Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát cho dự án mở rộng hệ thống cấp nước thành phố vĩnh yên

Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát cho dự án mở rộng hệ thống cấp nước thành phố vĩnh yên Tổng quan công nghệ xử lý nước trong dự án mở rộng cấp nước Vĩnh Yên; hệ thống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu Scada; xây dựng hệ thống điều khiển giám sát; thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát cho trạm bơm nước thô.

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Hà N i – Năm 2019

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGƯỜI HƯ NG DẪN KHOA HỌC:

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp này là công trình c a riêng tôi, do

tôi tự thực hiện d ới sự h ớng dẫn c a T.S Nguyễn Mạnh Tiến Kết quả đạt đ ợc

hoàn toàn trung thực

Để hoàn thành luận văn này tôi chỉ sử dụng những tài liệu đ ợc ghi trong danh

Hà Nội, ngày 20 tháng 3 năm 2019

Học viên thực hiện

HoƠng Văn Tuơn

L ỜI C M N

Đầu tiên em xin chân thành gửi l i cảm ơn đến T.S Nguyễn Mạnh Tiến, thầy

đư giúp đỡ em tận tình trong suốt quá trình làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đư giảng dạy em trong suốt quá trình

giúp em hoàn thành luận văn này

Dù đư rất cố gắng nh ng với trình độ hiểu biết và th i gian nghiên c u có hạn

nên không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận đ ợc những chỉ dẫn, l i

góp ý c a các thầy/cô và bạn đọc để luận văn c a em hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

M ỤC LỤC

L ỜI CAM ĐOAN i

L ỜI C M N ii

M ỤC LỤC iii

DANH M ỤC CÁC B NG vi

DANH M ỤC CÁC HÌNH vii

M Ở Đ U 1

CHƯ NG 1 : CÔNG NGHỆ X Lụ NƯ C TRONG DỰ ÁN MỞ RỘNG CẤP NƯ C VĨNH YểN 3

1.1 S l c v d án 3

1.2 Quy trình x lý n c s ch 4

1.2.1 Tổng quan về hệ thống 4

1.2.2 Công nghệ xử lý n ớc 4

1.3 Các tr m, khu v c chính 6

1.3.1 Trạm bơm n ớc thô 6

1.3.2 Khu vực bể tiếp nhận và phân phối n ớc, bể trộn, bể phản ng và bể lắng 10

1.3.3 Khu vực bể lọc nhanh 12

1.3.4 Khu vực bể ch a n ớc sạch 18

1.3.5 Hệ thống định l ợng vôi và PAC 21

1.3.6 Khu vực bể thu hồi n ớc rửa lọc 23

CHƯ NG 2 : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT VÀ THU THẬP 33

D LI ỆU SCADA 33

2.1 M ng truy n thông công nghi p 33

2.1.1 Phân cấp hệ thống mạng công nghiệp 33

2.1.2 Cấu trúc mạng 34

2.1.3 Một số loại mạng và bus truyền thông thông dụng 38

2.2 Gi i thi u v h th ng SCADA 40

2.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển 40

2.2.2 Các thành phần chính 41

2.2.3 Cơ chế hoạt động 41

2.2.4 u, nh ợc điểm c a hệ SCADA 42

CH Ư NG 3 : XỂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN GIÁM SÁT 44

3.1 Xây d ng c u hình m ng 44

3.1.1 Mục tiêu 44

3.1.2 Cấu hình chi tiết 44

3.2 H th ng m ng k t n i 49

3.2.1 Kết nối trong các trạm 49

3.2.2 Kết nối giữa các trạm trong nhà máy xử lý n ớc với nhau 50

3.2.3 Kết nối các máy tính phòng điều khiển trung tâm 51

3.2.4 Kết nối giữa nhà máy xử lý n ớc với trạm bơm tăng áp, trạm bơm n ớc thô 52

3.3 Gi i pháp đi u khi n và giám sát 53

3.4 Thi t k h đi u khi n, giám sát trung tâm 54

3.4.1 Thiết kế giao diện cho máy ch 55

3.4.2 Quản lý dữ liệu c a các trạm 60

3.4.3 Thiết kế cấu trúc Server-Client 61

CHƯ NG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT CHO TRẠM B M NƯ C THÔ 63

4.1.Thi t k cho tr m thu th p d li u trung gian 63

4.1.1.Thống kê tín hiệu vào, ra 63

4.1.2 Thiết kế sơ đồ ghép nối với PLC 66

4.1.3 Lập nguyên lý hoạt động c a các thiết bị 71

4.1.4 Viết ch ơng trình PLC 74

4.2 Thi t k giao di n ng i máy HMI 83

4.2.1 Vẽ các trang màn hình 83

4.2.2 Thiết kế các hiệu ng 84

4.2.3 Thiết kế Faceplate 87

4.2.4 Thiết kế Alarm 88

4.2.5 Thiết kế phân quyền truy cập 89

4.2.6 Giao diện vận hành 89

K ẾT LUẬN 95

TÀI LI ỆU THAM KH O 96

DANH M ỤC CÁC B NG

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật các thiết bị c a trạm bơm n ớc thô 7

