N.V.Anh-Xu ly nuoc cap-Chuong 6.Toi uu hoa VH&BD

Người thực hiện tối ưu hoáLCnh đạo Công ty/Nh máyChuyên gia, kỹ sư quản lý kỹ thuậtCông nhân vận h nh tốt nhất Người vận h nh TXL cần biết Được đạo t o , tập huấn những kiến thức cơ bản,

trường đại học xây dựng

Công nghệ xử lý nước

Tháng 9 năm 2009

PGS TS Nguyễn Việt Anh

6 Tối ưu hoá vận h nh Trạm xử lý nước

Cải tiến, đổi mới công nghệ Lựa chọn, lắp đặt trang thiết bị vận h nh, kiểm soát

Tối ưu hoá Vận h nh – Bảo dưỡng Tối ưu hoá Quản lý hệ thống

Tối ưu hoá vận h nh trạm xử lý nước

Bao gồm nhiều công việc khác nhau, có thể liên quan

Thường do lCnh đạo, cán bộ v công nhân vận h nhTXL thực hiện, không phải do nh thầu xây dựng (đC kếtthúc công việc từ lâu)

Lý do thực hiện tối ưu hoá

Do sự phát triển của tiến bộ KHKT

Do sự phát triển của yêu cầu sử dụng: chất lượng phảitốt hơn, số lượng phải nhiều hơn, …

Người thực hiện tối ưu hoá

LCnh đạo Công ty/Nh máyChuyên gia, kỹ sư quản lý kỹ thuậtCông nhân vận h nh (tốt nhất)

Người vận h nh TXL cần biết

Được đạo t o , tập huấn những kiến thức cơ bản, về vận

h nh của cụ thể TXL n yHiểu rõ tính chất nguồn nước thô, tiêu chuẩn cần đạtHiểu rõ công việc được phân công

Ghi chép đầy đủ nhật kýNhận chỉ dẫn đầy đủ

đánh giá hiện trạng l m việc của hệ thống v phát hiện những điểm bất cập

Bảng liệt kê để kiểm tra, đánh giá

Phân tích chất lượng nước theo các chỉ tiêu để theo dõi sự biến thiên

Các chỉ tiêu vật lý Các chỉ tiêu vi sinh Các chỉ tiêu hoá học

Đánh giá sự ô nhiễm nguồn nước

Đánh giả hiệu quả l m việc của hệ thống, từng quá trình, từng công trình v thiết bị

áp lực âm

v sự tạo bọt khí trong bể lọc

Trước khi lọc Sau thời gian t1Sau thời gian t2Tổn thất áp lực giới hạn

(thường đạt 17 2 m)

Tổn thất tăng nhanh ở lớp VLL phía trên

7 Để tránh tạo áp suất âm:

•ho> 1 … 1,5 m; Rửa kịp thời; V nhỏ.

• Giữ mực nước sau bể lọc cao hơn mặt cát bằng ngăn thu hoặc ống xiphông

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 6

Tối ưu hoá vận h nh, Cải tạo, nâng cấp, cải tiến công nghệ, đổi mới thiết bị

trong trạm xử lý

sự cần thiết phải tối ưu hoá:

Tổn thất nước lớn

Tiêu tốn quá nhiều năng lượng, hoá chất, nguyên vật liệu,

Vận h nh khó khăn, khó theo dõi quá trình l m việc của hệthống

Chất lượng nước đầu ra không đảm bảo

Thường xuyên xảy ra sự cố, tốn nhiều chi phí sửa chữa v bảodưỡng

C«ng nghÖ Kh«ng tèi −u

NhiÒu n−íc th«, ho¸ chÊt & NL

¤ nhiÔm

ThÊt tho¸tnhiÒu

N−íc s¹ch ra ÝtChÊt l−îng kÐm

TiÕng ån CÆn bÈn N−íc th¶i

N−íc röa läc Ho¸ chÊt

§iÖn n¨ng

C«ng nghÖ Tèi −u

Tèn Ýt n−íc th«, ho¸ chÊt & NL

¤ nhiÔm rÊt Ýt

ThÊt tho¸t rÊt Ýt

N−íc s¹ch nhiÒuChÊt l−îng tèt

Võa cã lîi Ých kinh tÕ

Võa cã lîi Ých MT & chÊt l−îng SP

VËy: C«ng nghÖ tèi −u

Thực hiện tối ưu hoá sẽ giúp công ty có được sức

Nâng cao chất lượng nước ra, tăng hiệu suất

Tăng lợi nhuận

Khích lệ đổi mới

Nâng cao tính cạnh tranh v chỗ

đứng trên thị trường

kỹ thuật tối ưu hoá:

Để thực hiện quá trình tối ưu hoá phải trả lời được 3 câu hỏi:

QTham khảo các t i liệu mới nhất về công nghệ xử lý nước.

