Tự động hoá và thiết bị đo đạc trong thiết kế hệ thống xử lý môi trường

4.1 Tự động hóa công trình xử lý nước thải Công suất 500.000 m3/ng.đ nên xây 3 trạm điều khiển  Trạm ĐK công trình làm sạch bằng PP cơ học  Trạm ĐK công trình làm sạch bằng PP sinh họ

Trang 1

Giảng viên: Nguyễn Hoài Nam

TỰ ĐỘNG HÓA VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐẠC

TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG

XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Trang 2

Mục tiêu

 Cung cấp những kiến thức cơ bản về

 Các phần tử cấu kiện

 Thiết bị tự động và các hệ thống điều khiển tự động

 Thiết bị đo ứng dụng hiện tại

 Xu hướng của tự động hoá trong xử lý môi trường

Trang 3

Các nội dung chính

1 Những vấn đề cơ bản về tự động hóa các quá trình sản xuất và điều khiển tự động

1.1 Những khái niệm cơ bản

1.2 Những nguyên tắc điều khiển tự động cơ bản

1.3 Điều chỉnh tự động

1.4 Một số phần mềm chuyên dụng

Trang 4

2.3 Bộ biến đổi và bộ khuếch đại

2.4 Cơ cấu chấp hành và cơ quan điều chỉnh

2.5 Thiết bị kiểm tra và phân loại

2.6 Cấu tạo bộ điều chỉnh tự động

2.7 Cấu trúc của sơ đồ tự động hóa các quá trình sản xuất

Trang 5

3 Tự động hóa và thiết bị đo trong thiết kế công trình

xử lý nước cấp

3.1 Tự động hóa các công trình thu nước

3.2 Tự động hóa điều khiển mạng đường ống cấp nước

3.3 Tự động hóa các quá trình keo tụ nước

3.4 Tự động hóa quá trình lọc nước

3.5 Tự động hóa quá trình clo hóa nước

3.6 Tự động hóa kiểm tra các thông số công nghệ trong các trạm xử lynước cấp

3.7 Thiết bị đo điều khiển trong xử lý nước cấp

Trang 6

4 Tự động hóa và thiết bị đo các công trình xử lý nước thải

4.1 Tự động hóa các công trình xử lý nước thải

4.2 Thiết bị đo trong quan trắc chất lượng nước

pH

Đo độ dẫn điện, Đo độ muối và Đo tổng chất hòa tan TDS

Đo DO

Đo độ đục

Đo BOD, COD và Tổng C hữu cơ

Xác định kim loại và các hóa chất bảo vệ thực vật

Trang 7

5.2 Tự động hóa và thiết bị đo sử dụng trong lò đốt

5.3 Tự động hóa trong nhà máy sản xuất phân bón

5.4 Quan trắc khí thải

Trang 8

Tài liệu tham khảo

 Phạm Thị Giới Tự động hóa các công trình cấp và thoát nước – NXBXD 2003

 Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng Lý thuyết điều khiển tự động – NXB ĐHQG TPHCM

 Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp – NXBXD 2004

 Nguyễn Công Hiền, V Việt Sơn Hệ thống điều khiển tự động hóa quá trình sản xuất – 2010

 Lê Quốc Hùng Các phương pháp và thiết bị quan trắc môi trường nước – 2006

 Đỗ Xuân Tùng Tự động hóa trong xây dựng – 2001

Trang 9

Đánh giá môn học

(%)