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật các thiết bị c a khu vực bể tiếp nhận, bể phản ng và bể lắng 10

Bảng 1.3 Thông số các thiết bị c a khu vực bể rửa lọc 13

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật các thiết bị c a khu vực bể ch a n ớc sạch 18

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật các thiết bị c a hệ thống định l ợng vôi 22

Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật các thiết bị c a khu vực bể thu hồi n ớc rửa lọc 24

Bảng 1.7 Thông số kỹ thuật các thiết bị nhà clo 27

Bảng 1.8 Thông số c a các thiết bị trạm bơm tăng áp 31

Bảng 3.1 Các thành phần c a mạng Profibus 46

Bảng 3.2 Các thành phần c a mạng Ethernet giữa các trạm 48

Bảng 3.3 Các thành phần c a mạng Ethernet nhà điều khiển trung tâm 49

Bảng 4.1 Thống kê tín hiệu vào, ra c a van cửa phai đầu vào 63

Bảng 4.2 Thống kê tín hiệu vào, ra c a van đầu ra 64

Bảng 4.3 Thống kê tín hiệu vào, ra c a bơm n ớc thô 65

Bảng 4.4 Thống kê tín hiệu vào, ra c a bơm tiêu 65

Bảng 4.5 Thống kê tín hiệu c a các cảm biến 66

Bảng 4.6 Thống kê các thiết bị phần c ng cần khai báo 74

Bảng 4.7 Thống kê ch c năng c a các khối hàm 77

DANH M ỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý n ớc 5

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ c a trạm bơm n ớc thô 7

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ c a khu vực bể tiếp nhận và phân phối n ớc, bể trộn, bể phản ng và bể lắng 10

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ c a bể lọc nhanh 13

Hình 1.5 Chế độ lọc tự động 16

Hình 1.6 Chu trình rửa ng ợc c a bể lọc nhanh 17

Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ c a khu vực bể ch a n ớc sạch 18

Hình 1.8 Sơ đồ công nghệ c a hệ thống định l ợng vôi và PAC 21

Hình 1.9 Sơ đồ công nghệ c a bể thu hồi n ớc rửa lọc 24

Hình 1.10 Chu trình hoạt động c a bể thu hồi n ớc rửa lọc 26

Hình 1.11 Sơ đồ công nghệ c a nhà clo 27

Hình 1.12 Chu trình tiền clo hóa 29

Hình 1.13 Chu trình hậu clo hóa 30

Hình 1.14 Sơ đồ công nghệ c a khu vực trạm bơm tăng áp 31

Hình 2.1 Phân cấp hệ thống mạng công nghiệp 33

Hình 2.2 Cấu trúc bus 35

Hình 2.3 Cấu trúc sao 36

Hình 2.4 Cấu trúc vòng 37

Hình 3.1 Cấu hình hệ thống mạng truyền thông c a dự án 45

Hình 3.2 Ph ơng th c hoạt động dự phòng mạng 51

Hình 3.3 Ph ơng án truyền thông bằng sóng wifi 52

Hình 3.4 Giải pháp điều khiển trong dự án 53

Hình 3.5 Cấu hình kết nối mạng giữa các trạm 55

Hình 3.6 Giao diện tổng quan hệ thống tại máy ch , nhà điều khiển trung tâm 55

Hình 3.7 Giao điều khiển trạm bơm n ớc thô 56

Hình 3.8 Giao điều khiển khu vực bể tiếp nhận, bê trộn, bể phản ng và bể lắng 56 Hình 3.9 Giao điều khiển khu vực bể lọc nhanh 57

