MỤC LỤC

Các từ viết tắt:

CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề

Hiện nay, ô nhiễm môi trường đang là vấn đề báo động song hành với sự phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển. Tại nhiều nơi, chất lượng nước, đất, không khí suy giảm nhanh chóng vượt qua khả năng tự làm sạch của tự nhiên. Trong lĩnh vực khoa học quản lý môi trường và kỹ thuật xử lý môi trường, việc quan trắc dự báo diễn biến môi trường mang tầm quan trọng cho các quyết định giải quyết vấn đề. Tuy nhiên, việc đo đạc, quan trắc môi trường rất tốn kém kinh phí và công sức của con người.

Nhằm giảm thiểu các khó khăn này, các nhà khoa học đã và đang tiếp tục phát triển các ứng dụng các nguyên lý vật lý và toán học vào thực tiễn để mô phỏng các diễn biến thực tế trong tự nhiên và đưa ra các dự báo cần thiết. Việc mô phỏng môi trường cũng đang giúp con người tạo dựng các hình ảnh hoặc sự vật thu nhỏ hoặc tương tự, bắt chước theo thực tế để mô tả sự kiện cũng như tạo ra các kịch bản biến đổi lượng và chất theo không gian và thời gian nhằm tiên đoán khả năng lây truyền chất ô nhiễm hoặc khả năng hồi phục chất lượng tài nguyên. Mô hình PETWIN là một mô hình môi trường tiêu biểu, được ứng dụng trong công nghệ xử lý nước thải, trong các nhà máy xử lý xăng dầu…

1.2. Mô hình PETWIN

Mô hình là một cấu trúc mô tả hình ảnh đã được tối giản hóa theo đặc điểm hoặc diễn biến của một đối tượng, một hiện tượng, một khái niệm hoặc một hệ thống. Mô hình hóa môi trường là ngành khoa học mô phỏng hiện tượng lan truyền chất ô nhiễm và các dự báo thay đổi môi trường theo không gian và thời gian.

PETWIN là phần mềm mô hình mô phỏng toàn diện các hệ thống xử lý sinh học nước thải nhà máy xăng dầu. Phần mềm này được thiết kế và phát triển bởi công ty EnviroSim Associates Ltd. Canada. EnviroSim là công ty phát triển phần mềm của Canada chuyên cung cấp các mô hình mô phỏng và các dịch vụ tư vấn cho các kỹ thuật xử lý nước thải trên toàn thế giới. Một trong những sản phẩm phần mềm nổi tiếng nhất của EnviroSim là Biowin – một phần mềm mô phỏng quá trình xử lý nước thải hàng đầu. PETWIN là một phần mềm phát triển từ Biowin được dùng cho các hệ thống xử lý nước thải của nhà máy hóa dầu bằng các phương pháp sinh học.

CHƯƠNG II. MÔ HÌNH PETWIN

2.1. Tổng quan về mô hình PETWIN

Petwin là công cụ mô phỏng hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy hóa dầu bằng các phương pháp sinh học. Phần mềm này được phát triển với mục tiêu cung cấp cho người dùng một công cụ hỗ trợ mạnh mẽ trong thiết kế và vận hành các hệ thống xử lý nước thải. Người dùng có thể xác định và phân tích hoạt động, các quá trình diễn biến của một hệ thống phức tạp. Dưới đây là một ví dụ về một mô hình xử lý đơn giản được petwin mô phỏng.

Hình 2.1. Petwin mô phỏng quá trình xử lý nước thải

Hầu hết các quá trình xử lý nước thải xăng dầu hoặc hóa dầu đều có thế được mô phỏng trong petwin với nhiều hệ xử lý khác nhau. Bao gồm:

- Bể phản ứng sinh học, bể SBRs, MBBR..- Các bể phân hủy kỵ khí và hiếu khí- Các loại bể lắng sơ cấp- Các hệ thống có thành phần đầu vào khác nhau- Các hệ khác: bể chứa, bể cân bằng..

2.2. Các tính năng của petwin

Mục đích của phần này là giới thiệu một cách ngắn gọn các tính năng có sẵn trong petwin. Để tìm hiểu các ví dụ cụ thể về cách sử dụng PetWin, xin vui lòng xem hướng dẫn PetWin.

2.2.1. Giao diện

Ví dụ dưới đây là một cấu hình đơn giản hai bể phản ứng bùn hoạt tính.

Hình 2.2. Mô hình 2 bể phản ứng bùn hoạt tính

Giao diện petwin gồm các cửa sổ chính sau:

Menus

Toolbars

Bảng vẽ

Bảng tóm tắt

Thanh trạng thái

Hệ thống được thiết kế dễ dàng để sử dụng. Nút trên thanh công cụ ở phía trên cùng của cửa sổ là mô hình các thành phần khác nhau có sẵn trong PetWin. Chỉ cần bấm chọn một thành phần và di chuyển con trỏ chuột đến nơi bạn muốn đặt trên bảng vẽ và

nhấn nút. Sau đó lựa chọn các đường dẫn liên kết giữa các thành phần là bạn đã có một mô hình mô phỏng hệ thống xử lý.