1 Điểm quá trình (Lên lớp, 1 bài kiểm tra) 30

2 Điểm thi kết thúc môn học (thi viết 90 phút) 70

Điểm học phần bằng các phần trên nhân trọng số cộng

với nhau

Trang 10

Đánh giá môn học

 Điểm quá trình

Kiểm tra giữa kỳ: sau khi kết thúc chương 4

Vắng ≤ 3 tiết Vắng ≤ 6 tiết Vắng ≤ 9 tiết Vắng  10 tiết

Trang 11

Vai trò và ý nghĩa

 Giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động

 Cải thiện điều kiện sản xuất cải thiện điều kiện làm việc

 trong các khâu độc hại, nặng nhọc

 Có tính lặp đi lặp lại nhàm chán

 Đáp ứng cường độ lao động sản xuất hiện đại

 Thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản

 Cạnh tranh

Trang 12

Vai trò và ý nghĩa trong xử lý môi trường

 Cải thiện điều kiện làm việc:

 Loại bỏ công việc lặp lại và khó nhọc cho việc vận hành …

 Tiện lợi, khả năng xử lý từ xa số lượng lớn các thông tin

 Đơn giản hóa nhiệm vụ khai thác, giám sát

 Nâng cao hiệu quả của thiết bị cải thiện chất lượng xử lý

 Tăng năng suất lao động

 Giảm nhân công vận hành

 Giảm sửa chữa bảo dưỡng

 Giảm giá thành sản xuất

 Trợ giúp cho việc giám sát

 Lắp đặt bộ biến đổi, phát hiện báo động

 Đặt các phương tiện ghi các dữ liệu và truyền xa

Trang 13

Chương 4

Tự động hóa và thiết bị đo trong thiết kế

công trình xử lý nước thải

 4.1 Tự động hóa các công trình xử lý nước thải

 Đo DO, BOD

 Đo COD, TOC

Trang 14

4.1 Tự động hóa công trình xử lý nước thải

 Công nghệ XLNT phức tạp, có nhiều quá trình xảy ra

 Luôn thay đổi

Trang 15

 Áp dụng tự động hóa giúp:

 Tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động các công trình riêng

 Tăng cường độ tin cậy của toàn bộ quá trình

 Kiểm tra các thông số công nghệ

 Theo dõi tiến triển của các quá trình xử lý

 Bảo vệ các thiết bị

 Cải thiện điều kiện lao động của công nhân

 Giảm giá thành xử lý nước thải (nhân công, chi phí hóa chất năng lượng ….)

Trang 16

 Chọn khối lượng và mức độ TĐH

 Tùy thuộc qui mô của trạm xử lý

 Đặc tính của nước thải

Trang 17

 Công suất 500.000 m3/ng.đ nên xây 3 trạm điều khiển

 Trạm ĐK công trình làm sạch bằng PP cơ học

 Trạm ĐK công trình làm sạch bằng PP sinh học

 Trạm ĐK tự động công trình xử lý cặn

 Trong các trạm phải có sơ đồ của quá trình công nghệ

 Chỉ rõ trạng thái làm việc của các công trình xử lý

 Trạng thái làm việc của các máy và thiết bị

 Theo dõi dễ dàng các tín hiệu

 Đơn giản hóa và giảm các sai sót trong việc điều khiển

Trang 18

 Tự động hóa các công trình này bao gồm

 Điều khiển việc khởi động/dừng các thiết bị máy móc trang bị trong công trình

 Thực hiện kiểm tra

 Bảo vệ tự động các máy móc

Trang 19

4.1 Tự động hóa công trình xử lý nước thải 4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học

 Sơ đồ điều khiển của trạm

 Đặt ngay cạnh công trình

 Có 2 khả năng điều khiển: tự động và bằng tay

 Vệ sinh môi trường cần được đưa lên hàng đầu do

 Bảo vệ an toàn và tin cậy trong vận hành hệ thống

 Cải thiện ĐK làm việc cho công nhân

Trang 20

4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học

 Song chắn rác

 Điều khiển tự động

 Cào rác, băng tải rác và máy nghiền rác

 Tấm chắn trên kênh đưa nước thải vào bể thu

 Mức độ bẩn giới hạn của song chắn rác

 Cảm biến mức nước (kiểu phao, điện cực)

