều tài liệu khác nhau sao cho hệ thống hoạt động có hiệu quả sau khi thiết kế. Một phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải trên giới, phần lớn chỉ phù hợp với điều kiện thực tế tại nơi có các công trình nghiên cứu thực nghiệm để thiết lập nên các mô hình toán học áp dụng cho phần mềm. Do vậy khi phần mềm đó được áp dụng để tính toán thiết kế dây chuyền xử lý tại các nơi khác mà điều kiện thực tế quá chênh lệch khi đó hiệu quả hoạt động của dây chuyền trên thực tế và tính toán thiết kế sẽ khác nhau. Để khắc phục nhược điểm này khi ta xây dựng một phần mềm tính toán thì phải cân nhắc với điều kiện thực tế và thông số nạp vào cho các công trình hoàn toàn được người sử dụng quyết định. 1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÔ HÌNH PHẦN MỀM ÁP DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Trong thời đại ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của công nghệ thông tin, kèm theo nó là sự lớn mạnh của tốc độ máy tính ngày càng cải thiện. Việc tính toán với một khối lượng phép tính lớn được thực hiện dễ dàng nhờ sự trợ giúp của máy tính. Các hoạt động tính toán này được điều khiển bởi các phần mềm chuyên dụng riêng nhưng vẫn dựa trên một mô hình toán học đã biết trước. Tuỳ theo yêu cầu thực tiễn cũng như trình độ cho phép mà các mô hình toán học áp dụng dùng để thiết lập phần mềm là khác nhau: tự nghiên cứu hay dựa trên những công thức, hàm toán học, mô hình sẵn có. Việc áp dụng mô hình nào trong công tác xây dựng phần mềm còn tuỳ thuộc yêu cầu kết quả mà phần mềm mang lại cũng như tính chuyên sâu của nó. Nếu một phần mềm mà chuyên sau về một thiết bị hay một dạng xử lý trong hệ thống thì cần phải có một mô hình toán học đầy đủ để có thể cung cấp cho người dùng một lượng thông tin nhất định. Phần mềm dùng để tính toán thiết kế cho toàn bộ dây chuyền công nghệ thì việc áp dụng mô hình toán học lại thể hiện dưới một dạng khác (các công thức toán, hàm toán,…) và tuỳ thuộc vào sự lớn mạnh của phần mềm. Có thể bước đầu chỉ dừng lại ở việc tính toán thiết kế, sau đó cần chuyên sâu cho từng dạng xử lý hay từng thiết bị,… Sau đây giới thiệu một số mô hình toán học sẵn có và đã được áp dụng trong việc xây dựng các phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải. Sau đây ta sẽ tìm hiểu về một số mô hình sẵn có trong công nghệ xử lý nước thải 1.2.1. Mô hình bùn hoạt tính số 1 (ASM No1) Mô hình này nghiên cứu về quá trình xử lý nước thải theo phương pháp sinh học hiếu khí. Mô hình được Henze giới thiệu vào năm 1987 đã dùng các biểu thức toán học mô tả các quá trình xảy ra trong hệ thống xử lý hiếu khí sử dụng bùn hoạt tính. Mô hình có khả năng dự báo lượng oxy tiêu thụ, sự hình thành bùn hoạt tính,…trong quá trình xử lý nước thải. Song song với những ưu điểm mà mô hình mang lại vẫn tồn tại những mặt hạn chế của nó. Có thể tìm hiểu qua về những mặt hạn chế của mô hình như sau [15]: - Mô hình này không nói lên sự ảnh hưởng của nồng độ Nitơ và nồng nồng độ kiểm trong nước thải đến tốc độ phản ứng mà coi hợp chất Nito hữu cơ dưới dạng hoà tan và dạng hạt có thể phân huỷ sinh học được - Quá trình phân huỷ kết hợp với quá trình thuỷ phân và tăng trưởng của vi sinh vật dùng để mô tả ảnh hưởng cục bộ của quá trình phân huỷ nội bào như các thành phần tích luỹ, sự chết của vi sinh vật, sự phân huỷ sinh khối. Những giả thiết này đã gây nhiều trở ngại trong quá trình xác định các thông số động học của mô hình. - Không phân biệt tốc độ phân huỷ của quá trình Nitơ hoá trong điều kiện có và thiếu oxy. Trong khi đó, trên thực tế tốc độ phân huỷ của quá trình Nitơ hoá trong hai điều kiện này lại khác nhau - Phân biệt chất hữu cơ dạng hạt tuỳ thuộc vào nguồn gốc của nó có trong dòng vào hay được sinh ra trong quá trình phân huỷ sinh khối của vi sinh vật. Song trong thực tế rất khó phân biệt được hai nhân tố này. 1.2.2. Mô hình bùn hoạt tính số 2 (ASM No2) Nếu như mô hình bùn hoạt tính số 1 chưa tính đến sự khử photpho bằng phương pháp sinh học thì mô hình bùn hoạt tính số 2 đã khắc phục được nhược điểm này. Sau khi mô hình bùn hoạt tính ra đời, Henze cùng các cộng sự đã cho ra đời mô hình bùn hoạt tính số 2 sau đó 7 năm (1995). Mô hình này đã tính đến cấc quá trình khử photpho có trong nước thải bới các vi sinh vật. Các quá trình khử photpho cũng được đưa ra dưới dạng các biểu thức toán học để mô tả sự khử photpho trong các bể phản ứng [15]. Ngoài các quan niệm về thành phần như trong mô hình ASMNo1, thì mô hình ASMNo2 coi các vi sinh vật tích luỹ photpho trong nước thải nhờ các vi sinh vật trong nước thải. Những vi sinh vật này có thể tích luỹ photpho dưới dạng các sản phẩm polyphotphat. Sự hoạt động của các vi sinh vật tích luỹ photphat phải dựa vào thành phần bên trong tế bào như: poly-photphat hay PHA 1.2.3. Mô hình bùn hoạt tính số 3 (ASM No3) Để khắc phục các nhược điểm của mô hình bùn hoạt tính số 1, Gujer và đồng nghiệp đã đưa ra mô hình bùn hoạt tính số 3. Mô hình này cho phép dự báo lượng oxy tiêu thụ, lượng bùn hoạt tính sinh ra, ngoài ra nó còn cho phép kiểm soát các quá trình nitrat hoá và quá trình khử nitrat xảy ra trong hệ thống bùn hoạt tính. 1.2.4. Mô hình phân huỷ yếm khí ADM Mô hình này do các nhà khoa học tại hội thảo về môi trường tại Sendal-Nhật Bản vào năm 1997. Đây là mô hình nghiên cứu về quá trình phân huỷ yếm khí trong xử lý nước thải. Trong mô hình này, ngoài các phương trình toán học còn có các phương trình vật lý mô tả sự vận giữa các pha trong bể phản ứng như sự vận chuyển khí -lỏng, sự hoà tan và kết hợp các ion hoạt động [16] CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1. GIỚI THIỆU Trong nước thải chứa rất nhiều các tạp chất bẩn khác nhau. Mục đích cuối cùng của công việc xử lý nước thải là khử/ tách các tạp chất này sao cho nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng môi trường tại khu vực đó. Các tiêu chuẩn, chất lượng này phụ thuộc vào mục đích và cách thức sử dụng: nước sẽ được tái sử dụng hay thải thẳng vào các nguồn tiếp nhận. Để đạt được mục đích này, trong công nghệ xử lý nước thải người ta thường kết hợp nhiều quá trình khác nhau. Các công đoạn trong xử lý nước thải bao gồm [5]: Xử lý cấp 1: gồm các quá trình xử lý sơ bộ và lắng; bắt đầu từ song chắc rác (lưới chắn) và kết thúc sau bể lắng bậc 1. Công đoạn này có nhiệm vụ tách vật rắn nổi có kích thước lớn và các tạp chất rắn lắng ra khỏi nước thải để bảo vệ bơm và đường ống. Trong công đoạn này, hầu hết các chất rắn lơ lửng được tách ra tại bể lắng bậc 1. Xử lý cấp 2: gồm các quá trình sinh học thậm chí có cả hoá học. Tại đây có tác dụng khử hầu hết các tạp chất hữu cơ hoà tan có thể phân huỷ bằng con đường sinh học. Các quá trình xảy ra tại đây: hoạt hoá bùn, lọc sinh học hay oxy hoá sinh học trong các hồ (hồ sinh học) và phân huỷ yếm khí. Đặc điểm của các quá trình sinh học đều sử dụng khả năng của các vi sinh vật chuyển hoá các chất hữu cơ về dạng ổn định và năng lượng thấp. Xử lý cấp 3: Thông thường bao gồm các quá trình: vi lọc, kết tủa hoá học và đông tụ, hấp phụ bằng than hoạt tính, trao đổi ion, thẩm thấu ngược, điện thẩm tách, các quá trình khử các chất dinh dưỡng, khử trùng. Các phương pháp xử lý nước thải bao gồm 2.1.1. Phương pháp cơ học Trong phương pháp này, các quá trình xử lý nước thải bao gồm: lắng, lọc để loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn và các chất lơ lửng ra khỏi nước thải 2.1.2. Phương pháp hoá lý và hoá học - Phương pháp hoá lý bao gồm các quá trình như đông keo tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion,… Chất bẩn được tách ra khỏi nước theo phương pháp này dựa trên hiện tượng hoá lý. - Phương pháp hoá học bao gồm cơ chế trung hoà và oxy hoá khử. Phương pháp này được sử dụng chủ yếu để điều chỉnh pH của nước thải và khử kim loại nặng trong nước. Mặt trái của phương pháp này là phải đưa thêm các chất hoá học vào trong nước nên ít nhiều cũng gây ảnh hưởng tới môi trường. 2.1.3. Phương pháp sinh học Phương pháp này được sử dụng để làm sạch nước thải sinh hoạt cũng như nước thải sản xuất có hàm lượng chất hữu cơ cao hoặc một số chất vô cơ như H2S, các sunfit, amoniac,…[5] Bản chất của phương pháp này là dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Phương pháp sinh học hiện nay được sử dụng rộng rãi vì giá thành xử lý rẻ hơn so với các phương pháp khác, ít sử dụng hoá chất, hiệu suất xử lý cao với nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Như vậy phương sinh học tỏ ra phù hợp với nước thải đô thị và nước thải của một số ngành công nghiệp có hàm lượng chất hữu cơ cao. Nếu đi sâu vào trình bày về tất cả các phương pháp xử lý trên thì mất rất nhiều thời gian và không cần thiết. Bước đầu phần mềm tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải là hướng tới xử lý nước thải theo phương pháp sinh học. Một phương pháp đang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay với nước thải đô thị cũng như nước thải của một số ngành công nghiệp có hàm lượng chất hữu cơ cao. Tiếp theo là phương pháp đông keo tụ mà phần mềm sẽ hướng tới, đây là phương pháp đã và đang được áp dụng phổ biến trong một số ngành công nghiệp mà nước thải có độ màu cao (nước thải giặt mài). Song bên cạnh đó, hầu hết các đối tượng nước thải khi xử lý cũng phải sử dụng đến phương pháp cơ học. Sau đây là nội dung của một số phương pháp cũng như quá trình xử lý là nền tảng lý thuyết được phần mềm sử dụng 2.2. XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Phương pháp cơ học được dùng để tác các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Đây là mức độ bắt buộc đối với tất cả các dây chuyền công nghệ xử lý nước thải. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sau khi sử lý ở giai đoạn này phải bé hơn 150 mg/l nếu nước thải được xử lý sinh học tiếp tục hoặc bé hơn các quy định để xả nước thải trực tiếp vào nguồn nước mặt. Công trình chắn rác, lắng cát và lắng sơ bộ được sử dụng trong việc thiết kế phần mềm. 2.2.1. Nguyên lý hoạt động của công trình chắn rác Các công trình chắn rác phổ biến được dùng hiện nay là song chắn rác và lưới chắn rác. Vai trò của các công trình chắn rác có chức năng chắn, giữ lại các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, …được gọi chung là rác. Cơ chế chắn rác tại các công trình này như sau: nước thải có lẫn các tạp chất lớn (rác) qua công trình chắn rác, tại đây những tạp chất có kích thước lớn hơn khe hở giữa các thanh của song chắn rác hay lưới chắn được giữ lại trước các công trình này. Các tạp chất khác có kích thước bé hơn vẫn theo dòng nước thải vào các công trình sau nhưng không gây ảnh hưởng gì lớn tới khả năng xử lý của các công trình đó. Vận tốc nước phải đủ lớn để cho rác có thể trôi được tới công trình chắn rác nhưng không quá lớn dẫn tới gây tổn thất áp suất lớn tại các công trình này [3]. 2.2.2. Cơ chế quá trình lắng cát Lắng cát dùng để tách những hạt cặn vô cơ lớn chứa trong nước thải mà chủ yếu là cát. Nếu cát không được tách ra khỏi trạm xử lý nước thải thì sẽ gây khó khăn trong công tác lấy cặn trong các công trình tiếp theo, gây tắc đường ống và phá huỷ bơm. Do vậy việc tách cát ra khỏi dòng thải là cần thiết. Khi ở trong dòng thải, dưới tác dụng của trọng lực, những phần tử rắn có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước sẽ được lắng xuống đáy trong quá trình nước thải chuyển động trong bể lắng cát. Như vậy, để tránh hiện tượng lắng các phần tử hũu cơ nhỏ hơn sẽ lắng trong bể lắng cát. Bể lắng cát phải được xây dựng với kích thước phù hợp và tốc độ dòng nước trong bể phải đủ lớn (thường 0,3 m/s). Bể lắng cát không phải thiết kế để lắng mọi loại hạt rắn mà chỉ lắng những hạt có độ lớn thuỷ lực từ 18-24 mm/s tương ứng với những hạt rắn có kích thước từ 0,2 – 0,25 mm. Khi dòng nước đi qua bể lắng cát, các hạt rắn sẽ rơi xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực tương ứng với độ lớn thuỷ lực riêng của nó [3]. Khi tốc độ dòng nước trong bể lắng cát càng lớn thì tốc độ rối theo thành phần đứng càng lớn do đó các hạt nhỏ sẽ bị cuốn ra khỏi bể lắng. Nhưng khi vận tốc nước trong bể nhỏ thì các hạt có kích thước bé bị lắng càng nhiều. Như vậy bể lắng cát sẽ làm việc hiệu quả với một khoảng vận tốc tối ưu nào đó (0,15-0,3m/s) . Khi vận tốc trong bể tiến dần tới 0,15 m/s, các hạt hữu cơ nhỏ có thể bắt đầu lắng, do vậy dòng nước trong bể phải ổn định để tạo điều kiện lắng cho loại hạt này. Tốc độ nước đạt 0,3 m/s sẽ gây nên hiên tượng cuốn cát theo dòng chảy, do vậy cần phải có hệ thống thu và phần phối nước đều ở đầu và cuối bể [3]. 2.3. XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO PHƯƠNG PHÁP ĐÔNG KEO TỤ 2.3.1. Cơ sở lý thuyết Đông keo tụ là quá trình bổ sung thêm hoá chất vào nước thải để trung hoà điện tích các hạt keo, liên kết chúng với nhau tạo điều kiện cho quá trình lắng tốt hơn. Trong nước thải, tuỳ theo nguồn gốc xuất xứ cũng như bản chất hoá học mà các hạt keo mang điện tích âm hay dương, đặc biệt là các hạt keo hữu cơ bao giờ cũng mang điện tích âm. Những hạt keo lơ lửng này trong nước sẽ hút các iôn trái dấu. Một số các iôn bị hút chặt vào bề mặt hạt keo và chuyển động cùng hạt keo tạo nên bề mặt trượt. Xung quanh các iôn trái dấu này là lớp iôn trái dấu bị hút vào một cách lỏng lẻo và có thể dễ dàng bị trượt ra. Hiệu số điện năng giữa 2 lớp ion trái dấu bên trong và bên ngoài gọi là điện thế zêta, giá trị của nó sẽ xác định lực đẩy tĩnh điện của các hạt. Ngoài ra giữa các hạt còn có lực hút phân tử VandecVan. Tổng của 2 lực này tạo thành một hàng rào thế năng cản trở các hạt keo liên kết với nhau. Mục tiêu của đông keo tụ là giảm điện thế zêta, tức là giảm lực đẩy tĩnh điện tới giá trị tới hạn sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau. Để thực hiện việc này, người ta thêm vào nước các iôn mang điện tích dương. Khi trong nước thải được bổ sung chất đông tụ sẽ diễn ra các giai đoạn sau [12]: Đi kèm các giai đoạn này là quá trình trung hoà điện tích các hạt keo và liên kết tạo thành các bông keo tụ. Hiện nay có rất nhiều chất đông tụ nhưng vẫn dùng phổ biến là phèn nhôm do đặc tính hoà tan tốt trong nước, chi phí và hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng pH từ 5 – 7,5. Khi sử dụng phèn nhôm sẽ xảy ra các phản ứng sau: Việc cho chất keo tụ vào nước sẽ làm pH của nước giảm, do đó để ổn định pH ta cần thêm vôi vào để ổn định pH. Để tăng cường quá trình lắng, người ta thêm vào nước thải chất trợ lấng. Chất hay dùng nhất là Poly Acry Amit (PAA) 2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình keo tụ Độ pH của nước thải có ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình thuỷ phân. Khi pH 7,5 làm muốu kiềm tan kém và hiệu quả keo tụ bị hạn chế. Thông thường phèn nhôm đạt hiệu quả cao nhất khi nước có pH = 5,5-7,5 [12]. Yếu tố nhiệt độ cũng ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình keo tụ. Nhiệt độ của nước cao quá trình keo tụ sẽ xảy ra nhanh chóng dẫn tới hiệu quả xử lý nước cao và sẽ giảm được lượng phèn cho vào nước. Độ đục của nước nguồn càng cao thì sự ảnh hưởng nhiệt độ càng rõ dệt. Nhiệt độ của nước thích hợp khi dùng phèn nhôm vào khoảng 20- 40oC tốt nhất là 35 – 40 oC. Bên cạnh đó liều lượng phèn, tốc độ khuấy,… cũng ảnh hưởng tới quá trình keo tụ. 2.4. XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Xử lý nước thải theo phương pháp sinh học bao gồm các bước sau: - Chuyển hoá các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc Cacbon ở dạng keo và dạng hoà tan vào tế bào sinh vật. - Tao ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải. - Loại bỏ các bông cặn sinh học ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng trọng lực. Quá trình oxy hoá sinh hoá thực hiện được khi các chất hữu cơ hoà tan, các chất keo và chất phân tán nhỏ trong nước thải được di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật. Quá trình xử lý nước thải hoặc còn gọi là quá trình thu hồi các chất bẩn từ nước thải và việc vi sinh vật hấp thụ các chất bẩn đó bao gồm ba giai đoạn sau [9]: Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử. Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán do sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào. Quá trình chuyển hoá các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng. Ba giai đoạn này quan hệ chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hoá các chất đóng vai trò chính trong quá trình xử lý nước thải. Tốc độ chậm nhất của một bước nào đó sẽ quyết định tốc độ của toàn bộ quá trình. Thông thường giai đoạn chuyền hoá các chất trong tế bào vi sinh vật là giai đoạn quan trọng nhất quyết định hiệu quả của quá trình xử lý, được thực hiện nhờ các phản ứng tự nhiên hoặc được xúc tác bởi các enzim ngoại bào do vi sinh vật tiết ra. Để cho quá trình này tiến triển tốt các vi sinh vật cũng đòi hỏi phải cung cấp cho chúng những điều kiện tối ưu về môi trường sinh sống cụ thể là nhiệt độ, pH, chất dinh dưỡng, hàm lượng các chất độc hại, oxy (nếu cần), thời gian thích nghi. Trong quá trình xử lý nước thải, ta phải khống chế được các điều kiện này thì mới đem lại hiệu quả xử lý cao. Trong xử lý sinh học nước thải, thường được tiến hành theo 2 phương pháp chính sau: - Các phương pháp xử lý sinh học hiếu khí sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí phân huỷ các chất hữu cơ trong môi trường nước giàu oxy hoà tan. - Các phương pháp xử lý sinh học yếm khí sử dụng các nhóm vi sinh vật yếm khí phân huỷ các chất hữu cơ trong môi trường nước không có oxy hoà tan. 2.4.1. Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí Phương pháp xử lý hiếu khí sử dụng các vi sinh vật hô hấp hiếu khí hoặc tuỳ tiện để phân giải các hợp chất hữu cơ có trong nước thải. Phương pháp này chỉ áp dụng cho nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp (BOD ≤ 1000 mg/l) [11] 1. Cơ chế của quá trình Quá trình oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải xảy ra bên trong tế bào vi sinh vật, dưới tác dụng của các enzim nội bào, các chất hữu cơ được chuyển hoá phục vụ cho quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Cơ chế của quá trình oxy hoá các chất hữu cơ bao gồm các giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Giai đoạn khuếch tán, các chất ô nhiễm trong nước thải di chuyển tới bề mặt tế bào vi sinh vật do sự khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử. Tốc độ của quá trình này phụ thuộc vào quá trình tải khuếch tán và trạng thái thuỷ động của môi trường. Giai đoạn 2: Do có sự chênh lệch nồng độ của các chất trong và ngoài tế bào, nên các chất ô nhiễm trên bề mặt tế bào vi sinh vật sẽ di chuyển qua màng bán thấm nhờ quá trình khuếch tán của các chất. Giai đoạn này có thể có một số chất không khuếch tán qua màng tế bào được do kích thước phân tử lớn hoặc tồn tại dưới dạng dễ tan, có phân tử lượng nhỏ hơn dễ khuếch tán hơn có thể đi vào tế bào vi sinh vật được. Giai đoạn 3: Giai đoạn này xảy ra quá trình chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật đồng thời sản sinh ra năng lượng phục vụ quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Các giai đoạn trên có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hoá trong tế bào vi sinh vật đóng vai trò quyết định đến mức độ và hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí. Dưới tác dụng của vi sinh vật hô hấp hiếu khí hoặc tuỳ tiện, các chất ô nhiễm sẽ được chuyển hoá: Các quá trình bao gồm: - Phản ứng oxy hoá các hợp chất không chứa Nitơ: - Phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ chứa Nitơ: - Các phản ứng tổng hợp nên tế bào: - Phản ứng tự oxy hoá Quá trình tự oxy hoá luôn đi kèm theo sự tạo thành tế bào (sinh khối). Sự chuyển hoá hoá học là nguồn cung cấp năng lượng cho các vi sinh vật sinh trưởng và phát triển. Trong các phản ứng trên: CxHyOzN : là công thức tổng quát của các chất hữu cơ trong nước thải C5H7NO2 : là công thức biểu thị thành phần hoá học chính của tế bào vi sinh vật trong giai đoạn hô hấp nội bào. ∆H : là năng lượng giải phóng hoặc thu vào. Khi vi sinh vật tự oxy hoá sẽ dẫn đến sự giảm số lượng tế bào vi sinh vật có trong môi trường. Đồ thị sau biểu diễn sự phụ thuộc này: O C D B Thời gian (t) A Hàm lượng sinh khối (mg/l) E BOD5 Đường cong biến thiên nồng độ của sinh khối C D B Thời gian (t) A Hàm lượng sinh khối (mg/l) E BOD5 Đường cong biến thiên nồng độ của sinh khối . 