Hầu hết các loại hệ thống xử lý nước thải có thể được mô phỏng trong Petwin bằng cách sử dụng các module. Bao gồm:

- Module các yếu tố đầu vào của nước thải ( các thông số COD, BOD, kim loại, methanol)

- Một loạt các module bể phản ứng bùn hoạt tính, máy khuếch tán hoặc bề mặt thoáng, các bể SBRs, MBBR

- Bể kỵ khí và bể hiếu khí.- Các module khác: bể lắng, bể cân bằng, chế độ chảy của nước.

Một cách nhanh chóng để đạt được quyền truy cập vào local menus có chứa các lệnh cho một đối tượng cụ thể là sử dụng nút chuột phải. Ví dụ, nếu bạn trỏ tới yếu tố bể sinh học và nhấp chuột phải, bạn sẽ nhận được một local menu như hình dưới đây.

Hình 2.3. Cách sử dụng nút chuột phải cho phép truy cập local menu

2.2.2. Thông tin của các thành phần

Nhấp đúp vào biểu tượng một yếu tố trong mô hình bạn có thể truy cập vào các thông tin cần thiết của phần tử đó. Ví dụ, nhấn đúp chuột vào bể sinh học bioreactor bạn có thể truy cập vào dữ liệu và hoạt động của bể đó.

Hình 2.4. Hộp thoại các thông tin của bể sinh học bioreactor

Để có được các thông tin cần thiết, chỉ cần nhấp vào tab bạn đang quan tâm đến. Ví dụ, nhấp vào tab Operation sẽ cho phép bạn thay đổi các thông số hoạt động của bể sinh học bioreactor được minh họa dưới đây:

Hình 2.5. Tab operation

2.2.3. Dữ liệu

Thiết lập dữ liệu có thể được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng. Nếu bạn nhấp đúp vào biểu tượng Domestic, bạn sẽ thấy hộp thoại sau đây.

Hình 2.6. Truy cập vào properties để thiết lập dữ liệu

Nhấp vào nút chỉnh sửa dữ liệu Edit Data sẽ mở ra Influent itinerary editor như hình dưới đây.

Hình 2.6. The variable influent itinerary editor

Mục Influent itinerary editor cung cấp một giao diện bảng tính để nhập dữ liệu. PetWin thậm chí cung cấp một số thông số khác nhau để điền vào các khoảng trống trong dữ liệu của bạn. Việc nhập dữ liệu vào Influent itinerary editor từ các tập tin hoặc sao chép từ các bảng số liệu thực tế là rất dễ dàng, các dữ liệu trong ví dụ hiển thị ở trên được dán từ Microsoft Excel.

2.2.4. Chạy mô phỏng chương trình

Sau khi đã thiết kế xong mô hình và xác định được thông tin của các thành phần trong mô hình, việc bạn cần làm là chạy mô phỏng mô chương trình.

Petwin cho phép người dùng mô phỏng diễn biến các yếu tố của môi trường như nhiệt độ,

độ oxy hòa tan, lưu lượng dòng khí… Ví dụ, giả sử bạn đã mô phỏng các điều kiện nhiệt

độ khác nhau, có thể thiết lập một quá trình thay đổi nhiệt độ bằng cách sử dụng hộp

thoại minh họa dưới đây

Hình 2.7. Mô phỏng diễn biến nhiệt độ theo thời gian

2.2.5. Trợ giúp và hướng dẫn sử dụng

PetWin thường đi kèm với một tài liệu hướng dẫn dưới dạng văn bản Adobe PDF bao

gồm nhiều chương. Do đó, bạn có thể in ra các phần bạn quan tâm.

Bạn cũng có thể sử dụng hỗ trợ trực tuyến của PetWin. Bạn có thể truy cập vào hệ

thống trợ giúp này thông qua các nút trợ giúp của thanh công cụ:

: Help Contents and Index

: Help on Using Help

Để được giúp đỡ vấn đề có liên quan đến một hộp thoại cụ thể mà bạn đang làm việc, chỉ

đơn giản là nhấn phím F1 và PetWin sẽ truy cập vào các chủ đề liên quan từ hệ thống trợ

giúp và hiển thị chúng cho bạn.

Một màn hình ảnh chụp của hệ thống trợ giúp được hiển thị dưới đây.

Hình 2.8. Cửa sổ trợ giúp của Petwin

2.2.6. Xem kết quả mô phỏng

Mục album của Petwin sẽ hiển thị các kết quả mô phỏng. Bằng cách sử dụng album

bạn có thể xem dữ liệu trong các định dạng sau:

Bảng số liệu

Dữ liệu các thành phần mô hình

Các dạng biểu đồ

Để chạy album, chọn nút biểu tượng ( ) trên thanh công cụ của cửa sổ chính. Album

bao gồm một loạt các tab trang chứa bất kỳ hoặc một sự kết hợp của các dữ liệu hiển thị ở

trên. Minh họa dưới đây là album với biểu đồ cột

Hình 2.9. Giao diện album

Bảng số liệu

Dưới đây là một ví dụ về một trang album có chứa hai bảng.