 Đặt trước và sau song chắn rác

 2 cách điều khiển

 Theo độ chênh mức nước giới hạn trước và sau SCR

 Theo chương trình đã cho trước qua một khoảng thờigian nhất định

Trang 21

 Chế độ điều khiển bằng tay

 Người điều hành nhấn nút ở trạm điều khiển

 Khởi động, dừng máy cho từng hệ thống riêng biệt

 Điều khiển thay đổi vị trí khóa van, tấm chắn …

 Chế độ tự động

 Truyền tín hiệu về độ chênh mực nước trước và sau

 Tác động điều khiển

 Hệ thống băng truyền rác, máy cào rác, máy nghiền rác

 Tấm chắn trên kênh nước vào bể

Trang 22

4.1 Tự động hóa công trình xử lý nước thải4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học

Trang 23

 Chế độ tự động

 Có sự cố song chắn

 Tấm chắn đóng, đưa hệ thống dự phòng vào làm việc

 Hoặc điều chỉnh lưu lượng nước thải vào bể thu

 Điều chỉnh mức độ mở của tấm chắn trên máng thu nước vào

Trang 24

 Song chắn rác Mạch điều khiển chung cho toàn hệ thống

Ru – Rơle kiểm tra điện áp

RMN – Rơle mức nước

RCR – Rơle ĐK cào rác

R – điện trở không đổi

1CM 3CM – cầu dao chuyển mạch

1 3 khởi động từ

R0 – rơle trung gian

Rtg – rơle thời gian, xác định thời gian làm việc của máy cào rác

Y – cảm biến cực điện kiểm tra mức nước trong bể thu

Rktn1, Rktn2 – rơle kiểm tra việc đưa nước vào máy nghiền rác

CB1, CB2 – cảm biến cực điện kiểm tra việc đưa nước vào máy nghiền rác

VĐ – van điện đưa nước vào máy nghiền rác

Trang 25

 Qua 1 khoảng thời gian Rtg bật tiếp điểm ngắt mạch RCR

 Trong mạch ĐK của băng tải

 Tiếp điểm RCR chập lại khởi động từ 1 đóng điện

 Băng tải làm việc, Cùng lúc khởi động từ 2 có điện

 Đóng mạch động cơ cào rác

Trang 26

Trang 27

 Song chắn rác Mạch điều khiển máy nghiền rác

Sơ đồ điều khiển cào rác phụ thuộc mức nước

Trang 28

 Bể lắng cát

 Nhiệm vụ

 ĐK phân phối điều hòa lưu lượng nước thải vào các bể

 ĐK đẩy cát ra khỏi bể lắng khi đến giới hạn với hình thức

 Theo mức cát giới hạn

 Theo chương trình đã định qua một khoảng thời giandựa trên kinh nghiệm vận hành

Trang 29

 Điều khiển đẩy cát theo mức cát giới hạn

 Cảm biến mức cát giới hạn có độ tin cậy cao

 Dùng dây điện trở TX-100 bằng nicrôm cuốn trênphần đầu của dụng cụ

 Đầu ra nối với nguồn điện

 Cảm biến đặt ở mức cát giới hạn cao nhất trong bể

Trang 30

 Khi cát ở mức thấp

 Có sự chuyển động của chất lỏng

 Tăng trao đổi nhiệt làm dây điện trở nung nóng

 Khi cát tăng đến vị trí dây điện trở

 Nóng làm chập các tiếp điểm của cảm biến

Trang 31

 Cảm biến về mức cát có cánh quạt quay

 Khi cát ở mức thấp

 Cánh quạt quay chậm trong dòng chất lỏng

 Khi cát dâng đến cánh quạt

 Không quay được

 Đóng các tiếp điểm cảm biến

 Hiện nay còn có các loại cảm biến khác

 Cảm biến điện, cảm biến siêu âm,

 Cảm biến có tiếp điểm thủy ngân quay

Trang 32

Cảm biến đo mức cát a) kiểu điện trở

b) Kiểu cánh quạt

Trang 33