2. Tác nhân sinh học Tác nhân sinh học của phương pháp xử lý sinh học hiếu khí có nhiều chủng loại trong đó chủ yếu là vi khuẩn và một số nguyên sinh động vật. Vi khuẩn hô hấp hiếu khí: Aerobacter, Bacillus, Pseudomonas, Citrobacter,… Vi khuẩn hô hấp tuỳ ti._.ện: Cellulomonas biazoteza, Nitrosomonas spec… Vi khuẩn dạng sợi: Thiothrix, Microthrix, Aphoerotolus, … Nguyên sinh động vật chủ yếu là trùng roi: Ciliate và trùng tơ: Flagellatre 3. Các điều kiện của quá trình Hàm lượng oxy hoà tan lớn hơn 2mg/l Nồng độ BOD5 cho phép không quá 1000 mg/l. Thành phần dinh dưỡng trong nước thải theo tỷ lệ: BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 Các chất độc nằm trong giới hạn cho phép Giá trị pH nằm trong khoảng 6,5 – 8,5 Nhiệt độ nước thải khống chế từ 6 – 37 oC. Tuỳ theo dạng thiết bị xử lý mà hàm lượng SS vào có giá trị khác nhau. Với bể lọc sinh học, SS vào không quá 100 mg/l; Bể Aeroten không quá 150 mg/l Nồng độ chất vô cơ không quá 10 mg/l. 2.4.2. Phương pháp xử lý sinh học yếm khí Phương pháp này được sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng BOD và hàm lượng cặn lơ lửng lớn (BOD > 1800 mg/l , SS ≥ 300 – 400 mg/l), dựa vào các quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ của vi sinh vật hô hấp yếm khí hoặc tuỳ tiện. Xử lý yếm khí nước thải có nhiều ưu điểm như sau: Có thể xử lý được nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm rất cao và có khả năng phân huỷ được các chất hữu cơ có phân tử lượng lớn, phức tạp mà phương pháp hiếu khí không xử lý được. Lượng bùn dư sinh ra ít. Giá thành rẻ. Sản phẩm của quá trình xử lý này là khí sinh học (Biogas) thành phần chủ yếu là CH4 và CO2 có thể dùng làm nhiên liệu. Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm đó cũng có các nhược điểm: Thời gian lưu của nước thải trong thiết bị lâu, nên chi phí ban đầu cho xây dựng cơ bản khá cao. Thời gian ổn định công nghệ dài. Hiệu quả xử lý chỉ đạt 80 đến 90%. Quy trình vận hành tương đối phức tạp. Nếu thiết bị hở khí thoát ra gây ô nhiễm môi trường không khí. 1. Cơ chế quá trình phân huỷ yếm khí Về cơ bản có thể chia quá trình phân huỷ yếm khí các chất ô nhiễm hữu cơ thành 3 giai đoạn chính [10]: a) Giai đoạn thủy phân Trong công đoạn này các thành phần chất hữu cơ không tan hoặc tan ít (có phân tử lượng lớn như protein, lipit, polysacarit, pectin ... ) được chuyển hoá thành các sản phẩm có phân tử lượng nhỏ hơn và phần lớn đều tan. Các chất hữu cơ này sẽ được sử dụng làm cơ chất trong các hoạt động của VSV trong các công đoạn sau. b) Giai đoạn lên men các axit hữu cơ Các hợp chất hữu cơ đơn giản sản phẩm của quá trình thuỷ phân, các chất béo, polysacarit, protein... sẽ được lên men thành các axit hữu cơ như: axetic, lactic, propionic, butyric,... và các chất khí như: H2 , H2S, NH3 và một lượng nhỏ CH4. Thành phần và tính chất của các sản phẩm phụ thuộc nhiều vào bản chất, thành phần của các chất ô nhiễm có trong nước thải, phụ thuộc vào khu hệ VSV cũng như vào điều kiện môi trường của quá trình hoạt động (pH, nhiệt độ, ... ). Cơ chế của quá trình tạo axit trong phân huỷ yếm khí được chia làm hai dạng chính. Theo Gunnerson và Stucke (1986): Chuyển hoá trực tiếp cơ chất đến axit axetic: + Lên men tạo axit axetic: + Phân cắt axit béo phân tử lượng lớn bằng phản ứng oxy hoá khử kèm thuỷ phân: Lên men các axit hữu cơ và các chất trung tính khác như etanol, propanol, aceton, ... Trong quá trình lên men các axit hữu cơ, các axit amin sẽ được khử amin bằng quá trình khử hoặc thuỷ phân để tạo NH3 và NH4+, một phần sẽ được VSV sử dụng để tạo sinh khối, phần còn lại thường tồn tại dưới dạng NH4+ có thể gây ức chế quá trình phân giải yếm khí. c) Giai đoạn tạo khí CH4 Các sản phẩm hữu cơ thu được từ giai đoạn lên men sẽ được khí hoá nhờ các vi khuẩn methan hoá được gọi chung là vi khuẩn Methanogens. Các vi sinh vật này có đặc tính chung là chỉ hoạt động trong môi trường yếm khí nghiêm ngặt. Tốc độ sinh trưởng và phát triển của chúng chậm hơn nhiều so với tốc độ sinh trưởng của các vi sinh vật khác. Khí methan được hình thành chủ yếu theo hai cơ chế: Decacboxyl hoá và khử CO2. Phương trình tổng quát quá trình phân huỷ yếm khí tạo CH4 được biểu diễn thông qua biểu thức: Nhưng trong thực tế cơ chất không được chuyển hoá trực tiếp đến CH4 và CO2 mà phải qua giai đoạn axit hoá. Tạo khí Methan bằng decacboxyl hoá: Không chỉ axit acetic được decacboxyl hoá tạo Methan mà cả các axit bay hơi khác cuãng như các chất trung tính đều có thể được decacboxyl. Từ acetat CH3-COOH CH4 + CO2 + E Từ propionat 4CH3-CH2-COOH 7CH4 + 5CO2 + E Từ Butyrat 2CH3-(CH2)2-COOH 5CH4 + 3CO2 + E Từ Etanol CH3-CH2OH 3CH4 + 3CO2 + E Từ Aceton CH3-CO-CH3 2CH4 + CO2 + E 70% khí Methan được hình thành theo cơ chế này Tạo khí Methan bằng khử CO2 : có thể theo các cơ chế sau: Khử CO2 bằng H2 theo cơ chế: CO2 + 4H3 CH4 + 2H2O Khử CO2 bằng phản ứng oxy hoá khử: 8NADH+ 8NAD CO2 CH4 + 2H2O 30% khí Methan được hình thành theo cơ chế này. 2. Tác nhân sinh học Các vi sinh vật trong phân huỷ yếm khí thường dùng để phân huỷ yếm khí tạo khí Methan là những vi sinh vật sau: Giai đoạn thuỷ phân Giai đoạn axit hoá Giai đoạn Methan hoá Bacillus Clostridium Lactobacillen Pseudomonas Bacteroides Enderobacterie Syntrophotacter Wolonii Syntrophomonas Wolfei Syntrophus Methanobacterium (que dài) Methanobrevibacter(que ngắn) Methanococcus (dạng hình cầu) Methanspirillum (dạng sợi) Methanosarcina (dạng hình cầu) Methanobacillus Methanobacthrix 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý yếm khí Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học nói chung và xử lý bằng phương pháp yếm khí nói riêng, yếu tố môi trường đóng một vai trò rất quan trọng. Nó quyết định hiệu quả xử lý của phương pháp, trong quá trình phân giải yếm khí, một số yếu tố môi trường ảnh hưởng như: nhiệt độ, pH, tỷ lệ C/N của nguyên liệu, hàm lượng và bản chất của chất ô nhiễm, thời gian lưu [11] a. Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng tác động đến quá trình phân giải yếm khí. Giải nhiệt độ cho quá trình phân giải yếm khí khá rộng, từ 30 ÷ 500C. Tuy nhiên, nhiệt độ tối ưu cho mỗi quá trình xử lý yếm khí phụ thuộc vào tính ưa nhiệt của tác nhân sinh học. Trong thực tế, vi khuẩn metan hoá bao gồm 2 nhóm là: vi khuẩn ưu ấm (Meosophyl) và vi khuẩn ưu nóng (Theromophyl). Nhiệt độ tối ưu cho nhóm vi khuẩn ưa ấm từ 33 ÷ 370C, đối với nhóm vi khuẩn ưa nóng từ 50 ÷ 520C. Biến động nhỏ của nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến hoạt lực của vi sinh vật. Nhóm vi khuẩn metan hoá cho hiệu suất cao chủ yếu là vi khuẩn ưa ấm, chúng rất nhạy cảm với biến động của nhiệt độ, do vậy để thu biogas thì nhiệt độ luôn phải giữ ổn định từ 35 ÷ 370C. - Nhiệt độ > 370C: Vi khuẩn ưa nhiệt hoạt động, xảy ra quá trình khí hoá mạnh, khí thoát ra nhiều nhưng hạn chế quá trình khử CO2, làm giảm hiệu quả thu khí metan. - Nhiệt độ < 100C: Vi khuẩn metan hoá hầu như không hoạt động. b. Ảnh hưởng của pH Quá trình phân giải yếm khí thực chất được thực hiện nhờ một hệ enzim mà hoạt lực của nó phụ thuộc rất nhiều vào độ pH của môi trường. Các nhóm vi sinh vật khác nhau sẽ có pH tối ưu khác nhau. - Các vi khuẩn thực hiện quá trình thuỷ phân và lên men axit hữu cơ phần lớn ưa axit, chúng có thể tồng tại ở dải pH khá rộng từ 2 ÷ 7, pH tối ưu khoảng từ 5÷7, tuy nhiên hoạt lực của chúng sẽ giảm đi khi pH < 4,5. Trong giai đoạn thuỷ phân và lên men axit hữu cơ, pH môi trường hầu như ít ảnh hưởng. - Các vi khuẩn metan ưa axit nhẹ hoặc kiềm do đó trong giai đoạn metan hoá pH của môi trường có ảnh hưởng lớn, pH tối ưu cho quá trình lên men biogas từ 6,5 ÷ 7,5. Khi pH < 6,5 hoạt lực của vi khuẩn metan hoá giảm đi rõ rệt, pH < 6,4 làm giảm 30% hiệu quả chuyển hoá CH4, còn khi pH < 4,24 trong vòng 3 ÷ 4 ngày sẽ làm vi khuẩn metan chết. Tuy nhiên vi khuẩn metan có thể tồn tại được 60 ngày ở pH = 5 - Nếu pH vượt ngoài phạm vi 6,5 ÷ 8,0 thì tốc độ phân huỷ các hợp chất hữu cơ sẽ giảm và các sản phẩm trung gian cũng thay đổi theo chiều hướng không có lợi. Khi pH 8,0 thì gây sự tăng ức chế của ion NH4+ với vi sinh vật. c. Ảnh hưởng của thành phần cơ chất (tỷ lệ C/N) Cacbon và Nitơ là nguồn nguyên liệu chủ yếu của vi khuẩn sinh khí CH4, tỷ lệ C/N có ý nghĩa quyết định đối với quá trình xử lý yếm khí, tỷ lệ C/N tối ưu là 30/1. - Khi C/N > 30/1: thiếu N sẽ làm hạn chế phát triển sinh khối, C phân huỷ chậm và không hoàn toàn. - Khi C/N < 30/1: dư thừa N, vi khuẩn sẽ phân giải và chuyển thành NH4+ và NH3 quá cao sẽ kìm hãm quá trình phân giải yếm khí, đặc biệt là đối với các vi khuẩn metan hoá khi nồng độ NH3 ≥ 0,15 mg/l sẽ ức chế rất mạnh sự tạo thành CH4. d Ảnh hưởng của các chất kìm hãm * Các ion kim loại và kim loại nặng Các ion kim loại ảnh hưởng đến các vi khuẩn tạo khí CH4, trong đó tác động mạnh nhất là Mn2+, sau đó là Ca2+, Na+ … * Các hợp chất chứa Nitơ Trong nước thải Nitơ tồn tại chủ yếu ở dạng hữu cơ (axit amin, peptit, protein) và có thể tồn tại ở dạng nitơ vô cơ (NH4+, NO3-). Trong phân giải yếm khí NH4+ là sản phẩm của quá trình khử amin. NH4+ được các vi sinh vật yếm khí sử dụng như là nguồn cung cấp Nitơ, nhưng nếu hàm lượng NH4+, NO3- quá cao sẽ kìm hãm trao đổi chất của vi khuẩn. NO3- có thể kìm hãm gián tiếp vi khuẩn metan hoá, do trong môi trường yếm khí một số vi khuẩn có khả năng khử Nitrat thành N2, NH3, và NH4+ làm cho hàm lượng NH4+ tăng nhanh, gây ức chế mạnh đến quá trình metan hoá. * Các hợp chất chứa lưu huỳnh Lưu huỳnh là một nguyên tố cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp Protein của vi sinh vật, nhưng ở nồng độ cao, nó lại có tác dụng kìm hãm đối với vi sinh vật. Lưu huỳnh có trong nước thải là do trong quá trình sản xuất có sử dụng một số hoá chất chứa S như H2SO4, Na2SO3 ...Trong điều kiện yếm khí SO42- bị khử thành H2S: Vi khuẩn SO42- + 4H2 H2S + 2H2O + 2OH- (Desulfirikant) H2S HS- + 2H+ S2- + 2H+ Khi pH thấp cân bằng chuyển dịch sang trái, xu hướng tạo H2S và theo biogas thoát ra ngoài làm giảm chất lượng biogas. Mặt khác khi đốt sẽ tạo ra khí SO2 gây ô nhiễm không khí. Quá trình khử sunfat nói chung không gây ảnh hưởng nhiều đối với vi khuẩn thuỷ phân và axit hoá, nhưng ngược lại nó ảnh hưởng đến vi khuẩn metan do H2S ức chế vi khuẩn metan, đồng thời vi khuẩn khử sunfat cạnh tranh với vi khuẩn metan trong việc sử dụng H2. - Khi nồng độ H2S ≤ 0,1 mg/l thì chưa gây ảnh hưởng nhiều. - Khi nồng độ H2S > 0,35 ÷ 0,85 mg/l có thể gây ức chế 50% vi khuẩn metan. e. Các yếu tố ảnh hưởng khác * Độ oxy hoà tan Giai đoạn thuỷ phân và axit hoá: các vi khuẩn thuỷ phân và axit hoá phần lớn là vi khuẩn hô hấp tuỳ tiện, chúng phát triển được trong điều kiện có oxy, nên không chịu ảnh hưởng lớn. Giai đoạn metan hoá: Các vi khuẩn metan hoá yếm khí nghiêm ngặt, chúng rất mẫn cảm với sự có mặt của O2 và H2O2. Do đó nếu không đảm bảo điều kiện yếm khí tuyệt đối sẽ kìm hãm hoặc tiêu diệt các vi khuẩn metan hoá. * Sản phẩm trao đổi chất. Các sản phẩm trao đổi chất (axit, rượu), axit hữu cơ hình thành, thường được phân ly: RCOOH RCOO- + H+ Sự phân ly phụ thuộc vào pH của môi trường, khi pH thấp thì khả năng phân ly giảm do đó không có lợi cho vi khuẩn metan vốn ưa axit nhẹ và kiềm. * Thời gian lưu của nước thải và tải lượng dòng vào thiết bị yếm khí Thời gian lưu của nước thải trong thiết bị phụ thuộc vào đặc tính nước thải và điều kiện môi trường. Thời gian lưu quá ngắn sẽ không đủ điều kiện cho các vi sinh vật yếm khí tiếp xúc và trao đổi với các chất ô nhiễm, đặc biệt là các vi khuẩn metan hoá. Do đó sẽ làm giảm hiệu quả xử lý. Thời gian lưu càng tăng thì càng có lợi hiệu quả xử lý và thu biogas tăng, ngoài ra còn có thể tiêu diệt các mầm bệnh (vi sinh vật gây bệnh, ký sinh trùng…), nhưng lại gây tốn kém về kinh tế đầu tư xây dựng. Tải lượng dòng vào (lượng các chất ô nhiễm có trong dòng vào hệ thống xử lý), cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý. Tải lượng dòng vào quá cao dễ gây mất cân đối giữa hai quá trình axit hoá và metan hoá. Axit hữu cơ tạo thành lớn làm cho pH giảm đột ngột, sẽ gây bất lợi cho quá trình khí hoá. Tải lượng dòng vào quá thấp sẽ kéo dài thời gian lưu, đòi hỏi thể tích thiết bị phải lớn. Tải lượng dòng vào tối ưu cho quá trình phân giải yếm khí với vi sinh vật cố định trên giá, đệm là 5,0 ÷ 20 kgCOD/m3.ngày, với vi sinh vật yếm khí giả lỏng là 1,0 ÷ 6,0 kgCOD/m3.ngày. * Ảnh hưởng của thế oxi hoá khử (hàm lượng H2) trong giai đoạn tạo axit axetic. Sự oxy hoá khử các sản phẩm như propionic, butyric, lactic, etanol được thực hiện khi không có các vi khuẩn có khả năng sử dụng H2. Về mặt nhiệt động, quá trình oxy hoá khử khó thực hiện hoặc không thự hiện được khi áp suất riêng phần của H2 lớn. CH3CH(OH)COOH + H2O CH3COOH + CO2 + 2H2 + 4,8 kJ/mol CH3CH2OH + H2O CH3COOH + 2H2 - 9,6 kJ/mol CH3(CH2)2COOH +2H2O CH3COOH + 2H2 - 48,1 kJ/mol CH3CH2CH2COOH +2H2O CH3COOH + 3H2 + CO2 - 76 kJ/mol Trong khi đó với áp suất riêng phần rất nhỏ của H2, về mặt nhiệt động học, phản ứng có thể xảy ra và biến đổi năng lượng đủ để tổng hợp ATP và cho sự phát triển vi sinh vật. Như vậy vi sinh vật ở giai đoạn axetic hoá rất nhạy cảm với sự xuất hiện của H2. Thế oxy hoá khử ảnh hưởng tới quá trình phân giải yếm khí theo nguyên lý Le Chaterlier về chuyển dịch cân bằng hoá học: “ Mọi sự thay đổi của các yếu tố xác định trạng thái cân bằng của một hệ cân bằng sẽ làm cho cân bằng chuyển dịch về phía chống lại những sự thay đổi đó”. Do đó khí H2 sinh ra từ các phản ứng trên nếu không được giải phóng sẽ gây ra áp lực lớn (nồng độ cao), làm cân bằng chuyển dịch về phía không tạo thành H2 và hiệu quả lên men axit axetic giảm xuống. Trong giai đoạn metan hoá, ngoài xảy ra quá trình decacboxyl hoá còn có quá trình khử CO2 tạo thành CH4, cho nên nồng độ H2 giảm. Do đó, cân bằng chuyển dịch theo hướng tạo ra sản phẩm là axit axetic. . CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Việc ứng dụng công nghệ thông tin để xây dựng một phần mềm thiết kế trong một chuyên ngành cụ thể nào đó, muốn thành công thì cần phải có các yếu tố sau: - Phần mềm phải được xây dựng trên cơ sở khoa học chuyên ngành đúng đắn. - Phầm mềm phải được xây dựng trên các ngôn ngữ lập trình đủ mạnh, có khả năng thiết kế được cáo giao diện đẹp (việc này rất quan trọng trong việc xây dựng các phần mềm đóng gói nói một cách khác là các phần mềm thương mại),… - Với những thuật toán mang tính chiến lược trong chương trình phải được thiết kế một cách một hợp lý để chương trình có thể chạy ổn định, khi có điều kiện nâng cấp lên thì sẽ không làm ảnh hưởng tới chương trình, hay nói một cách khác ta không phải mất thời gian để viết lại các thuậtt toán trước đây,… Sau đây ta sẽ lần lượt tìm hiểu về cơ sở lý thuyết mà chương trình DSTS đã sử dụng làm nền tảng, từ đó cho phép DSTS có một khả năng nhất định trong việc tham gia thiết kế các hệ thống xử lý nước thải nói chung và đặc biết là theo phương pháp sinh học đối với nước thải đô thị hoặc nước thải có tính chất tương tự. Với hạn chế về mặt thời gian, cũng như khả năng về chuyên ngành còn yếu kém. Chương trình DSTS Demo mới chỉ dừng lại ở mức độ là một công cụ tính toán và quản lý dữ liệu, cho phép người sử dụng có thế thiết kế ra các công trình xử lý nước thải. Kết quả của việc tính toán phụ thuộc vào kinh nghiệm của người sử dụng, với cùng một đối tượng nước thải, các thông số đầu vào như nhau, có thể mỗi người sẽ cho ra một kết quả khác nhau. Nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau này là do người sử dụng đã lựa chọn các thông số kĩ thuật cho các công trình khác nhau. Tuy nhiên bên cạnh đó, các thông số nạp vào, DSTS luôn đưa ra một khoảng giá trị tối ưu để người sử dụng có thể lựa chọn (việc này rất quan trọng, vì người dùng không cần phải tra sổ sách từ đó sẽ tiện lợi cho việc thiết kế của mình). Nếu người dùng chọn ra ngoài khoảng tối ưu thì DSTS sẽ cảnh báo cho người dùng biết. 3.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ DÂY CHUYỂN CÔNG NGHỆ 3.1.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý Công việc trước tiên trong thiết kế hệ thống xử lý nước thải là phải lựa chọn phương pháp xử lý. Chọn phương pháp xử lý có ý nghĩa quyết định tới khả năng làm việc của hệ thống. Do đặc thù của nước thải công nghiệp rất đa dạng, mỗi ngành công nghiệp, mỗi nhà máy xí nghiệp đều có nước thải đặc trưng. Với thời gian có hạn, việc xây dựng một phần mềm tính toán có khả nảng thiết kế hết các dây chuyền công nghệ này là hết sức khó khăn. Xong bên cạnh đó, tại mỗi nhà máy xí nghiệp sản xuất đều đã có các hệ thống xử lý nước thải cục bộ rồi mới thải ra mạng lưới thoát nước thải chung của khu vực. Nếu nước thải này được hoà nhập với nước thải sinh hoạt, khi đó nước thải sinh hoạt lẫn nước thải công nghiệp có thể gọi chung là nước thải đô thị. Nhiệm vụ cuối cùng của khu vực này là phải xử lý nước thải đô thị trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Như vậy trong khuôn khổ của đồ án, em sẽ tập trung xây dựng một phần mềm tính toán thiết kế các hệ thống xử lý nước thải đô thị hoặc nước thải có thành phần tương tự như thành phần của nước thải đô thị (nước thải sinh hoạt). Có nhiều phương pháp xử lý nước thải: phương pháp cơ học, phương pháp hoá học, hoá lý, phương pháp sinh học. Tuy nhiên, phương pháp hoá học và hoá lý thường dùng trong xử lý nước thải công nghiệp. Ngoài ra còn có phương án xử lý bổ sung (mức độ cao) như: Khử N, P trước khi xả vào nơi tiếp nhận , khử trùng nước thải nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước. Nước thải đô thị có thành phần chủ yếu là các chất rắn, chất hữu cơ, hàm lượng N, P cao và chứa một lượng lớn các vi khuẩn. Do đó, xử lý nước thải sinh hoạt dù bằng công nghệ như thế nào cũng vẫn phải tuân theo trình tự sau: Thu dầu, mỡ; loại bỏ sơ bộ các chất rắn, chủ yếu là chất rắn lơ lửng. Xử lý các chất hữu cơ có trong nước thải (đa phần là các chất hữu cơ có khả năng oxy hoá sinh hoá). Khử N, P trong nước thải. Khử trùng. Nước thải đô thị có tỷ lệ BOD/COD lớn hơn 60% do đó có thể xử lý bằng phương pháp sinh học. Xử lý sinh học nghĩa là xử lý nước thải bằng cách phân huỷ các chất thải trong nước, chủ yếu là các chất hữu cơ dễ phân huỷ, bằng các vi sinh vật. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh, có trong nước thải. Chúng sử dụng các chất hữu cơ có sẵn trong nước thải và chuyển hóa thành các chất vô cơ, chất khí và nước. Đây là phương pháp có thể áp dụng rộng rãi để xử lý rất nhiều loại nước thải khác nhau, đặc biệt là nước thải chứa nhiều hợp chất hữu cơ. Trong xử lý sinh học, tuỳ thuộc vào đặc trưng riêng của dòng thải mà ta lựa chọn xử lý yếm khí hay hiếu khí. Nếu BOD5 dòng thải £ 1000 mg/l có thể lựa chọn các phương pháp xử lý hiếu khí, nếu BOD5 dòng thải ³ 2000 mg/l có thể sử dụng các phương pháp xử lý yếm khí. Phần lớn phương pháp xử lý sinh học khử được 98% BOD5 nhưng chỉ loại bỏ được 20 - 40% hàm lượng Nitơ, 15 - 30% hàm lượng phốt pho, vấn đề ô nhiễm lớn trong nước thải sinh hoạt. Do đó, vấn đề chất ô nhiễm hữu cơ không quá lớn và cũng không khó khăn trong việc xử lý. Xử lý nước thải sinh hoạt chú trọng nhất vào quá trình khử nitơ, phốt pho nhằm đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra, tránh gây nên hiện tượng ô nhiễm thứ cấp. Khi thiết kế hệ thống xử lý nước thải đô thị, người ta cần phải quan tâm đến hàm lượng N và P có trong nước thải. Sự có mặt của Nitơ dưới dạng nitrat trong nước được coi là mối nguy cơ tiềm ẩn rất trầm trọng bởi nó làm nghèo ôxy của các thuỷ vực do hiện tượng phú dưỡng. Hiện tượng phú dưỡng gây nên do trong nước thải có chứa một lượng lớn các hợp chất Nitơ và Phốt pho nhất là Phốt pho. Khi nước được xả vào môi trường đặc biệt là các hồ chứa, các cửa sông là những nơi mà sự trao đổi nước rất hạn chế nên khả năng tự làm sạch cũng hạn chế và hợp chất N, P tạo thuận lợi cho sinh vật thuỷ sinh phát triển đặc biệt là tảo lam. Các loài tảo này cũng như mọi thực vật khác, chúng tạo ra ôxy trên mặt hồ nhưng do sự phân huỷ của nó lại tiêu huỷ một lượng đáng kể ôxy hoà tan trong nước. Kết quả là làm cho môi trường nước nhanh chóng bị cạn kiệt ôxy do vậy sẽ hình thành ở đáy hồ một tầng phân huỷ kỵ khí tạo ra ôxy, các sản phẩm CH4, Hydrosunfat (H2S). Sự ô nhiễm này dần làm cho nước hồ giàu chất dinh dưỡng mà người ta gọi đó là hiện tượng phú dưỡng, nghĩa là nước có quá nhiều Nitrat và Phốt phat. Sự phát triển quá mức của tảo lam sẽ gây ra khó chịu cho nước hồ, gây độc hại cho gia súc uống nước này, làm hạn chế các nhóm sinh vật khác, cá bị nhiễm độc do các chất mà chúng tiết ra. Với con người, nếu nước không được xử lý, do tác dụng của các loại vi khuẩn đường ruột, Nitrat có thể chuyển thành Nitrit. Các Nitrit này trong khi liên kết với Hêmôglôbin của máu sẽ chuyển Hêmôglôbin thành Mêtahêmôglôbin gây trở ngại cho sự vận chuyển ôxy trong máu và dẫn đến nguy cơ ngạt thở. Nguồn Nitơ trong nước thải đô thị chủ yếu là do nước tiểu, nước mưa cũng có một lượng đáng kể Nitrat 3.1.2. Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ Sơ đồ công nghệ làm sạch nước thải là một hệ thống các công trình nhằm loại bỏ ra khỏi nước thải các tạp chất nguy hiểm về mặt vệ sinh hoặc thu hồi các chất có giá trị dùng làm nguyên liệu thứ cấp. Hiện nay có rất nhiều sơ đồ dây chuyền công nghệ, việc lựa chọn tổ hợp thiết bị và xác lập chế độ làm việc có hiệu quả của chúng thường gặp những khó khăn nhất định do tính đa dạng của các cách để đạt tới chất lượng nước làm sạch theo yêu cầu [1]. Trong các sơ đồ làm sạch nước thải nói chung và nước thải đô thị nói riêng, người ta đặc biệt chú ý đến phương pháp làm sạch nước thải theo phương pháp sinh học. Lý do phương pháp sinh học được lựa chọn nhiều trong các công trình xử lý nước thải: Giá thành thường thấp hơn so với các phương pháp khác Sơ đồ công nghệ đơn giản Có khả năng làm sạch nước thải chứa nhiều hợp chất hữu cơ với hiệu quả cao Có khả năng xử lý được một số loại nước thải mà các phương pháp khác không xử lý được hoặc xử lý kém hiệu quả Phương pháp sinh học cũng có những mặt hạn chế nhất định của nó. Khi vận hành hệ thống, nếu không duy trì các thông số vận hành ở giải cho phép thì dễ làm gây ô nhiễm thêm cho nước thải. Tuy nhiên, xử lý nước thải theo phương pháp hoá lý và hoá học lại tỏ ra khá hiệu quả với nước thải chứa nhiều kim loại, chất ôxy hoá, độ màu cao,... và còn có khả năng thu hồi lại một số nguyên tố có trong nước thải. Với từng trường hợp mà ta sẽ có các dây chuyền công nghệ phù hợp với đặc tính nước của nước thải. Việc lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ dựa vào các yếu tố sau [2]: Công suất của hệ thống cần xử lý Thành phần và đặc tính của nước thải Mức độ cần thiết xử lý nước thải Tiêu chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng Phương pháp sử dụng cặn Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thuỷ văn khu vực xây dựng hệ thống xử lý nước thải Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật khác. Ngoài ra, khi thiết kế hệ thống xử lý nước thải cần chú ý bố trí các công trình xử lý sao cho chúng có khả năng tự chảy giữa các công trình với nhau để giảm chi phí đầu tư thiết kế cũng như vận hành hệ thống Nhìn chung sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải đô thị được tiến hành theo sơ đồ sau: Tiền xử lý (loại bỏ rác lớn, dầu mỡ) Khử trùng Xử lý bậc 3 (Khử N, P) Xử lý bậc 1 (Tách chất bẩn) Xử lý bậc 2 (xử lý sinh học) Nước thải vào Nước thải sau xử lý Trong xử lý sinh học nước thải có chứa N. Nitơ được khử theo 2 cơ chế sau: - Quá trình đồng hoá xảy ra cùng quá trình khử BOD, xảy ra trong SBR, mương oxy hoá... - Quá trình nitrat hoá và khử nitơ Việc khử NO3- bằng phương pháp sinh học được thực hiện trong môi trường thiếu khí, yếm khí mà NO3- đóng vai trò là chất nhận electron. Trong thực tế xử lý nước thải, người ta ít khi sử dụng qui trình xử lý NO3- riêng biệt mà thường thiết kế công trinh xử lý tổng hợp cả BOD5, nitrat hoá, khử NO3-. Như vậy tận dụng được lượng C khi khử BOD5 và tiết kiệm được 50% lượng O2 khi thực hiện quá trình nitrat hoá NH4+. Về mặt công trình, nếu áp dụng công nghệ này sẽ không phải áp dụng bể lắng trung gian. Sơ đồ vể Aeroten hỗn hợp được bố trí như sau [4]: Thiếu khí Hiếu khí Anoxic Aerobic Anoxic Aerobic Bể lắng Nước thải Với P, ta có thể khử theo 2 cách: - Kết tủa hoá học: Sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, sữa vôi, PAA nhằm kết tủa P, sau đó tách cặn ra. - Phương pháp sinh học: một số vi khuẩn có khả năng chứa một lượng dư P dạng phốt phát trong tế bào của chúng. Một số sản phẩm lên men đơn giản được sinh ra trong điều kiện yếm khí, được vi khuẩn đồng hoá thành các sản phẩm chứa bên trong tế bào đồng thời với việc giải phóng P. Vùnh yếm Vùng Anoxic Vùng hiếu Khí giải phóng (Khử NO3) khí khử P, Khử BOD BOD, NH4, hấp phụ P P Nước thải Nước ra Tuần hoàn nước đã Nitrat để khử NO3 về N2 Bùn tuần hoàn chính Xả cặn chứa P Qr = Q Bể lắng Thực tế, xử lý P bằng sinh học thường kết hợp quá trình yếm - hiếu khí. Các tế bào vi khuẩn liên kết thành các bông và dần được lắng xuống đáy bể lắng. P chứa trong cặn được tháo ra đi xử lý riêng hay sử dụng lại như một chất men làm tăng hiệu quả quá trình xử lý. Trên đây là giới thiệu một vài nét sơ lược về công đoạn xử lý nước thải đô thị có công trình xử lý có khả năng khử N, P, BOD. Có thể nói, công nghệ xử lý nước thải đô thị rất phong phú. Về lịch sử thì quy trình lọc sinh học (lọc từ từ) là quy trình cổ nhất áp dụng cho xử lý nước thải đô thị. Nhưng với sự sử dụng rộng rãi của quy trình bùn hoạt tính thì quy trình này bị loại bỏ. Nguyên nhân là do lọc sinh học sử dụng các vật liệu lọc xếp chặt như đá vụn, sỉ, mảnh gốm vỡ... nên tải trọng lớn. Trong khi đó, quy trình bùn hoạt tính dễ vận hành và hiệu quả xử lý cao. Tuy nhiên, do sự phát triển của phương pháp mới sử dụng nhựa cho tầng lọc, quy trình này bắt đầu được sử dụng trở lại. Ngoài ra, người ta cũng thường sử dụng hồ sinh học, bể aeroten là việc theo mẻ (SBR).... để xử lý nước thải đô thị. Tuy nhiên, tùy qui mô và trong từng trường hợp cụ thể mà sử dụng công nghệ phù hợp. 3.1.3. Giới thiệu một số dây chuyền công nghệ điển hinh xử lý nước thải đô thị 1. Dây chuyền 1 Cấu trúc của dây chuyền này được thiết kế như sau: * Khối xử lý cơ học - Ngăn tiếp nhận - Song chắn rác và máy nghiền rác - Bể lắng cát và sân phơi cát - Bể lắng đợt 1 (sử dụng lắng ly tâm) - Bể làm thoáng sơ bộ * Khối xử lý sinh học: - Bể Aeroten (vi sinh vật lơ lửng – bùn hoạt tính) - Bể lắng đợt 2 (sử dụng lắng ly tâm) * Xử lý cặn: - Bể nén bùn - Bể mêtan - Tách nước ở sân phơi bùn * Khử trùng và xả nước thải ra nơi tiếp nhận: - Khử trùng nước thải - Bể trộn vách ngăn có lỗ - Bể tiếp xúc - Xả nước thải sau xử lý ra sông. ** Mô hình dây chuyền công nghệ: Cát Nước Nước thải từ hệ thống thoát nước đô thị tới Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cát ngang Máng đo lưu lượng ngang Làm thoáng sơ bộ Lắng 1 Bể Aeroten Bể trộn Clo Bể tiếp xúc Máy nghiền rác Sân phơi cát Bể nén bùn Lắng 2 Bể Mêtan Cấp khí Bùn tuần hoàn Cặn đã được lên men 2. Dây chuyền 2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ này bao gồm các công trình sau: Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cát thồi khí Bể làm thoáng sơ bộ Bể lắng ngang đợt 1 Bể aeroten kết hợp với lắng 2 Bể nén bùn đứng Bể mêtan Xử lý cặn bằng cơ học Khử trùng nước thải Xả nước thải. ** Mô hình dây chuyền công nghệ: Nước sau xử lý Cặn đã lên men Rác đã nghiền Bùn tuần hoàn Nước thải chưa xử lý Ngăn tiếp nhận Song chắn rác Bể lắng cát thổi khí Hộp đo lưu lượng Bể làm thoáng sơ bộ Lắng 1 Aeroten + lắng 2 Bể trộn Clo Bể tiếp xúc Cấp khí Máy nghiền rác Sân phơi cát Nước Bể nén bùn Bể mê tan 3.2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN CHO CÁC CÔNG TRÌNH Khả năng làm việc của phần mềm, phần lớn dựa vào những gì mà khi xây dựng phần mềm lập trình viên đã trang bị cho chương trình. Với DSTS, cơ sở hình thành là dựa trên các công trình xử lý nước thải. Việc kết hợp các công trình lại để cho người dùng sử dụng có các phương án xử lý lựa chọn khác nhau là tuỳ thuộc vào ý tưởng của lập trình viên. Ý tưởng chỉ là sự khởi đầu, nó rất quan trọng, xong bên cạnh đó để thực hiện được ý tưởng đó phải nhờ vào sự sáng tạo cũng như khả năng của lập trình viên trong việc “sáng tác” ra các thuật toán phù hợp. Nếu ví phần mềm là ngôi nhà thì việc “sáng tác” này có ý nghĩa quyết định tới bộ khung của ngôi nhà. Vẫn chưa đủ, việc tính toán thiết kế ra các công trình có mang lại hiệu quả cao hay không là còn phụ thuộc vào kiến thức chuyên ngành ta trang bị cho chương trình có tốt hay không. Nếu ta trang bị một lượng kiến thức chuyên ngành tốt thì chương trình sẽ mang lại kết quả tốt và ngược lại. Như vậy tới đây ta đã hiểu rõ, tại sao một phần mềm được hình thành thì nó cần phải có đủ hai yếu tố: yếu tố chuyên ngành và yếu tố công nghệ tin học. Sau đây ta sẽ tìm hiểu về cơ sở tính toán một số công trình điển hình trong DSTS 3.2.1. Song chắn rác a. Chức năng và cấu tạo của song chắn rác [3]: Song chắn rác được đặt trước trạm bơm trên đuờng tập trung nước thải vào trạm bơm để bảo vệ bơm khỏi bị mài mòn. Song chắn có tác dụng giữ lại các tạp chất thô, chủ yếu như giẻ, cành cây,… Cấu tạo của song chắn rác gồm các thanh chắn rác bằng thép không gỉ, sắp xếp cạnh nhau và hàn cố định trên khung thép và được đặt tại mương dẫn nước. Giữa các thanh có khe hở, các chất rắn có kích thước lớn