QTham khảo ý kiến các chuyên gia (giáo viên, viện nghiên cứu, ).

QLuôn cập nhật các thiết bị mới trên thị trường.

Kỹ thuật tối ưu

Công nghệ mới Cải tiến, sửa chữa Vận h nh tốt

Sử dụng máymóc, thiết bị v)công nghệ tiêntiến hiện đại đểtiêu tốn ít nguyênliệu thô v) nănglượng v)o hơn, vận h)nh đơn giản hơn

Cải tiến cho một

số bộ phận đểl)m việc hiệu quả

hơn Sửa chữanhững lỗi hỏnghóc để tránh rò

rỉ, thất thoát v)

đảm bảo chấtlượng đầu ra

Vận h)nh v) bảodưỡng đúng qui trình công nghệ, kiểm soát quá

trình tốt hơn

Bao gồm cả côngtác quản lý nội vi

để tăng hiệu quả

kinh tế

tính khả thi của tối ưu hoá

xem xét theo 3 điều kiện:

nghệ, vận h nh, bảo dưỡng, diện tích, thời gian ngừng hoạt động,

thời gian ho n vốn? tiêu tốn năng lượng?

nước đầu ra? mức độ ảnh hưởng môi trường khi áp dụng

v thực thi?

Với công trình cấp nước, việc tối ưu hoá cần phải xem xét từ đầucho đến cuối quá trình để chọn ra công đoạn n o cần thực hiệnquá trình tối trước:

Nguồn nước

Công trình thu

Bơm

1 Trạm xử lý chứaBể

Bơm 2

Mạng

đường ống phân phối

Trình tự thực hiện tối ưu hoá

Trong mỗi một công đoạn cần phải xem xét kỹ đầu v o v đầu

ra, định lượng một cách cụ thể để thấy được sự thất thoát v sựbất hợp lý Quan trọng nhất l phải đánh giá được các yếu tố ảnhhưởng đến hiệu quả v năng suất của quá trình

M u, mùi

Vi trùng Các hợp chất khác

Độ đục Cặn lơ lửng

M u, mùi

Vi trùng Các hợp chất khác

Độ bền Q ăn mòn

Loại vật liệu Kích thước hạt

Độ d y lớp vật liệu Mức độ b o mòn Khả năng ngăn cặn

L có những thay đổi về qui trình sản xuất một cách khoa học, áp dụng những tiến bộ khoa học mới nhất v o lĩnh vực sản xuất để sản xuất có hiệu quả hơn ⇒ chất lượng nước ra tốt hơn, vận h nh v bảo dưỡng đơn giản, hiệu quả kinh tế cao hơn.

Chấp nhận công nghệ hiện tại nhưng cần có những thay

đổi để quá trình hoạt động được tốt hơn Có thể phải gia công, chỉnh sửa, lắp ráp thêm thiết bị phụ trợ,

QGiảm tiêu thụ điện năng: 1.873kWh/ng y.

QTiết khiệm chi phí ng y: 1.592.050đồng/ng y

QTiết kiệm chi phí tháng: 47.761.500đồng/tháng

QTiết kiệm chi phí năm: 581.098.250đồng/năm

Vận h nh đúng qui trình kỹ thuật

sẽ mang lại nhiều lợi ích:

QChất lượng nước đầu ra đảm bảo.

QGiảm thất thoát năng lượng, hoá chất v nguồn nước thô.

QTăng tuổi thọ của thiết bị máy móc.

QGiảm được chi phí sửa chữa, bảo dưỡng.

QĐảm bảo vệ sinh v an to n lao động.

Ví dụ : Q Thiết lập sơ đồ hệ thống điều khiển dưới dạng mô hình để tiện lợi cho việc theo dõi v vận h nh.

Một công việc khá quan trọng trong công tác quản lý v vận

h nh l vấn đề quản lý nội vi tốttrong nh máy

“Quản lý nội vi tốt” l biện pháp dễ d ng thực hiện nhất m hiệuquả thì đạt được ngay

Thực hiện quản lý nội vi tốt sẽ đạt được 3 lợi ích chính:

Q Tiết kiệm chi phí → lợi ích kinh tế

Q Quản lý môi trường tốt hơn

Q Cải tiến cơ cấu tổ chức

“Quản lý nội vi tốt” cũng liên quan đến việc thay đổi thói quen, tạo ý thức văn hoá về lao động cũng như ý thức về gây dựng mộthình ảnh đẹp cho công ty

Ví dụ1: nước rửa lọc cần phảitái sử dụng Nh máy nước Gia Lâm → tái sử dụng nước rửatiết kiệm được 5% lượng nước:

5%ì30.000 = 1.500 m3/ngđêm

Cải tiến phương thức sản xuất

để giảm thiểu thất thoát nguyên liệu, hoá chất Phải có

dụng thích hợp.