Hình 3.10 Giao điều khiển khu vực trạm bơm n ớc sạch 57

Hình 3.10 Giao điều khiển khu vực bể ch a n ớc sạch 58

Hình 3.11 Giao điều khiển khu vực nhà clo 58

Hình 3.12 Giao điều khiển khu vực nhà hóa chất 59

Hình 3.13 Giao điều khiển khu vực trạm bơm n ớc sạch 59

Hình 3.14 ng dụng Structure tags cho đối t ợng bơm n ớc thô 60

Hình 3.15 Tạo dữ liệu Server 61

Hình 3.16 Tạo các máy Client 61

Hình 3.17 Tải dữ liệu từ Server sang các máy Client 62

Hình 4.1 Sơ đồ đấu nối c a module số 1 67

Hình 4.2 Sơ đồ đấu nối phần số 1 c a module số 2 68

Hình 4.3 Sơ đồ đấu nối phần số 2 c a module 2 68

Hình 4.4 Sơ đồ đấu nối phần số 1 c a module 3 69

Hình 4.5 Sơ đồ đấu nối c a module số 4 70

Hình 4.6 Sơ đồ đấu nối c a module số 6 và đấu nối chống sét cho thiết bị đo 71

Hình 4.7 Nguyên lý m tự động c a van đầu ra 72

Hình 4.8 Nguyên lý đóng tự động c a van đầu ra 73

Hình 4.9 L u đồ hoạt động c a bơm tiêu 74

Hình 4.10 Cấu hình phần c ng trạm bơm n ớc thô 75

Hình 4.11 Cấu hình mạng Profibus c a trạm bơm n ớc thô 75

Hình 4.12 Bảng địa chỉ tín hiệu vào ra c a trạm bơm n ớc thô 76

Hình 4.13 Các khối hàm trong ch ơng trình PLC trạm bơm n ớc thô 77

Hình 4.14 Điều khiển tần số bơm n ớc thô theo m c n ớc c a bể ch a n ớc sạch 79

Hình 4.15 L u đồ c a hàm PID 1 điều chỉnh tần số bơm theo l u l ợng đặt 80

Hình 4.16 L u đồ c a hàm PID 2 điều chỉnh l u l ợng đặt theo m c n ớc bể ch a n ớc sạch 81

Hình 4.17 L u đồ các chế độ cài đặt tốc độ cho bơm n ớc thô 82

Hình 4.18 Th viện các biểu t ợng trong phần mềm TIA Portal 84

Hình 4.19 Lập bảng địa chỉ vào ra trong phần mềm TIA Portal 85

Hình 4.20 Hiệu ng c a biểu t ợng trong phần mềm TIA Portal 86

Hình 4.21 Các sự kiện c a biểu t ợng trong phần mềm TIA Portal 86

Hình 4.22 Lập trình các lệnh điều khiển bằng VB Script 87

Hình 4.23 Giao diện thiết kế Faceplate c a TIA Portal 88

Hình 4.24 Bảng lỗi c a trạm bơm n ớc thô 89

Hình 4.25 Giao diện chính c a trạm bơm n ớc thô 90

Hình 4.26 Giao diện c a các bơm n ớc thô 90

Hình 4.27 Giao diện cài đặt thông số PID điều khiển bơm 91

Hình 4.28 Giao diện HMI c a nhà hóa chất 91

Hình 4.29 Giao diện HMI c a bể lọc nhanh 92

Hình 4.30 Giao diện HMI c a khu vực bể tiếp nhận, bể trộn,… 92

Hình 4.31 Giao diện HMI c a trạm bơm n ớc sạch 93

Hình 4.32 Giao diện HMI c a bể thu hồi n ớc rửa lọc 93

Hình 4.33 Giao diện HMI c a nhà clo 94

Hình 4.34 Giao diện HMI c a trạm bơm tăng áp 94

M Ở Đ U

1 Lý do ch ọn đ tài

Cung cấp n ớc sạch luôn là nhu cầu cấp bách trong quá trình phát triển kinh

công suất 16.000 m3/ngày đêm sử dụng nguồn n ớc ngầm Hiện nay do năng lực hệ

Theo dự kiến trong giai đoạn tới, hệ thống cấp n ớc c a thành phố Vĩnh Yên phải

Quang, Lai Sơn, Hợp Thịnh, Tân Tiến, Chấn H ng, Đại Đồng với tổng diện tích 820

Ha Riêng nhu cầu cấp n ớc cho các khu công nghiệp là 30.000 m3/ngày đêm Vì

Đề tài “ Thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát cho dự án m rộng cấp n ớc Vĩnh Yên “ đư áp dụng công nghệ xử lý n ớc cấp hiện tại c a Nhật Bản, kết hợp với

tiêu đề ra; xây dựng nên nhà máy cấp n ớc tại xã Việt Xuân đi vào hoạt động ổn định,

tin cậy, đạt hiệu suất cao

2 Ph ng pháp nghiên cứu

- Xây dựng hệ thống thực tế để vận hành, kiểm tra và khẳng định các mục tiêu

đề ra

3 Đ i t ng của đ tài

Đối t ợng c a đề tài là hệ thống điều khiển và giám sát cho dự án m rộng cấp

n ớc Vĩnh Yên

4 M c tiêu c ủa đ tài

Xây dựng đ ợc hệ thống điều khiển và giám sát tích hợp công nghệ tự động

hóa hiện đại, giúp nâng cao hiệu quả c a quá trình xử lý n ớc cấp, hoạt động tin cậy

5 ụ nghƿa của đ tài

Đối với hệ thống tự động hóa cho nhà máy xử lý n ớc cấp sẽ đem lại một giải pháp điều khiển và giám sát hiệu quả, từ đó lấy căn c để sử dụng cho các thiết kế về