trong nước thải bị giữ lại tại song chắn rác, nước thải chảy qua các khe hở đến các công trình xử lý phía sau. - Ưu điểm của song chắn rác: + Cấu tạo đơn giản. + Dễ dàng lắp đặt, vận hành, thay thế. + Tổn thất thuỷ lực nhỏ. - Nhược điểm của song chắn rác: + Chỉ giữ lại được rác có kích thước lớn, nước thải qua song chắn còn nhiều cặn rác. b. Nội dung tính toán song chắn rác Tổn thất áp suất dòng thải khi đi qua thanh chắn được tính theo công thức Trong ._.lợi ích của nó mang lại cho con người. Việc ứng dụng phần mềm DSTS để thiết kế các hệ thống nước thải là hoàn toàn cần thiết. Trong phiên bản đầu tiên, DSTS đã tỏ ra khá thành công trong việc quản lý cũng như xử lý số liệu. Điều đặc biệt hơn cả DSTS đã cho phép người dùng tự quyết định lấy thành phần cấu trúc dây chuyền công nghệ. Đây là một thành công lớn nhất trong DSTS bởi nó tạo nên một điều kiện cần để cho DSTS trở thành một phần mềm chuyên nghiệp trong việc tính toán thiết kế các hệ thống xử lý nước thải. Cơ sở thiết lập phần mềm: - Về công nghệ lập trình: Được xây dựng trên công nghệ Dotnet của Microsoft nên chạy được trên mọi hệ điều hành Windows. Bên cạnh đó, DSTS được áp dụng phương pháp lập trình hướng đối tượng rất thuận tiện cho việc nâng cấp sau này (coi mỗi công trình là một đối tượng nên các công trình độc lập nhau về mặt dữ liệu do đó khi nâng cấp bổ sung thêm công trình xử lý cho “thư viện công trình” sẽ không gây ảnh hưởng tới các công trình đã xây dựng trước đó). - Thư viện các công trình và thiết bị xử lý nước thải (thư viện công trình) trong DSTS được xây dựng trên cơ sở các thông số động học, công thức thực nghiệm và các hàm toán học đã biết. Nguồn thông tin này được tham khảo từ nhiều tài liệu khác nhau và được lựa chọn phù hợp với điều kiện Việt nam. Chương trình được thiết kế theo kiểu modul. Mỗi modul thực hiện một chức năng nhất định rất rõ ràng. Giao tiếp giữa người sử dụng và các modul này thông qua hệ thống menu lệnh của phần mềm, mỗi lệnh thực hiện một công việc riêng. Để thực hiện một công việc, chương trình có thể gọi ra và thi hành một hay nhiều modul. Về mặt công nghệ, phần mềm DSTS được xây dựng trên công nghệ lập trình Dotnet phiên bản 2005 (mới nhất) của hãng Microsoft nên có thể chạy trên mọi hệ điều Windows (hệ điều hành được sử dụng rộng rãi nhất tại Viêt nam). Chương trình có giao diện đẹp, thân thiện với người dùng. Trong quá trình nhập thông số cho các công trình, chương trình luôn hiển thị vùng giá trị hiệu quả mà tác giả đã tham khảo từ các tài liệu khác nhau, người dùng có thể căn cứ vào đó làm cơ sở lựa chọn cho riêng mình. Các công năng của phần mềm: - Phần mềm được trang bị một số tiện ích kèm theo giúp người dùng quản lý và thao tác với hệ thống cơ sở dữ liệu một cách dễ dàng. Cụ thể: + Cho phép lưu bộ số liệu thông số đầu vào của nước thải để có thể sử dụng về sau + Hiển thị kết quả sau khi tính toán một cách trực quan sinh động với hai sự lựa chọn khác nhau (xem toàn bộ và xem từng công trình một). + Hỗ trợ tính năng kết xuất dữ liệu sang MS Word để sử dụng vào các mục đích khác nhau. + Tính năng hiệu chỉnh kết quả sau khi tính toán rất hữu ích trong việc thiết kế dây chuyền công nghệ bởi nó làm hợp thức hoá giữa điều kiện thực tế và kết quả tính toán. + Trang bị tiện ích Auto-Fill rất tiện lợi khi người dùng nhập thông số cho các công trình. Tính năng này luôn tự động hiển thị giá trị các thông số của công trình trong lần thiết kế gần nhất. Tuy nhiên người dùng cũng có thể duyệt qua danh sách các bộ giá trị của công trình trong các lần thiết kế khác. + Hỗ trợ người dùng bằng công cụ trợ giúp đa năng và bộ giáo trình điện tử sẽ giúp ích người sử dụng trong quá trình thiết kế,… - Với phiên bản đầu tiên, trong “thư viện công trình” của phần mềm mới được trang bị các công trình nhằm xử lý nước thải theo hướng sinh học nên đối tượng nước thải chủ yếu là nước thải có hàm lượng hữu cơ cao, có khả năng sử lý bằng phương pháp sinh học. - Các số liệu nhập vào cho các công trình sẽ được hệ thống xử lý triệt để và sẽ cho ra kết quả tính toán nhanh chóng. - Dữ liệu của người dùng được bảo mật an toàn. Mỗi người dùng chỉ được quyền xem dữ liệu do chính mình tạo ra mà thôi * Hướng phát triển trong tương lai: Ngoài việc trang bị thêm cho thư viện công trình các công trình xử lý theo các hướng xử lý khác chương trình sẽ trang bị thêm các tiện ích đi sâu giải bài toán mô hình hoá chi tiết trong các công trình xử lý. Từ đó có thể dự báo kết quả của mô hình dây chuyền công nghệ một cách chính xác hơn. Kết quả mô phỏng của từng dây chuyền công nghệ sẽ được đánh giá xử lý, dựng biểu đồ biểu diễn sự phụ thuộc giữa các thông số từ đó sẽ tìm ra bộ giá trị tối ưu cho hệ thống nhanh và dễ dàng hơn Khai thác hệ thống mạng nội bộ và mạng Internet để triển khai chương trình chạy trên các mạng này, khi đó người dùng có thể trao đổi thông tin cho nhau một cách dễ dàng hơn,… TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Xuân Nguyên- Phân tích và tổng hợp hệ thống cung cấp xử lý nước sản xuất công nghiệp. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật 2003 2. Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân. Xử lý nước thải dô thị và công nghiệp. Tính toán thiết kế công trình. NXB ĐH Quốc gia thành phố HCM, 2004. 3. Hoàng Văn Huệ-Trần Đức Hạ: Thoát nước - xử lý nước thải đô thị NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, 2002 4. Trần Văn Mô: Thoát nước đô thị - Một số vấn đề lý thuyết và thực tiễn ở Viêt Nam, NXB Xây dựng, 2002. 5. Trịnh Xuân Lai - Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Nhà xuất bản Giáo dục 2000 6. Tiêu chuẩn ngành Thoát nước mạng lưới bên ngoài công trình: Tiêu chuẩn thiết kế 20 TCN - 51 - 84; Nhà xuất bản xây dựng 1989 7. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Lê Hiền Thảo - Giáo trình Các quá trình vi sinh vật trong các công trình cấp thoát nước - Trường Đại học Xây dựng 1994 8. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga - Giáo trình công nghệ xử lý nước thải - Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật 2002 9. Hà Vĩnh Hưng - Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố tới quá trình xử lý nước thải sản xuất đường mía bằng bùn hoạt tính -Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật – 2001. 10. Nguyễn Thị Sơn - Bài giảng Vi sinh vật học môi trường, năm 2004 11. Nguyễn Thị Sơn Kỹ thuật xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học - Viện KH & CNMT 12. Đặng Xuân Hiển – Bài giảng xử lý nước thải - Viện KH & CNMT – ĐHBK Hà Nội 13. Trịnh Thành – Bài giảng tin học ứng dụng trong công nghệ môi trường - Viện KH & CN Môi trường 14. Prof. Dr.-Ing.K.-H.Rosenwinkel – DENIKAplus Program for Dimensioning and Optimization of Biological Wastewater Treatment Plants – Institute for Water Quality and Waste Management.Hannover,Germany,2002 15. Gujer.W, Henze.M,Takahashi Mino and Mark van Loosdrecht – Activated Sludge Model No 3 – Water Science and technology. Vol 39, No 1 – 1999 16. Batstone D. J., Keller. J., Angelidaki, I.., Kalyuzhuyi, S., Pavlosrathis, S.G., Rozzi, A., Sanders, W., Siegrist, H, and Vavilin, V. The IWA Anaerobic Digestion Model No 1 (ADM1). Water Science and Technology; Vol 45 No 10 PHỤ LỤC PL1 – Mã nguồn phục vụ cho việc thiết kế giao diện Chưa kể mã nguồn phục vụ vào công việc tính toán thiết kế hệ thống dây chuyền công nghệ. Chỉ tính riêng mã nguồn phục vụ cho việc thiết kế giao diện người dùng cũng là rất lớn. Mỗi một cửa sổ giao diện người dùng cần có một mã nguồn thiết kế riêng. Phụ lục sau xin trình bày mã nguồn chỉ phục vụ cho việc thiết kế giao diện của một cửa sổ giao diện người dùng gần như là đơn giản nhất _ Partial Class frmNewdesign Inherits System.Windows.Forms.Form _ Protected Overrides Sub Dispose(ByVal disposing As Boolean) If disposing AndAlso components IsNot Nothing Then components.Dispose() End If MyBase.Dispose(disposing) End Sub Private components As System.ComponentModel.IContainer _ Private Sub InitializeComponent() 'Tao doi tuong dieu khien, de he thong quan ly Me.Nhom1 = New System.Windows.Forms.GroupBox Me.Phanchia = New System.Windows.Forms.SplitContainer Me.lstMaCT = New System.Windows.Forms.ListBox Me.lstPhuongAn = New System.Windows.Forms.ListBox Me.cmdRemove = New System.Windows.Forms.Button Me.cmdEdit = New System.Windows.Forms.Button Me.cmdApply = New System.Windows.Forms.Button Me.txtPhuongAn = New System.Windows.Forms.TextBox Me.txtMaCT = New System.Windows.Forms.TextBox Me.chkPhuongAn = New System.Windows.Forms.CheckBox Me.chkMaCT = New System.Windows.Forms.CheckBox Me.lbSolution = New System.Windows.Forms.Label Me.lbCodeProject = New System.Windows.Forms.Label Me.txtPw = New System.Windows.Forms.TextBox Me.lbPW = New System.Windows.Forms.Label Me.txtUser = New System.Windows.Forms.TextBox Me.lbUser = New System.Windows.Forms.Label Me.cmdChapnhan = New System.Windows.Forms.Button Me.cmdBoqua = New System.Windows.Forms.Button Me.Nhom1.SuspendLayout() Me.Phanchia.Panel1.SuspendLayout() Me.Phanchia.Panel2.SuspendLayout() Me.Phanchia.SuspendLayout() Me.SuspendLayout() ' 'Nhom1 ' Me.Nhom1.Controls.Add(Me.Phanchia) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.cmdRemove) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.cmdEdit) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.cmdApply) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.txtPhuongAn) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.txtMaCT) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.chkPhuongAn) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.chkMaCT) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.lbSolution) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.lbCodeProject) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.txtPw) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.lbPW) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.txtUser) Me.Nhom1.Controls.Add(Me.lbUser) Me.Nhom1.Location = New System.Drawing.Point(8, 16) Me.Nhom1.Name = "Nhom1" Me.Nhom1.Size = New System.Drawing.Size(353, 338) Me.Nhom1.TabIndex = 0 Me.Nhom1.TabStop = False Me.Nhom1.Text = "Thiết lập một số thuộc tính cho Thiết kế mới" ' 'Phanchia ' Me.Phanchia.Location = New System.Drawing.Point(18, 129) Me.Phanchia.Name = "Phanchia" ' 'Phanchia.Panel1 ' Me.Phanchia.Panel1.Controls.Add(Me.lstMaCT) ' 'Phanchia.Panel2 ' Me.Phanchia.Panel2.Controls.Add(Me.lstPhuongAn) Me.Phanchia.Size = New System.Drawing.Size(316, 89) Me.Phanchia.SplitterDistance = 105 Me.Phanchia.TabIndex = 15 ' 'lstMaCT ' Me.lstMaCT.Dock = System.Windows.Forms.DockStyle.Fill Me.lstMaCT.FormattingEnabled = True Me.lstMaCT.HorizontalScrollbar = True Me.lstMaCT.ItemHeight = 16 Me.lstMaCT.Location = New System.Drawing.Point(0, 0) Me.lstMaCT.Name = "lstMaCT" Me.lstMaCT.Size = New System.Drawing.Size(105, 84) Me.lstMaCT.TabIndex = 4 ' 'lstPhuongAn ' Me.lstPhuongAn.Dock = System.Windows.Forms.DockStyle.Fill Me.lstPhuongAn.FormattingEnabled = True Me.lstPhuongAn.HorizontalScrollbar = True Me.lstPhuongAn.ItemHeight = 16 Me.lstPhuongAn.Location = New System.Drawing.Point(0, 0) Me.lstPhuongAn.Name = "lstPhuongAn" Me.lstPhuongAn.Size = New System.Drawing.Size(207, 84) Me.lstPhuongAn.TabIndex = 5 ' 'cmdRemove ' Me.cmdRemove.Enabled = False Me.cmdRemove.Location = New System.Drawing.Point(36, 304) Me.cmdRemove.Name = "cmdRemove" Me.cmdRemove.Size = New System.Drawing.Size(79, 26) Me.cmdRemove.TabIndex = 14 Me.cmdRemove.Text = "Remove" Me.cmdRemove.UseVisualStyleBackColor = True ' 'cmdEdit ' Me.cmdEdit.Enabled = False Me.cmdEdit.Location = New System.Drawing.Point(151, 304) Me.cmdEdit.Name = "cmdEdit" Me.cmdEdit.Size = New System.Drawing.Size(83, 27) Me.cmdEdit.TabIndex = 13 Me.cmdEdit.Text = "Edit" Me.cmdEdit.UseVisualStyleBackColor = True ' 'cmdApply ' Me.cmdApply.Enabled = False Me.cmdApply.Location = New System.Drawing.Point(263, 303) Me.cmdApply.Name = "cmdApply" Me.cmdApply.Size = New System.Drawing.Size(71, 29) Me.cmdApply.TabIndex = 12 Me.cmdApply.Text = "Apply" Me.cmdApply.UseVisualStyleBackColor = True ' 'txtPhuongAn ' Me.txtPhuongAn.Location = New System.Drawing.Point(203, 273) Me.txtPhuongAn.Name = "txtPhuongAn" Me.txtPhuongAn.Size = New System.Drawing.Size(133, 22) Me.txtPhuongAn.TabIndex = 11 Me.txtPhuongAn.Visible = False ' 'txtMaCT ' Me.txtMaCT.Location = New System.Drawing.Point(203, 240) Me.txtMaCT.Name = "txtMaCT" Me.txtMaCT.Size = New System.Drawing.Size(134, 22) Me.txtMaCT.TabIndex = 10 Me.txtMaCT.Visible = False ' 'chkPhuongAn ' Me.chkPhuongAn.AutoSize = True Me.chkPhuongAn.Location = New System.Drawing.Point(24, 275) Me.chkPhuongAn.Name = "chkPhuongAn" Me.chkPhuongAn.Size = New System.Drawing.Size(144, 20) Me.chkPhuongAn.TabIndex = 9 Me.chkPhuongAn.Text = "Tạo Phương án mới" Me.chkPhuongAn.UseVisualStyleBackColor = True ' 'chkMaCT ' Me.chkMaCT.AutoSize = True Me.chkMaCT.Location = New System.Drawing.Point(24, 240) Me.chkMaCT.Name = "chkMaCT" Me.chkMaCT.Size = New System.Drawing.Size(167, 20) Me.chkMaCT.TabIndex = 8 Me.chkMaCT.Text = "Tạo mới Mã Công Trình" Me.chkMaCT.UseVisualStyleBackColor = True ' 'lbSolution ' Me.lbSolution.AutoSize = True Me.lbSolution.Location = New System.Drawing.Point(181, 100) Me.lbSolution.Name = "lbSolution" Me.lbSolution.Size = New System.Drawing.Size(100, 16) Me.lbSolution.TabIndex = 7 Me.lbSolution.Text = "Các Phương Án" ' 'lbCodeProject ' Me.lbCodeProject.AutoSize = True Me.lbCodeProject.Location = New System.Drawing.Point(21, 100) Me.lbCodeProject.Name = "lbCodeProject" Me.lbCodeProject.Size = New System.Drawing.Size(95, 16) Me.lbCodeProject.TabIndex = 6 Me.lbCodeProject.Text = "Mã Công Trình" ' 'txtPw ' Me.txtPw.BackColor = System.Drawing.Color.WhiteSmoke Me.txtPw.Location = New System.Drawing.Point(123, 59) Me.txtPw.Name = "txtPw" Me.txtPw.PasswordChar = Global.Microsoft.VisualStudio.ChrW(42) Me.txtPw.ReadOnly = True Me.txtPw.Size = New System.Drawing.Size(158, 22) Me.txtPw.TabIndex = 3 ' 'lbPW ' Me.lbPW.AutoSize = True Me.lbPW.Location = New System.Drawing.Point(21, 65) Me.lbPW.Name = "lbPW" Me.lbPW.Size = New System.Drawing.Size(68, 16) Me.lbPW.TabIndex = 2 Me.lbPW.Text = "Password" ' 'txtUser ' Me.txtUser.BackColor = System.Drawing.Color.WhiteSmoke Me.txtUser.Location = New System.Drawing.Point(123, 25) Me.txtUser.Name = "txtUser" Me.txtUser.ReadOnly = True Me.txtUser.Size = New System.Drawing.Size(158, 22) Me.txtUser.TabIndex = 1 ' 'lbUser ' Me.lbUser.AutoSize = True Me.lbUser.Location = New System.Drawing.Point(21, 28) Me.lbUser.Name = "lbUser" Me.lbUser.Size = New System.Drawing.Size(74, 16) Me.lbUser.TabIndex = 0 Me.lbUser.Text = "UserName" ' 'cmdChapnhan ' Me.cmdChapnhan.Location = New System.Drawing.Point(52, 370) Me.cmdChapnhan.Name = "cmdChapnhan" Me.cmdChapnhan.Size = New System.Drawing.Size(91, 30) Me.cmdChapnhan.TabIndex = 1 Me.cmdChapnhan.Text = "Chấp Nhận" Me.cmdChapnhan.UseVisualStyleBackColor = True ' 'cmdBoqua ' Me.cmdBoqua.Location = New System.Drawing.Point(254, 371) Me.cmdBoqua.Name = "cmdBoqua" Me.cmdBoqua.Size = New System.Drawing.Size(89, 28) Me.cmdBoqua.TabIndex = 2 Me.cmdBoqua.Text = "Bỏ Qua" Me.cmdBoqua.UseVisualStyleBackColor = True ' 'frmNewdesign ' Me.AutoScaleDimensions = New System.Drawing.SizeF(8.0!, 16.0!) Me.AutoScaleMode = System.Windows.Forms.AutoScaleMode.Font Me.ClientSize = New System.Drawing.Size(371, 404) Me.Controls.Add(Me.cmdBoqua) Me.Controls.Add(Me.cmdChapnhan) Me.Controls.Add(Me.Nhom1) Me.Font = New System.Drawing.Font("Microsoft Sans Serif", 9.75!, System.Drawing.FontStyle.Regular, System.Drawing.GraphicsUnit.Point, CType(0, Byte)) Me.FormBorderStyle = System.Windows.Forms.FormBorderStyle.FixedSingle Me.Margin = New System.Windows.Forms.Padding(4) Me.MaximizeBox = False Me.MinimizeBox = False Me.Name = "frmNewdesign" Me.ShowIcon = False Me.ShowInTaskbar = False Me.StartPosition = System.Windows.Forms.FormStartPosition.CenterScreen Me.Text = "DSTS - Tao thiet ke moi" Me.Nhom1.ResumeLayout(False) Me.Nhom1.PerformLayout() Me.Phanchia.Panel1.ResumeLayout(False) Me.Phanchia.Panel2.ResumeLayout(False) Me.Phanchia.ResumeLayout(False) Me.ResumeLayout(False) End Sub ' Dang ky voi he thong la co mat cua nhung dieu khien sau Friend WithEvents Nhom1 As System.Windows.Forms.GroupBox Friend WithEvents txtPw As System.Windows.Forms.TextBox Friend WithEvents lbPW As System.Windows.Forms.Label Friend WithEvents txtUser As System.Windows.Forms.TextBox Friend WithEvents lbUser As System.Windows.Forms.Label Friend WithEvents lbSolution As System.Windows.Forms.Label Friend WithEvents lbCodeProject As System.Windows.Forms.Label Friend WithEvents lstPhuongAn As System.Windows.Forms.ListBox Friend WithEvents lstMaCT As System.Windows.Forms.ListBox Friend WithEvents txtPhuongAn As System.Windows.Forms.TextBox Friend WithEvents txtMaCT As System.Windows.Forms.TextBox Friend WithEvents chkPhuongAn As System.Windows.Forms.CheckBox Friend WithEvents chkMaCT As System.Windows.Forms.CheckBox Friend WithEvents cmdApply As System.Windows.Forms.Button Friend WithEvents cmdChapnhan As System.Windows.Forms.Button Friend WithEvents cmdBoqua As System.Windows.Forms.Button Friend WithEvents cmdRemove As System.Windows.Forms.Button Friend WithEvents cmdEdit As System.Windows.Forms.Button Friend WithEvents Phanchia As System.Windows.Forms.SplitContainer End Class PL2 – Mã nguồn phục vụ cho việc tính toán thiết kế dây chuyền công nghệ Mã nguồn phục vụ cho mọi công việc liên quan tới tính toán thiết kế, quản lý dữ liệu là rất lớn. Sau đây xin trình bày mã nguồn điều khiển sự hoạt động của cửa sổ giao diện trong PL1 Public Class frmNewdesign Private mProvider As String = "PROVIDER=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0; Data Source=" Private Cn As New System.Data.OleDb.OleDbConnection Private cmd As New System.Data.OleDb.OleDbCommand Private DA As New System.Data.OleDb.OleDbDataAdapter Private DS As New DataSet Private sMaCt, sSolution As String Private HopLeProject As Boolean = False Private HopLeSolution As Boolean = False Private BEdit As Boolean = False Private ArrayNameProject(100) As String Private ArrayNameSolution(100) As String Private CountRunArray(100) As Integer Private fFormChooseProject As New frmChonCongTrinh Private CoKhong As String = "" Private ProCoKhong As String = "" Private Sub chkMaCT_CheckedChanged(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles chkMaCT.CheckedChanged If chkMaCT.Checked = True Then txtMaCT.Visible = True If cmdApply.Enabled = False Then cmdApply.Enabled = True Else If chkPhuongAn.Checked = False Then cmdApply.Enabled = False If HopLeProject = False Then txtMaCT.Visible = False Else txtMaCT.Enabled = False End If End If End Sub Private Sub chkPhuongAn_CheckedChanged(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles chkPhuongAn.CheckedChanged If chkPhuongAn.Checked = True Then txtPhuongAn.Visible = True If cmdApply.Enabled = False Then cmdApply.Enabled = True Else If chkMaCT.Checked = False Then cmdApply.Enabled = False If HopLeSolution = False Then txtPhuongAn.Visible = False Else txtPhuongAn.Enabled = False End If End If End Sub Sub InsertSolution() Dim YesNo As Boolean = False Dim i As Byte For i = 0 To 100 If ArrayNameSolution(i) = sSolution Then YesNo = True End If Next If Not YesNo Then Dim st As String = "insert into [PhuongAn] (MaCT,Phuongan) Values (" & "'" & sMaCt & "'" & "," & "'" & sSolution & "'" & ")" cmd.CommandText = st cmd.ExecuteNonQuery() Else MsgBox("Mã Phương án đã tồn tại, bạn không thể thêm Phương án này.", , "DSTS Thông báo") End If End Sub Sub InsertCodeProject() Dim YesNo As Boolean = False Dim i As Byte For i = 0 To 100 If ArrayNameProject(i) = sMaCt Then YesNo = True Next If Not YesNo Then cmd.CommandText = "insert into [MaCT] (MaCT) values (" & sMaCt & "'" & ")" cmd.ExecuteNonQuery() Else MsgBox("Mã Công