Ví dụ2 : Một vòi nước của nh máy bị rò rỉ khoảng 0,2 m3/h gây

ô nhiễm, ẩm ướt ngay tại nơi rò rỉ

Tính thất thoát trong 1 năm:

0,2(m3) ì 24(giờ) ì 365(ng y) = 1.752(m3)Với đơn giá nước khoảng 4.000đ/m3thì:

1.752(m3) ì 4.000 (đồng) = 7.008.000 (đồng)Như vậy, mới chỉ tính riêng một vòi nước đy thất thoát hơn 7 triệu

đồng/năm thì việc mua một chiếc vòi nước mới chỉ mất 15.000

đồng sẽ có lợi đáng kể đối với vấn đề kinh tế v môi trường

Trong thực tế, đối với một doanh nghiệp sản xuất sẽ có vô v nyếu tố gây thất thoát tương tự như vậy Nếu chúng ta để ý tínhtoán, kiểm soát sẽ mang lại nguồn lợi rất lớn cho công ty

Lưu kho, bảo quản an to n,

Thanh tra v

đ o tạo đúng quy cách, thực hiện đúng nội quy l m việc

sự cố

h ng ng y

Lịch trình bảo dưỡng phòng ngừa; thanh tra thiết bị thường xuyên

Tắt các thiết bị khi không sử dụng

Sắp xếp dự trữ hoá chất phải tính đến việc xuất ra sử dụng Tránh trường hợp có một số bao hoá chất tồn tại quá lâu.

Rò rỉ hoá chất l nguyên nhân gây ảnh hưởng đến sức khoẻ

v tính mạng con người.

Hoá chất bị nhiễm bẩn sẽ giảm hiệu quả v năng suất của quá trình.

Bất cứ một công đoạn n o của quá trình công nghệ cũng chịu

ảnh hưởng của một số yếu tố nhất định, vấn đề l chúng ta phảikhống chế các yếu tố đó nằm trong khoảng giới hạn n o để chohiệu suất cao nhất Thường có 2 cách cơ bản sau:

Thay đổi thông số cần đo trong lúc khống chế các thông số còn lại, đo hiệu suất của quá trình để tìm ra giá trị thích hợp:

Giữ nguyên các thông số lưulượng, h m lượng cặn, chỉthay đổi độ pH v đo lượngphèn cần thiết cho quá trìnhkeo tụ ta thấy hiệu suất sẽ đạt cao nhất khi độ pH nằm trongkhoảng trung tính (pH ≈ 7)

Dựa v2o các công thức toán để có cách can thiệp phù hợp nhằm tăng hiệu suất của quá trình:

Ví dụ:bể trộn hoá chất

Khả năng trộn được đánh giá bằng cường độ khuấy trộn:

5 , 0 5 3 5

, 0

V

D n K V

D n K

ρ

=

Qua công thức ta thấy, để tăng cường độ khuấy trộn (G) thì:

Tăng số vòng quay cánh khuấy (n), nhưng sự tăng n y phải cógiới hạn, vì các phần tử sẽ trượt khỏi nhau khi tiếp xúc

Tăng đường kính cánh khuấy (D), nhưng cũng có giới hạn,

đường kính lớn quá sẽ tốn năng lượng động cơ v giảm sức chịulực do mô men tăng lên

Tăng hệ số K ⇒ đòi hỏi phải thay đổi hình dáng cấu tạo củacánh khuấy:

Giảm thể tích bể (V), đồng nghĩa với giảm lưu lượng ⇒ xâynhiều bể trộn để đảm bảo lưu lượng cũng l một biện pháp khả thi

QCánh khuấy chân vịt 2 cánh: K = 0,32.

QCánh khuấy chân vịt 3 cánh: K = 1,00.

QTurbin kiểu quạt 6 cánh: K = 1,65.

QTurbin 6 cánh đầu tròn cong: K = 4,80.

Bước 1: Lập kế hoạch v đánh giá quá trình tối ưu:

1 Th)nh lập nhóm chuyên trách nhiệm vụ tối ưu.

2 Liệt kê các bước công nghệ v) xác định định mức.

3 Xác định v) lựa chọn công đoạn bất hợp lý nhất.

4 đề cương thực hiện quá trình tối ưu:

Bước 3: Đề xuất các cơ hội tối ưu:

8 Xây dựng các cơ hội tối ưu.

9 Lựa chọn các cơ hội khả thi nhất.

Bước 4: Lựa chọn các giải pháp tối ưu hoá:

10 Đánh giá khả thi kỹ thuật.