CHƯ NG 1 : CÔNG NGHỆ X Lụ NƯ C TRONG DỰ ÁN MỞ RỘNG

1.1 S l c v d án

án do UBND tỉnh Vĩnh Phúc là ch đầu t đ ợc kh i công xây dựng từ tháng 5 năm

2014, đến nay dự án đư hoàn thành và sẵn sàng đi vào sử dụng

nâng cấp công suất 34 nghìn mét khối trên ngày đêm, với công nghệ, thiết bị hiện đại

- Xây dựng và nâng công suất trạm thu n ớc mặt sông Lô tại xư Sơn Đông,

đêm

- Xây dựng và m rộng nhà máy xử lý n ớc sạch Việt Xuân tại Huyện Vĩnh

T ng Với công xuất xử lý n ớc 45.000 m3/ ngày đêm Giai đoạn I : đư xây dựng

34.000 m3/ ngày đêm

- Xây dựng hệ thống đ ng ống dẫn n ớc D700 dài L= 9 km, từ nhà máy n ớc

- Xây dựng thêm 01 Bể ch a 6.300 m3/ ngày đêm tại Trạm bơm tăng áp Hợp

- Xây dựng hệ thống mạng phận phối n ớc sạch trong thành phố Vĩnh Yên

địa bàn tỉnh mà còn góp phần cải thiện môi tr ng đầu t c a tỉnh, tăng c ng năng

n ớc sạch

n ớc tới trạm bơm tăng áp

nơi sử dụng thông qua hệ thống mạng phân phối n ớc

1.2.2 Công nghệ xử lý n ớc

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý n ớc

n ớc đ ợc bơm đến bể tiếp nhận và phân phối n ớc, nơi clo hóa sơ bộ n ớc Sau đó,

n ớc đ ợc đ a đến bể trộn

bơm vào bể trộn và đ ợc đẩy nhanh tốc độ phản ng bằng máy khuấy nhanh Sau đó,

n ớc đ ợc đ a vào bể phản ng qua một hệ thống khuấy chậm để các hạt keo tụ đạt đến kích th ớc lớn hơn

+ Sau đó n ớc chảy vào bể lắng nơi các hạt keo tụ từ từ lắng xuống đáy Đối

n ớc sẽ đ ợc bơm vào bể ch a n ớc sạch

Sau một th i gian lọc n ớc bể lọc nhanh sẽ bám một lớp bẩn trên bề mặt cát Để loại

bơm vào hồ ch a tại trạm bơm tăng áp và sau đó đ ợc đ a đến mạng l ới cung cấp

bùn N ớc rửa ng ợc từ bể lọc nhanh sẽ đ ợc đ a đến bể thu hồi n ớc rửa lọc Từ đây bùn đ ợc bơm vào sân phơi bùn và n ớc đ ợc tái sử dụng đ a đến bể tiếp nhận

và phân phối Bùn đ ợc phơi khô trong sân phơi bùn và sau đó đ ợc đ a ra khỏi nhà

máy

để diệt rong rêu và các sinh vật hữu cơ Hai là đầu vào c a máy bơm n ớc sạch để

PAC bao gồm một bể hòa tan và máy bơm cấp PAC sẽ tách chất hữu cơ tan và không tan cũng nh kim loại nặng gây ra độ đục c a n ớc, làm trong n ớc

+ Đối với độ pH, vôi (Lime ) đ ợc sử dụng và định l ợng đầu ra c a bể lắng

bơm cấp

1.3 Các tr m, khu v c chính

1.3.1 Trạm bơm n ớc thô

Đ ợc xây dựng bên b sông Lô, trạm bơm n ớc thô có nhiệm vụ vận chuyển

l ợng n ớc thô cần thiết đến nhà máy xử lý n ớc Sơ đồ công nghệ c a trạm bơm

n ớc thô nh sau :

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ c a trạm bơm n ớc thô

a Các thiết bị trong trạm bơm n ớc thô

Tên thi t b ị Ký hi u l ng S Thông s k ỹ thu t

Van cửa phai

100WA003 100WA004

L u l ợng 5m3/h x 25mH

Công suất 2.2 kWx380V

100VBA202 100VBA302

+ Van cửa phai: cấp n ớc từ sông Lô vào để vận hành bơm

- Nhiệm vụ c a các thiết bị đo :

đo mực n ớc bể n ớc cấp vào bơm

L u l ợng này sẽ là mục tiêu để điều khiển, ngoài ra còn có l u l ợng tổng để giám

sát và tính toán

b Công nghệ điều khiển

Để kh i động trạm bơm n ớc thô đ a n ớc về nhà máy xử lý cần đáp ng

đ ợc những điều kiện sau :