Hình 2.10. Một album trang chứa hai bảng

Dữ liệu các thành phần trong mô hình

Dưới đây là hai ví dụ kiểu hiển thị dữ liệu các thành phần

Hình 2.11. Hiển thị thông tin bể bioreactor

Hình 2.12. Hiển thị thông tin bể settling

Biểu đồ cột

PetWin cung cấp một loạt các biểu đồ khác nhau. Dưới đây là một số ví dụ.

Hình 2.13. Biểu đồ cột

Hình 2.14. Biểu đồ không gian 3 chiều

Hình 2.15. Biểu đồ không gian 2 chiều

Hình 2.16. Biểu đồ thể hiện bề mặt

Hình 2.17. Biểu đồ hình tròn

Hình 2.17. Biểu đồ được thiết kế hình nền

2.2.7. Tạo báo cáo và tùy chỉnh

Người dùng có thể tạo báo cáo sử dụng các kết quả thu được sau khi chạy mô phỏng.

Thông tin trong báo cáo là có thể điều chỉnh được. Các thông tin trong báo cáo có thể là:

Thông tin dự án (tên người dùng, thực vật tên, tên của dự án, vv)

Một số hình ảnh của dự án

Giá trị tham số mô hình

Các thiết lập nhiệt độ

Trang web, album (biểu đồ, bảng, vv)

Mã SRT cho hệ thống (nếu có)

Ghi chú được nhập vào trong trình ghi chú PetWin

Đối với dữ liệu của các thành phần trong mô hình, người dùng có thể chọn hay không chọn một vài thông tin. Thông tin của các yếu tố khác nhau trong mô hình là khác nhau. Bao gồm:

Dữ liệu vật lý (khối lượng tích, chiều sâu, …)

Dữ liệu trung bình (dòng chảy trung bình)

Thông số lắng (nếu có)

Mô hình thông số sinh học (nếu có)

Thông số độ thoáng khí (nếu có)

PetWin cũng có thể tạo ra các báo cáo dưới dạng Microsoft Word ™. Giống như các báo

cáo in, các thông tin chứa trong các văn bản điện tử là hoàn toàn tùy biến và có thể bao

gồm nhiều hình thức khác nhau. Sau khi PetWin đã cho ra các tài liệu, bạn có thể sử dụng

nó như một cơ sở cho một báo cáo kỹ thuật, hoặc cắt và dán nội dung vào một tài liệu.

Ngoài ra, PetWin có các ghi chú nội bộ (được hiển thị bên dưới) để giúp theo dõi các chi

tiết dự án.

Hình 2.18. Ghi chú trong mô hình Petwin

Tuỳ chỉnh cài đặt

PetWin cung cấp cho người dùng khả năng tùy chỉnh một số cài đặt cho phù hợp với nhu

cầu của họ. Ví dụ, một số các tính năng tùy chỉnh bao gồm:

Tùy chọn in ấn

Tùy chọn báo cáo

Đăng nhập tự động

Vị trí File

Tùy chọn Explorer

Cài dặt hệ thống

Các tính năng tùy chỉnh được quản lý thông qua một vị trí trung tâm (Hình 2.19)

Hình 2.19. Các thiết lập tùy biến thông qua một hộp thoại

Tuỳ chỉnh cài đặt dự án

PetWin cung cấp người dùng khả năng tùy chỉnh một số cài đặt dự án mới cho phù

hợp với nhu cầu của họ. Bao gồm:

Vẽ bảng

Cài đặt đường ống

Cài đặt hệ thống đơn vị

Cài đặt khác cho Album

Các tính năng tùy chỉnh được quản lý thông qua một vị trí trung tâm (Hình 2.20)

Hình 2.20. tùy chỉnh các thiết lập dự án thông qua một hộp thoại

Tùy biến biểu đồ

Cuối cùng, bạn có thể tùy chỉnh biểu đồ bằng cách sử dụng Chart Master như hình dưới

đây.

Hình 2.21. Chart Master

Ngoài các tính năng trên, PetWin còn cung cấp nhiều tiện ích để tạo thuận lợi cho quá

trình phân tích. Bao gồm:

Điều chỉnh thông số và nhiệt độ trong các đơn vị riêng lẻ

Mô phỏng của các hoạt động sinh học của bể thứ cấp

Lập kế hoạch cho các thông số hoạt động khác nhau như nhiệt độ, oxy hòa tan

điểm, lưu lượng dòng khí….

KẾT LUẬN

Petwin là một công cụ phân tích mạnh mẽ với giao diện bắt mắt, dễ thao tác. Chương

trình này được đánh giá như là một bộ dữ liệu phong phú và có thể cung cấp các kết quả

chính xác cho một loạt các hệ thống. Tuy nhiên đây cũng chỉ là một công cụ đơn thuần,

hạn chế về khả năng ứng dụng. Khi lập trình, chương trình đã được đơn giản hóa so với

thực tế. Vì vậy, khi ứng dụng mô hình này, người sử dụng cần phải đánh giá cẩn thận các

kết quả thu được.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. PETWIN HELP MANUAL EviroSim Associates Ltd