11 Đánh giá khả thi về kinh tế.

12 Đánh giá về mặt chất lượng & môi trường.

13 Lựa chọn giải pháp để thực hiện.

Bước 5: Thực hiện các giải pháp tối ưu:

14 Chuẩn bị thực hiện.

15 Thực hiện các giải pháp tối ưu.

16 Quan trắc v) đánh giá kết quả.

Bước 6: Duy trì quá trình tối ưu:

17 Duy trì các giải pháp tối ưu.

18 Lựa chọn công đoạn tối ưu tiếp theo để thực hiện tiếp.

5 – phân tích các công việc thực hiện tối ưu:

Các yêu cầu đối với nhóm thực hiện quá trình tối ưu:

Q Phải có khả năng nhận dạng được các cơ hội tối ưu

Q Xây dựng được các giải pháp v thực hiện được chúng

Phân tích các bước công nghệ:

Q Xác định tất cả các bước của công nghệ

Q Liên kết các bước công nghệ với dòng vật chất

Q Mô tả tất cả các đầu v o v ra

Cân bằng vật chất & năng lượng:

Thông thường có thể th nh lập theo từng th nh phần Ví dụ như

cân bằng nước, cân bằng phèn, cân bằng điện năng,

Q Nguồn số liệu: đo tại chỗ; lấy từ sổ sách, hồ sơ mua v bán

h ng; từ báo cáo sản xuất,

Q Đánh giá chất lượng số liệu: về độ tin cậy; độ chính xác;

tính to n diện;

Nguyên lý cân bằng dựa v2o định luật bảo to2n vật chất:

+ Cân bằng sẽ có ý nghĩa hơn nếu xác lập cân bằng cho từnghợp chất, hợp phần

Cơ sở xem xét các nguyên nhân bất hợp :

+ Quản lý nội vi chưa tốt

+ Cẩu thả trong bảo dưỡng v vận h nh

+ Chất lượng nước thô, hoá chất kém

+ Sơ đồ bố trí nh xưởng v dây chuyền sản xuất chưa hợp lý

+ Công nghệ sản xuất lạc hậu

+ Hiệu suất quá trình thấp

+ Kỹ năng tay nghề của cán bộ, công nhân chưa được đ o tạo hợp lý

Đề xuất phương án tối ưu:

+ Sáng tạo, khuyến khích sáng kiến

+ Tìm kiếm sáng kiến từ các th nh viên bên ngo i đội

+ Lựa chọn mẫu: căn cứ v o số liệu, sổ tay hướng dẫn, cácbáo cáo kế hoạch tối ưu trước đó,

Q Kiểm tra các khía cạnh:

+ Thay đổi nguyên liệu đầu v o

+ Thay đổi công nghệ

+ Cải tiến thiết bị

+ Kiểm soát quá trình sản xuất tốt hơn

+ Quản lý nội vi tốt

+ Tái sử dụng hoặc thu hồi tại chỗ

+ Nước thải phục vụ cho mục đích khác

Q Cần có nguồn năng lực v thông tin:

Lựa chọn các cơ hội có khả thi nhất:

Các cơ hội tối ưu sẽ được s ng lọc để loại bỏ các cơ hội khôngthực tế Quá trình loại bỏ n y thông thường chỉ mang tính địnhtính Các cơ hội còn lại sẽ được nghiên cứu khả thi một cách chi tiết hơn

Các cơ hội tối ưu cần phân th nh:

+ Các cơ hội có thể thực hiện được ngay

+ Các cơ hội thực hiện được nhưng cần phân tích thêm

+ Các cơ hội đề ra nhưng không khả thi→cần loại bỏ

Đánh giá sơ bộ các cơ hội thực hiện được :

+ Chất lượng nước có thể được nâng cao?

+ Tính khả thi về kinh tế có thể đạt được?

+ Tính khả thi về mặt kỹ thuật có thể thực thi được?

+ Tính dễ d ng khi triển khai thực hiện?

Ví dụ: S2ng lọc các cơ hội tối ưu hoá:

Đơn giản, chi phí thấp, hiệu quả đạt

được ngay

x Quản lý nội

vi

3 Sửa chữa các đường ống rò rỉ

Đầu tư lớn Công suất nhỏ x

Thiết bị mới

2 Thay hệ thống lọc bằng lọc

m ng

Cần thử nghiệm x

Cần nghiên cứu tiếp

Có thể thực hiện ngay Hạng mục

Các cơ hội tối ưu

Đánh giá tính khả thi kỹ thuật:

Q Chất lượng nước ra.