+ Điều kiện về mực n ớc sông Lô : mực n ớc c a sông Lô không đ ợc quá

thấp

+ Điều kiện về m c chênh lệch giữa mực n ớc sông Lô và mực n ớc bể ch a:

cung cấp liên tục trong quá trình vận hành bơm tránh cạn bể ch a n ớc gây hỏng bơm

+ Điều kiện vận hành c a nhà máy : cần xem xét nhà máy xử lý n ớc có thể

+ Điều kiện về chế độ hoạt động c a các bơm và van : do các bơm và van cần

độ Remote các t tại chỗ, PLC t động lực và Auto trên mình hình vận hành

+ Điều kiện về an toàn : ít nhất phải có 1 van cửa phai m , 3 van đầu ra phải đóng, l u l ợng và áp suất đ ng ống m c cho phép, nhiệt độ động cơ m c cho phép, …

Bơm n ớc thô có thể điều khiển 2 chế độ tự động và bằng tay Thông th ng bơm hoạt động chế độ tự động để có thể kiểm soát đ ợc l u l ợng n ớc và đảm

động luân phiên nhau để tiện cho việc bảo d ỡng sửa chữa Các bơm đ ợc điều chỉnh

định

Các bơm hoạt động chế độ tự động với 2 ph ơng pháp điều khiển :

+ Frequence Constant : cố định tần số, các bơm sẽ hoạt động với tần số cố định đ ợc đặt ô Speed Adjustment Để tránh việc đặt tần số quá cao có thể gây vỡ

đ ng ống hoặc quá thấp dẫn đến th i gian đ a n ớc về nhà máy xử lý quá lâu có

qua quá trình vận hành trong thực tế

+ Flow Constant : cố định l u l ợng , các bơm sẽ hoạt động sao cho l u l ợng đầu ra c a trạm bơm n ớc thô là cố định L u l ợng này sẽ đ ợc cài đặt và không

ổn định nên cần có dải trên và d ới mà trong dải này coi nh hệ thống đư hoạt động

ổn định để tránh việc thay đổi tần số c a bơm liên tục

1.3.2 Khu vực bể tiếp nhận và phân phối n ớc, bể trộn, bể phản ng và bể lắng

Đ ợc xây dựng trong nhà máy x lý n ớc Việt Xuân, khu vực này có nhiệm

Sau đây là sơ đồ công nghệ c a khu vực này :

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ c a khu vực bể tiếp nhận và phân phối n ớc, bể trộn, bể

a Các thiết bị trong khu vực

bể lắng

Tên thi t b ị Ký hi u l ng S Thông s k ỹ thu t

Máy khuấy

04 Máy cào Mã thiết bị dùng xích

kéo Công suất 0.37kW x 380V

- Nhiệm vụ c a các thiết bị vận hành :

+ Máy khuấy nhanh : tăng tốc độ phản ng tại bể trộn Khi có l u l ợng n ớc

+ Máy khuấy tạo bông : n ớc đ ợc chảy từ từ qua hệ thống máy khuấy tạo bông để các bông cặn li ti sẽ chuyển động, va chạm và kết dính với nhau thành những bông căn kích cỡ lớn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng đọng bể lắng

+ Van xả bùn : xả bùn tại đáy bể lắng đ a qua sân phơi bùn

+ Máy cào bùn : cào bùn lắng đọng trong bể lắng về vị trí hố thu để các bơm bùn bơm ra ngoài

- Nhiệm vụ c a các thiết bị đo :

vào bể tiếp nhận, giúp đ a ra cảnh báo khi độ đục c a n ớc quá cao và khối l ợng

hóa chất cần để xử lý n ớc

n ớc đồng th i để tính toán l ợng hóa chất cần để trung hòa n ớc Thiết bị còn lại

làm giảm PH c a n ớc Nếu PH đầu ra nhỏ hơn 6.5 thì bơm vôi sẽ đ ợc kích hoạt

để trung hòa n ớc

đồng th i để tính toàn l ợng hóa chất cần bơm vào để xử lý n ớc

b Công nghệ điều khiển

+ Các thiết bị công nghệ chế độ tự động

+ Điều chỉnh tốc độ máy khuấy tạo bông phù hợp để tạo ra các bông cặn có

Các van xả bùn sẽ đ ợc điều khiển tự động đóng m một cách tuần tự và có

đặt theo lịch đặt tr ớc các bơm sẽ hoạt động đúng vào th i gian cài đặt Đối với cài đặt theo l u l ợng n ớc đầu vào thì khi l u l ợng đạt đến ng ỡng cài đặt các van xả

bùn sẽ tự hoạt động Ngoài ra còn có thể cài đặt th i gian m c a một van xả bùn và

th i gian nghỉ giữa các chu trình

1.3.3 Khu vực bể lọc nhanh

Đây là khu vực quan trọng nhất trong nhà máy, đ ợc chia làm 6 bể lọc nhỏ

giám sát ch không thể điều khiển vì chế độ hoạt động đây ph c tạp cần trực tiếp đến hiện tr ng theo dõi vận hành Khu vực này có 2 nhiệm vụ chính :

n ớc đầu vào Sau khi lọc xong bơm sang bể ch a n ớc sạch

Sau đây là sơ đồ công nghệ c a một bể lọc :