trình đã tồn tại, bạn nên xem lại.", , "DSTS Thông báo") End If End Sub Sub EditSolution() Dim YesNo As Boolean = False Dim i As Byte For i = 0 To 100 If ArrayNameSolution(i) = sSolution Then YesNo = True Next If Not YesNo Then cmd.CommandText = "update [PhuongAn] set phuongan=" & "'" & Me.txtPhuongAn.Text & "'" & " where MaCT = " & "'" & sMaCt & "'" & " and phuongan= " & "'" & sSolution & "'" cmd.ExecuteNonQuery() sSolution = Me.txtPhuongAn.Text Else MsgBox("Mã Phương án đã tồn tại, bạn không thể thêm Phương án này.", , "DSTS Thông báo") End If End Sub Sub EditProject() Dim YesNo As Boolean = False Dim i As Byte For i = 0 To 100 If ArrayNameProject(i) = sMaCt Then YesNo = True Next If Not YesNo Then cmd.CommandText = "update [MaCT] set MaCT=" & "'" & Me.txtMaCT.Text & "'" & " where MaCT = " & "'" & sMaCt & "'" cmd.ExecuteNonQuery() sMaCt = Me.txtMaCT.Text Else MsgBox("Mã Công trình đã tồn tại, bạn nên xem lại.", , "DSTS Thông báo") End If End Sub Sub RemoveSolution() cmd.CommandText = "Delete from [PhuongAn] where phuongan = " & "'" & sSolution & "'" & " and mact=" & "'" & sMaCt & "'" cmd.ExecuteNonQuery() End Sub Sub RemoveProject() cmd.CommandText = "Delete from [MaCT] where MaCT =" & "'" & sMaCt & "'" cmd.ExecuteNonQuery() End Sub Sub ShowHistorySolution(ByVal TenCt As String) cmd.CommandText = "select * from [PhuongAn] where PhuongAn.mact=" & "'" & TenCt & "'" Dim i As Integer lstPhuongAn.Items.Clear() DA.SelectCommand = cmd DS.Clear() DA.Fill(DS, "PhuongAn") For i = 1 To 100 ArrayNameSolution(i) = "" CountRunArray(i) = 0 Next If DS.Tables("PhuongAn").Rows.Count 0 Then For i = 0 To DS.Tables("PhuongAn").Rows.Count - 1 lstPhuongAn.Items.Add(DS.Tables("PhuongAn").Rows(i).Item("Phuongan")) ArrayNameSolution(i) = DS.Tables("PhuongAn").Rows(i).Item("Phuongan") CountRunArray(i) = DS.Tables("PhuongAn").Rows(i).Item("CountRun") Next End If If Me.lstPhuongAn.Items.Count 0 Then Me.lstPhuongAn.SelectedIndex = 0 End Sub Sub ShowHistoryCodeProject() Dim i As Integer Dim DsTablesCT As DataTable = DS.Tables("MaCT") For i = 0 To 100 ArrayNameProject(i) = "" Next Me.lstMaCT.Items.Clear() If DsTablesCT.Rows.Count 0 Then For i = 0 To DsTablesCT.Rows.Count - 1 If DsTablesCT.Rows(i).Item(0) = Usernames Then Me.lstMaCT.Items.Add(DsTablesCT.Rows(i).Item(1)) ArrayNameProject(i) = DsTablesCT.Rows(i).Item(0) End If Next Me.lstMaCT.SelectedIndex = 0 End If End Sub Private Sub cmdApply_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles cmdApply.Click If BEdit = False Then If chkMaCT.Checked = True Then If chkPhuongAn.Checked = False Then MsgBox("Bạn phải tạo Phương án khi thêm Công trình mới", , "DSTS Thông báo") Else If txtMaCT.Text "" And txtPhuongAn.Text "" Then sSolution = Me.txtPhuongAn.Text sMaCt = Me.txtMaCT.Text CoKhong = Me.txtPhuongAn.Text ProCoKhong = Me.txtMaCT.Text lstPhuongAn.Items.Clear() lstMaCT.Items.Add(txtMaCT.Text) InsertCodeProject() lstMaCT.SelectedIndex = lstMaCT.Items.Count - 1 ' khi có sự kiện Change này, tự động sẽ gọi hàm hiện Solution InsertSolution() HopLeProject = True HopLeSolution = True CountRun = 0 Me.cmdEdit.Enabled = True Me.cmdRemove.Enabled = True End If End If Else If chkPhuongAn.Checked = True Then If txtPhuongAn.Text "" Then lstPhuongAn.Items.Add(txtPhuongAn.Text) sSolution = Me.txtPhuongAn.Text sMaCt = Me.lstMaCT.SelectedItem CoKhong = Me.txtPhuongAn.Text InsertSolution() HopLeSolution = True CountRun = 0 Me.cmdEdit.Enabled = True Me.cmdRemove.Enabled = True End If End If End If cmdApply.Enabled = False If Me.chkMaCT.Checked = True Then Me.chkMaCT.Checked = False If Me.chkPhuongAn.Checked = True Then Me.chkPhuongAn.Checked = False Else If HopLeProject Then EditProject() 'phai update truoc de lay thong tin sMaCT cho Update Solution ShowHistoryCodeProject() End If If HopLeSolution Then EditSolution() ShowHistorySolution(sMaCt) End If Me.cmdApply.Enabled = False End If End Sub Private Sub frmNewdesign_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles MyBase.Load ' PathWay() Dim i As Byte For i = 0 To 100 CountRunArray(i) = 0 Next txtPw.Text = Passwords txtUser.Text = Usernames Cn.ConnectionString = mProvider & FileName Cn.Open() cmd.Connection = Cn cmd.CommandText = "select * from [MaCT] where 'ds: chinh la mot dataset DA.SelectCommand = cmd DA.Fill(DS, "MaCT") ShowHistoryCodeProject() End Sub Private Sub lstMaCT_SelectedIndexChanged(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles lstMaCT.SelectedIndexChanged ShowHistorySolution(lstMaCT.SelectedItem) End Sub Sub ActiveMenu() With Main .mnuCosan.Enabled = True .mnuLuusolieu.Enabled = True .mnuLuutenkhac.Enabled = True .mnuLuuThongSo.Enabled = True .mnuXulysolieu.Enabled = True .mnuLuachondaychuyen.Enabled = True .mnuXemsolieu.Enabled = True .mnuLuusolieutenkhac.Enabled = True .mnuTsoCtrinh.Enabled = True .mnuBosungthongso.Enabled = True .mnuMoi.Enabled = True End With End Sub Sub RefreshChoose() With fFormChooseProject .radAeroten.Checked = False .radBelangcatNgang.Checked = False .radBeUASB.Checked = False .radLangsocapDung.Checked = False .radLangsocapNgang.Checked = False .radLangthucapDung.Checked = False .radLangthucapNgang.Checked = False .radSBR.Checked = False .radSongchan.Checked = False .radAAO.Checked = False .chkChanrac.Checked = False .chkKhutrung.Checked = False .chkLangcat.Checked = False .chkLangsobo.Checked = False .chkLangthucap.Checked = False End With End Sub Sub SetProjectActive() RefreshChoose() With GlobalDataSetView If (.Tables("beaeroten").Rows.Count 0) And (.Tables("beuasb").Rows.Count = 0) Then With fFormChooseProject .radAeroten.Checked = True End With End If If .Tables("belangcatngang").Rows.Count 0 Then With fFormChooseProject .chkLangcat.Checked = True .radBelangcatNgang.Checked = True End With End If If .Tables("belangsobongang").Rows.Count 0 Then With fFormChooseProject .chkLangsobo.Checked = True .radLangsocapNgang.Checked = True End With End If If .Tables("belangthucapngang").Rows.Count 0 Then With fFormChooseProject .chkLangthucap.Checked = True .radLangthucapNgang.Checked = True End With End If If .Tables("beuasb").Rows.Count 0 And (.Tables("beaeroten").Rows.Count = 0) Then With fFormChooseProject .radBeUASB.Checked = True End With AOAeroten.AerotenNotInAo = True End If If .Tables("songchanrac").Rows.Count 0 Then With fFormChooseProject .chkChanrac.Checked = True .radSongchan.Checked = True End With End If If (.Tables("beuasb").Rows.Count 0) And (.Tables("beaeroten").Rows.Count 0) Then With fFormChooseProject .radBeUASB.Checked = True End With With AOAeroten .AerotenInAO = True .AerotenFromHistory = True End With End If End With End Sub Private Sub cmdChapnhan_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles cmdChapnhan.Click AOAeroten.AerotenFromHistory = False AOAeroten.AerotenInAO = False AOAeroten.AerotenNotInAo = False AOAeroten.GetAndSetProjectHistory = False If Not Me.HopLeProject Then sMaCt = Me.lstMaCT.SelectedItem MaCT = sMaCt End If If Not Me.HopLeSolution Then sSolution = Me.lstPhuongAn.SelectedItem Phuongan = sSolution End If If Not HopLeSolution Then CountRun = CountRunArray(Me.lstPhuongAn.SelectedIndex) 'Nếu không tạo mới Phuong an hay Prejct mới thì sẽ tăng thêm lần chạy cũ lên 1 đơn vị để đón nhận lần chạy sau này Dim fAutoRecogniton As New frmFillShow fAutoRecogniton.ConnectDatabase() ShowCodeProject = MaCT ShowSolution = Phuongan fAutoRecogniton.FillGlobalDataset() SetProjectActive() fFormChooseProject.PrimaryTreatTables() InformationTables() 'Lay dinh dang Tables AOAeroten.GetAndSetProjectHistory = True 'Nếu người dùng mà lỡ tay mở ChonCongtrinh ra thì các công trình sẽ Set từ trước, không thê thay đổi được. Else AOAeroten.GetAndSetProjectHistory = False MaCT = Me.sMaCt Phuongan = Me.sSolution End If If Me.HopLeSolution Then If CoKhong Me.lstPhuongAn.SelectedItem Then If MsgBox("Bạn vừa tạo Phương án mới nên phải Tính toán theo phương án mà bạn vừa tạo." & vbCr & "Nếu bạn muốn chọn phương án đã tồn tại trên hệ thống để Tính toán " & vbCr & "bạn phải Remove Phương án vừa tạo" & vbCr & "Bạn có đồng ý Tính toán trên Phương án mới không?", MsgBoxStyle.YesNo, "DSTS - Thong bao") = MsgBoxResult.Yes Then ActiveMenu() Cn.Close() Cn.Dispose() Me.Close() Else GoTo thoi End If End If End If If Me.HopLeProject Then If ProCoKhong Me.lstMaCT.SelectedItem Then If MsgBox("Bạn vừa tạo Mã công trình mới nên phải Tính toán theo Mã công trình mà bạn vừa tạo." & vbCr & "Nếu bạn muốn chọn Mã công trình đã tồn tại trên hệ thống để Tính toán " & vbCr & "bạn phải Remove Mã công trình vừa tạo" & vbCr & "Bạn có đồng ý Tính toán trên Mã công trình mới không?", MsgBoxStyle.YesNo, "DSTS - Thong bao") = MsgBoxResult.Yes Then ActiveMenu() Cn.Close() Cn.Dispose() Me.Close() Else GoTo thoi End If End If End If ActiveMenu() Cn.Close() Cn.Dispose() Me.Close() thoi: If Me.HopLeSolution Then CreateNewSolution = True If Me.HopLeProject Then CreateNewProject = True ExitSafe = False End Sub Private Sub cmdBoqua_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles cmdBoqua.Click Cn.Close() Cn.Dispose() Me.Close() End Sub Private Sub cmdEdit_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles cmdEdit.Click BEdit = True If HopLeSolution = True Then Me.txtPhuongAn.Enabled = True If HopLeProject = True Then Me.txtMaCT.Enabled = True Me.cmdApply.Enabled = True Me.cmdEdit.Enabled = False End Sub Private Sub cmdRemove_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles cmdRemove.Click If HopLeSolution = True Then RemoveSolution() HopLeSolution = False End If If HopLeProject = True Then RemoveProject() HopLeProject = False End If Me.cmdRemove.Enabled = False End Sub Sub RecognitionProject() DS.Tables.Clear() End Sub End Class Chú ý: Chương trình DSTS bao gồm hàng trăm cửa sổ giao diện. Các cửa sổ này còn phức tạp hơn nhiều. Trên đây mới chỉ là một phần rất nhỏ mã nguồn của chương trình mà thôi. MỤC LỤC ._.