 Điều khiển việc đẩy cát theo chương trình qua 1 khoảng thời gian

 Sử dụng thiết bị cho lệnh điều khiển

 Kiểu điện khí nén KEP-12

 Rơle tính xung RTX

 Tín hiệu truyền về trạm điều khiển

 Tín hiệu về trạng thái của hệ thống: dừng máy, sự cố

 Tín hiệu về vị trí của khóa van: đóng mở

 Về mức cát giới hạn phía trên mức cho phép

Trang 34

Sơ đồ điện đẩy cát

ra khỏi bể lắng

Trang 35

 Bể lắng đợt 1

 Thường sử dụng bể lắng đứng, bể lắng ngang

 Nhiệm vụ TĐH

 Phân phối đều tải giữa các bể lắng

 ĐK việc đẩy cặn từ bể lắng sang công trình tiếp theo

Trang 36

 Thực hiện tự động hóa theo 3 cách

 Để cặn tự chảy ra bằng áp suất thủy tĩnh

 Điều khiển tự động các khóa van

 Đưa cặn ra khi đạt được các chỉ số về chất lượng (độẩm), số lượng (mức cặn giới hạn)

 Điều khiển máy bơm cặn

 Theo thông số chất lượng và số lượng cặn trong bể

Trang 37

 Thực hiện tự động hóa theo 3 cách

 Điều khiển việc bơm cặn theo chương trình thời gian

 Tính trước nhờ vào kinh nghiệm vận hành

 Sử dụng cảm biến quang học

 Xác định các chỉ số về chất lượng và số lượng cặn

Trang 38

Trang 39

 Đối với bể lắng hướng tâm nhiệm vụ gồm

 Đóng làm việc các máy nạo vét bùn qua một khoảng thờigian xác định (từ 3h-5h)

 Công việc của máy nạo vét bùn cần kéo dài khoảng 2h

 Đóng làm việc các máy bơm đẩy bùn tự động qua mộtkhoảng thời gian định trước

 Tùy theo công suất máy và yêu cầu của từng bể

 Thời gian làm việc của máy nạo vét bùn và máy bơm

 Được điều chỉnh trong giới hạn rộng

 Cặn của 1 nhóm bể cần đẩy lần lượt định sẵn

Trang 40

 Đối với bể lắng hướng tâm nhiệm vụ gồm

 Sơ đồ điều khiển: điều khiển tự động và bằng tay

Trang 41

Trang 42

4.1.2 TĐH CTLSNT bằng PP sinh học

 Xây dựng hệ thống điều khiển tự động cho bể aeroten

 Sử dụng các thiết bị tự động lập trình công nghiệp tiên tiến

 Điều khiển đồng thời nhiều quá trình

 Nhiều tham số biến đổi đầu vào khác nhau để có được chế độ làm việc tối ưu

 Sử dụng các bộ điều chỉnh có

 Chức năng công nghiệp chung

 Lưu hành phổ biến trên thị trường

Trang 43

4.1 Tự động hóa công trình xử lý nước thải 4.1.2 TĐH CTLSNT bằng PP sinh học

Sơ đồ các quá trình chính trong bể aeroten có thể áp dụng TĐH BOD

Trang 44

 Điều khiển bể aeroten chọn các thông số

 Lưu lượng nước thải đưa đến bể

 Các loại thiết bị đo lưu lượng

 Chỉ số chất lượng nước thải đặc trưng

 Dụng cụ kiểm tra BOD,COD, TOC

 Tốc độ ôxy hóa sinh học các chất hữu cơ

 Thông số này có nhiều yếu tố ảnh hưởng

 Chưa có dụng cụ đo trực tiếp

 Dùng cảm biến oxy hòa tan

Trang 45

 Điều khiển bể aeroten chọn các thông số

 Lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn (từ lắng 2)

 Máy đo lưu lượng

 Xác định nồng độ bùn hoạt tính (trong lắng 2)

 Các thông số khác cần giám sát và kiểm tra

 pH, thế ôxy hoá khử, nhiệt độ

 Lưu lượng bùn dư

 Mức bùn hoạt tính trong bể lắng 2 ….