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ c a bể lọc nhanh

a Các thiết bị c a khu vực bể lọc nhanh

Bảng 1.3 Thông số các thiết bị c a khu vực bể rửa lọc

Tên thi t b ị Ký hi u l ng S Thông s k ỹ thu t

06 Mã thiết bị DN400

Công suất 0.06kWx380V

Công suất 0.06kWx380V

Công suất 0.1kWx380V

+ Van số 1 : dẫn khí từ máy thổi khí thực hiện công đoạn rửa lọc

+ Van số 2 : là van tỉ lệ có nhiệm vụ dẫn n ớc sạch từ bể ch a n ớc sạch thực

đó van này sẽ đ ợc điều chỉnh độ m van một cách tự động

+ Van số 3 : dẫn n ớc lọc đầu ra sang bể ch a tạm th i tr ớc khi đ a sang bể

+ Van số 5 : giải phóng khí còn d trong đ ng ống

+ Van số 6 : dẫn n ớc từ bể lắng đ a sang bể lọc

+ Van số 7 : dẫn n ớc thải sau quá trình rửa lọc đến bể thu hồi n ớc rửa lọc,

- Nhiệm vụ c a các thiết bị đo :

b Công nghệ điều khiển

- Các chế độ điều khiển:

+ Man : điều khiển bằng tay Các van, máy thổi khí, bơm rửa ng ợc sẽ đ ợc điều khiển bật tắt bằng tay

+ Semi – Auto : điều khiển bán tự động Chế độ lọc bán tự động có thể bật tắt

Start, Stop trên bàn điều khiển Công đoạn rửa ng ợc có thể kh i động một cách tự động dựa theo m c n ớc trong bể hoặc có thể cài đặt ngày trong tuần, tự động tiến

hành rửa ng ợc Sau quá trình rửa ng ợc, các bể tiếp tục quá trình lọc n ớc tự động

Dù bất kỳ chế độ nào chỉ có thể tiến hành rửa ng ợc từng bể và khi một bể

Để hoạt động đ ợc chế độ này tất các các thiết bị phải để chế độ tự động

và các điều kiện hoạt động phải thỏa mãn Chế độ này có thể hiểu là chế độ lọc xử lý

n ớc tự động trên toàn nhà máy vì vậy tất cả các khu vực đều phải chế độ tự động

để sẵn sàng cho việc lọc n ớc, từ bơm n ớc thô về nhà máy, các khu vực tiếp nhận

Do mỗi bàn điều khiển mỗi bể lọc đều có 1 khóa chuyển chế độ Auto /

Semi-Auto / Man vì vậy chế độ tự động đ ợc định nghĩa là tất cả các bể lọc đều

Semi-Auto để tiến hành bảo d ỡng các bể khác cũng sẽ tự động chuyển sang chế độ

Semi Auto và tiếp tục tiến hành rửa lọc đến khi kết thúc

Hình 1.5 Chế độ lọc tự động

Để thực hiện đ ợc công đoạn rửa ng ợc 1 bể lọc đ ợc xây dựng với độ cao

khi tiến hành lọc n ớc thì n ớc đầu vào từ trên thành bể chảy xuống 2 bể lọc, qua

đ ng ống đáy 2 bể lọc đ a tới bể ch a trung gian Khi tiến hành rửa ng ợc n ớc

qua bể thu hồi n ớc rửa lọc

- Chu trình rửa ng ợc

Quá trình rửa ng ợc đ ợc thiết lập theo một chu trình cụ thể nh sau :

Hình 1.6 Chu trình rửa ng ợc c a bể lọc nhanh

Trong quá trình này mực n ớc bể lọc sẽ giảm dần do mất nguồn n ớc đầu vào

đóng lại Th i điểm van số 3 đóng lại đ ợc tính toán sao cho n ớc trong bể lọc ch a

hoàn toàn rút hết, vẫn còn một l ợng n ớc nhất định phía trên bề mặt cát Van số 7

là van dẫn n ớc bẩn sau rửa ng ợc từ bể lọc sang bể thu hồi n ớc rửa lọc m ra

và máy thổi khí bắt đầu hoạt động Máy thổi khí sẽ sục khí lên từ đáy bể lọc để đánh

tan những cặn lắng phía trên bề mặt cát và khuấy trộn vào l ợng n ớc còn d phía

trên cát

khí sẽ dừng tr ớc bơm rửa ng ợc khoảng 2 phút, van khí số 1 cùng đóng lại Khi bơm rửa ng ợc dừng lại thì van số 2 cũng đóng lại