Q Năng suất.

Q Yêu cầu về diện tích.

Q Thời gian ngừng hoạt động.

Q So sánh với các thiết bị hiện có.

Q Yêu cầu bảo dưỡng.

Q Nhu cầu đ o tạo.

Đánh giá tính khả thi về kinh tế :

Tính khả thi kinh tế cần được tính toán dựa trên cơ sở đầu tư vtiết kiệm dự tính

+ So sánh chi phí: để so sánh các lựa chọn có thu nhập như

nhau nhưng chi phí khác nhau

+ So sánh lợi ích: dựa trên thu nhập v khoản tiết kiệm củatừng lựa chọn

+ Thời gian ho n vốn:

< 1Q2 năm (dự án đơn giản)

< 3Q4 năm (dự án có vốn đầu tư trung bình)

< 5 năm (dự án có vốn đầu tư cao)

Lựa chọn các giải pháp để thực hiện tối ưu:

Tổng hợp các kết quả đánh giá về kỹ thuật & t i chính để chọn

ra những giải pháp thực tiễn v khả thi nhất Có thể sử dụngphương pháp cộng có trọng số để chọn các giải pháp tối ưu như

sau:

3

1 3,6 0,2 1

3,5 5

0,9 3

Gpháp 2 2

2 2,4 0,6 3

1,5 3

0,3 1

Gpháp 1 1

Kỹ thuật

Xếp hạng

Tổng số Tính khả thi

Giải pháp TT

Thực hiện giải pháp tối −u:

Q Liệt kê một cách chi tiết các thông số kỹ thuật của thiết bị máymóc

Q Chuẩn bị kế hoạch xây dựng chi tiết

Q Đánh giá so sánh v lựa chọn các thiết bị từ các nh cung cấp khácnhau

Q Có kế hoạch hợp lý để giảm thời gian lắp đặt

Thực hiện nhiệm vụ n y cần tiến h nh:

Q Giám sát công tác xây dựng v lắp đặt:

+ Kiểm soát tiến độ công việc

+ Kiểm soát các thông số lắp đặt v thiết bị

Q Chuẩn bị đ−a v o hoạt động:

+ Mua các hóa chất, phụ tùng,

+ Lập kế hoạch bảo d−ỡng, phòng ngừa

+ Đ o tạo công nhân, đốc công v cán bộ kỹ thuật

Giám sát v2 đánh giá kết quả:

Đây l công việc cần l m nhằm tìm ra các nguyên nhân dẫn đếncác sai lệch so với mục tiêu đy đề ra

Công việc cụ thể:

+ So sánh các lợi ích đạt đ−ợc với lợi ích dự kiến

+ Tìm kiếm các giải pháp để có đ−ợc các lợi ích cao hơn nữa

từ các thiết bị lắp đặt

+ Thẩm tra để chứng minh quá trình lắp đặt v vận h nh phùhợp với các thông số kỹ thuật

Duy trì v củng cố một chương trình tối ưu thực sự l một tháchthức Việc cần phải l m l hợp nhất chương trình tối ưu với tiếntrình kế hoạch hóa bình thường của công ty

Chìa khóa cho th nh công lâu d i l phải thu hút sự tham giacủa c ng nhiều nhân viên c ng tốt, cũng như có chế độ khenthưởng cho những người xuất sắc

Về cơ bản, giai đoạn n y cần thực hiện các nhiệm vụ:

QLập kế hoạch cho các nhân tố:

+ Trong cơ cấu tổ chức có th nh phần tối ưu hoá

+ Đ o tạo v khuyến khích cán bộ công nhân viên

+ Có chính sách v chiến lược d i hạn đối với quá trình tối ưu

+ Lồng ghép tối ưu hoá v o chương trình phát triển côngnghệ

Duy trì kế hoạch tối ưu hoá:

Q Sự tham gia của công nhân viên :+ Không ngừng duy trì đ o tạo để thay đổi nhận thức

+ Thông tin nội bộ hai chiều mang lại ích cho tối ưu hoá

+ Cần có khen thưởng kịp thời đối với tập thể v cá nhân có

th nh tích xuất sắc

Q Lồng ghép tối ưu hoá v o quá trình phát triển công nghệ:

+ Các kế hoạch bảo dưỡng phòng ngừa

+ Kiểm tra khía cạnh môi trường v chất lượng nước ra đốivới các thiết bị mới

+ Lồng ghép nhận thức tối ưu hoá v o các chương trình