Trang 46

 Điều chỉnh công suất của từng máy nén khí

 Thay đổi tần số quay của bộ dẫn động điện

 Nhờ khớp nối điện từ hoặc các bộ biến tần

 Điều tiết trong đường ống hút của các máy nén khí

Trang 47

4.1.2 TĐH CTLSNT bằng PP sinh học

 Khi làm thoáng bằng cơ học

 Thay đổi bằng cách thay đổi tần số quay của động cơ

Trang 48

4.1.3 Tự động hóa công trình xử lý bùn

 2 quá trình thường áp dụng :

 Quá trình lên men trong bể mêtan

 Quá trình khử (tách) nước khỏi cặn

 Tự động hóa bể mêtan

 Nhiệm vụ của TĐH

 Giữ nhiệt độ của bùn lên men ở mức giới hạn cho trước

 Điều khiển việc quấy đảo bùn

 Kiểm tra các thông số đặc trưng

 Lưu lượng bùn tươi, mức bùn trong bể mêtan

 Áp suất khí, nhiệt độ của bùn, độ pH

 Lưu lượng khí thoát ra từ bể …

Trang 49

 Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển tự động

 Tạo mối liên hệ ngược

 Nhiệt độ bùn với bộ điều khiển máy bơm, các khóavan tương ứng cần thiết

 Sử dụng cảm biến: nhiệt kế điện trở

Trang 50

 Để hâm nóng và quấy đảo bùn có thể thực hiện:

 Bơm hơi nước nóng vào đáy bể

 Bằng ống đục lỗ với áp suất nhất định

 Hơi nước cấp nhiệt và vừa quấy đảo bùn

 Dùng bơm phụt tia hơi nước nóng vào bể metan

 Phương pháp này nhiệt lan tỏa trong bùn chậm

 Phải dùng thêm một bơm

 Kết hợp với vài băng nâng thủy lực khuấy đảo bùn

Trang 51

 Khi bơm hơi nước nóng vào đáy bể

 Sử dụng cảm biến – nhiệt kế điện trở đặt giữa bể metan

 Khi nhiệt độ ở dưới giới hạn

 Máy bơm đảo bùn và van trên đường ống đẩy làm việc

 Van điện từ trên đường ống hơi nước nóng mở

 Hơi nước được dẫn vào ống hút của máy bơm

 Khi nhiệt độ của bùn tăng tới mức giới hạn

 Bơm ngừng làm việc

 Van của ống đẩy đóng lại

 Van trên đường ống hơi nước nóng đóng

Trang 52

 Khi dùng bơm phụt tia hơi nước nóng vào bể metan

 Nhiệt kế điện trở nhiều hơn (đặt ở giữa bể và thành bểkiểm tra nhiều vị trí khác nhau)

 Các nhiệt kế có tiếp điểm điện

 Khi nhiệt độ chưa đến giới hạn

 Các tiếp điểm điện cấp tín hiệu để máy bơm phụthoặc băng nâng thủy lực làm việc

 Khi nhiệt độ bùn đạt yêu cầu

 Các tiếp điểm cho tín hiệu ngừng hoạt động của máybơm và băng nâng thủy lực

Trang 53

 Khi dùng bơm phụt tia hơi nước nóng vào bể metan

 Lưu ý với các băng nâng thủy lực

 Không được khởi động hoặc tắt đồng thời

 Phải tuân theo tuần tự cho sẵn

 Khi có nhiều bể metan

 Thiết bi tự động có nhiệm vụ phân phối bùn tươi đều chocác bể

 Phòng phân phối tải

 Các thiết bị phụ: thông gió, đo lường …

Định dạng
Số trang	197
Dung lượng	5,17 MB