+ B ớc 8 : Tiến hành rửa ng ợc lần 2 nh ng lần này không tiến hành sục khí

và chạy thêm 1 bơm rửa ng ợc hỗ trợ đẩy n ớc bẩn ra khỏi bể Cuối b ớc này 2 bơm

Sau khi rửa ng ợc xong bể lại quay tr lại lọc n ớc tự động Vì chỉ có từng bể

và tiến hành lọc bình th ng

1.3.4 Khu vực bể ch a n ớc sạch

Khu vực này có nhiệm vụ là nơi trung chuyển, ch a n ớc sạch sau khi lọc để bơm đến trạm bơm tăng áp Ngoài ra còn có nhiệm vụ cấp n ớc để rửa ng ợc bể lọc

Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ c a khu vực bể ch a n ớc sạch

a Các thiết bị c a khu vực bể ch a n ớc sạch

Tên thi t b ị Ký hi u l ng S Thông s k ỹ thu t

+ Bơm n ớc sạch cùng 3 van van đẩy : bơm n ớc tới trạm bơm tăng áp

+ Máy thổi khí : cấp khí để thực hiện rửa ng ợc tại bể lọc

- Nhiệm vụ c a các thiết bị đo :

cũng nh l ợng n ớc bơm tới trạm bơm tăng áp, bể rửa lọc và bơm n ớc dịch vụ

+ Các đồng hồ đo nhiệt động cơ : giám sát nhiệt c a các trục động cơ, ổ bi, …

Ngoài ra còn có hệ thống các cảm biến On/Off khác nh cảm biến đo độ dẫn

b Công nghệ điều khiển

giai đoạn là tiền clo hóa để khử trùng sơ bộ và hậu clo hóa để khử trùng sau khi n ớc

đư qua lọc xử lý N ớc sẽ đ ợc bơm đến các bộ xử lý châm clo với tỉ lệ nhất định sau đó đ a tới các khu vực cần khử trùng Có một điểm l u ý là cần th ng xuyên

- Bơm n ớc sạch đến trạm bơm tăng áp : Với 3 bơm n ớc sạch về công nghệ

Khi m c n ớc trong bể tại trạm bơm tăng áp dần đầy thì l u l ợng n ớc sẽ giảm dần

và khi mực n ớc cạn dần thì l u l ợng n ớc sẽ tăng dần Ngoài ra số l ợng bơm hoạt động và l u l ợng n ớc cũng phụ thuộc vào cả l ợng n ớc trong bể n ớc sạch, l u

l ợng sẽ giảm khi m c n ớc tại bể ch a n ớc sạch m c thấp

1.3.5 Hệ thống định l ợng vôi và PAC

PAC theo tỉ lệ tính tính toán để xử lý n ớc đầu vào PAC có nhiệm vụ khử tạp chất còn vôi để trung hòa pH Sau đây là sơ đồ công nghệ c a 2 hệ thống này :

Hình 1.8 Sơ đồ công nghệ c a hệ thống định l ợng vôi và PAC

Các thiết bị và công nghệ c a hai hệ thống này là giống nhau vì vậy sau đây

a Các thiết bị c a hệ thống định l ợng vôi

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật các thiết bị c a hệ thống định l ợng vôi

Tên thi t b ị Ký hi u l ng S Thông s k ỹ thu t

02 Máy khuấy trục đ ng

+ Máy khuấy nhanh : khuấy trộn vôi, giúp vôi hòa tan nhanh chóng

- Nhiệm vụ c a các thiết bị đo :

+ Các cảm biến điểm giám sát l u l ợng và m c dung dịch vôi

b Công nghệ điều khiển

qua xử lý bằng hóa chất PAC cuối bể lắng d ới 6,5 L u l ợng dung dịch vôi sẽ

đ ợc quyết định b i l u l ợng n ớc đầu vào tại bể tiếp nhận với một hệ số f (mg/l)

và l u l ợng này sẽ đ ợc thay đổi bằng việc thay đổi tần số điều khiển bơm

- L ợng dung dịch vôi trong các bồn ch a sẽ đ ợc tính toán và chuẩn bị từ

tr ớc với nồng độ khoảng 2% Khi bơm vôi hoạt động, l ợng dung dịch vôi giảm dần đến m c thấp sẽ có cảnh báo cho ng i vận hành tiếp tục chuẩn bị pha vôi Vì đây

có 2 bể ch a vôi và 2 bơm vôi hoạt động luân phiên có thể tiến hành pha vôi 1 bể

pha vôi đến khi đạt m c yêu cầu Nguồn n ớc sạch này cũng dùng để súc xả đ ng ống và bể ch a vôi để tránh vôi lắng đọng lại sau quá trình hoạt động

Định l ợng hóa chất c a hệ thống PAC cũng giống nh hệ thống định l ợng

PAC thì bơm PAC sẽ đ ợc kích hoạt tự động khi có l u l ợng n ớc đầu vào tại bể

1.3.6 Khu vực bể thu hồi n ớc rửa lọc

và bơm ng ợc tại bể tiếp nhận do đó nhà máy sẽ giảm l ợng n ớc thất thoát tối đa

Các bể thu hồi n ớc rửa lọc đ ợc xây dựng dốc về 1 h ớng để thu gom bùn thải từ

thu hồi n ớc rửa lọc, bùn thải sẽ đ ợc bơm qua sân phơi bùn có thể tận dụng làm các

có ý nghĩa quan trọng vì nhà máy xử lý n ớc mỗi ngày thải ra l ợng n ớc bùn rất lớn

cho môi tr ng xung quanh

Sau đây là sơ đồ công nghệ c a khu vực này :

Hình 1.9 Sơ đồ công nghệ c a bể thu hồi n ớc rửa lọc

a Các thiết bị c a khu vực bể thu hồi n ớc rửa lọc

Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật các thiết bị c a khu vực bể thu hồi n ớc rửa lọc

Tên thi t b ị Ký hi u l ng S Thông s k ỹ thu t

810PS102 810PS103

Mã thiết bị 80DML55.5

L u l ợng 100 m3/h x 10mH

Công suất 5.5 kW x 380V

Bơm tuần

hoàn

810PS201 810PS202 810PS203

Van cửa phai

810WA003

Van cửa phai

+ Van cửa phai đầu vào và 3 van cửa phai đầu ra : đóng m xả n ớc qua các ngăn c a bể thu hồi n ớc rửa lọc

- Nhiệm vụ c a các thiết bị đo

+ Các cảm biến đo m c điểm : giám sát mực n ớc tại những vị trí khác nhau

b Công nghệ điều khiển

Có 3 bể giống hệt nhau hoạt động luân phiên, để bùn và cát trong n ớc có th i

gian lắng đọng thì trong một lần rửa ng ợc chỉ 1 bể thu hồi n ớc rửa lọc đ ợc chọn

để nhận n ớc Bể này phải đ dung tích để ch a n ớc thải c a 2 giai đoạn rửa ng ợc nên lúc đầu cần kh i động bơm thu hồi n ớc rửa lọc bơm cạn n ớc trong bể đến m c

Hình 1.10 Chu trình hoạt động c a bể thu hồi n ớc rửa lọc

1.3.7 Khu vực nhà clo

Nhà clo trang bị nhiều thiết bị, hệ thống hiện đại nhằm đảm bảo độ an toàn và

chính xác trong quá trình cấp clo khử trùng n ớc Có 2 công đoạn khử trùng n ớc :

+ bể tiếp nhận : Khử trùng sơ bộ diệt các sinh vật và tảo, rong rêu trong

n ớc

+ bể n ớc sạch : Khử trùng phải đảm bảo các tiêu chuẩn về n ớc sạch Sau đây là sơ đồ công nghệ c a khu vực nhà clo :

Hình 1.11 Sơ đồ công nghệ c a nhà clo

a Các thiết bị c a nhà clo

Bảng 1.7 Thông số kỹ thuật các thiết bị nhà clo

Tên thi t b ị Ký hi u l ng S Thông s k ỹ thu t

phát hiện rò rỉ

khí clo

470CG001 470CG002

+ T định l ợng clo : định l ợng clo cấp vào các giai đoạn khác nhau

+ Van cấp n ớc : cấp n ớc để hòa tan clo thành dung dịch

+ Máy hút khí : hút khí Clo rò rỉ trong nhà clo

+ Bơm tuần hoàn Soda : khử khí clo rò rỉ đ ợc hút vào nhà trung hòa clo

- Nhiệm vụ c a các thiết bị đo

b Công nghệ điều khiển

+ Đóng tất cả các van xả

+ Các thiết bị công nghệ chế độ tự động

- Chu trình clo hóa sơ bộ hay tiền clo hóa :

Hình 1.12 Chu trình tiền clo hóa

- Chu trình clo hóa sau khi xử lý lọc n ớc hay hậu clo hóa cũng t ơng tự nh

quá trình tiền clo hóa Điểm khác biệt là tín hiệu đầu vào lấy từ l u l ợng c a cảm

Hình 1.13 Chu trình hậu clo hóa

1.3.8 Khu vực trạm bơm tăng áp

Phúc là nơi trung chuyển đến mạng l ới cấp n ớc c a thành phố Vĩnh Yên và các

khu công nghiệp lân cận Sau đây là sơ đồ công nghệ c a khu vực :