THIẾT kế hệ THỐNG xử lý nước THẢI

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SỬ DỤNG PLC Nước thải ở mỗi dây chuyền sản xuất và nguồn nước phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của công nhân được thu gom lại và cho chảy tự nhiên nhờ vào trọng lực qua bộ lọc rác thô. Rác thải có kích thước lớn gồm: cát đá vụn, gỗ, giấy, giẻ, nylon… sẽ được giữ lại tránh gây ra các sự cố trong quá trình vận hành ở các công trình sau như làm tắc bơm, đường ống dẫn đảm bảo an toàn và thuận lợi cho cả hệ thống trong quá trình vận hành. Các rác thải này sẽ được lấy lên thường xuyên để tránh làm tắc lọc.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

3 Xây dựng thuật toán & code vùng

3

Trương Thế Tâm

4 Xây dựng thuật toán & code vùng

4

Lê Hoàng Việt Hưng

5 Xây dựng thuật toán & code vùng

5,6

Võ Đức Trường

6 Báo cáo từng chương và chỉnh

sửa bản word

Cả 4 thành viên

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI 1

1.1 Sơ đồ công nghệ: 1

1.2 Nguyên lý làm việc 1

1.2.1 Mương lắng cát : 1

1.2.2 Bể cân bằng : 3

1.2.3 Bồn định lượng: 4

1.2.4 Bể trung hòa pH: 4

1.2.5 Bể lắng: 6

1.2.6 Bể chứa bùn: 8

1.2.7 Bể vi sinh: 9

1.2.8 Bể khử trùng: 10

1.3 Kết luận: 11

2.1 Các cảm biến 12

2.1.1 Cảm biến đo dộ pH 12

2.1.3 Cảm biến đo độ đục 15

2.2 Các thiết bị vận hành 17

2.2.1 Hệ thống sục khí 17

2.2.2 Máy khuấy chìm 19

2.2.3 Công tắc phao 21

2.2.4 Máy bơm chìm nước thải 22

2.4 Kết luận 25

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG 25

3.1 Giới thiệu PLC 25

3.1.1 Cấu trúc của PLC 27

3.1.2 Các hoạt động xử lý bên trong PLC 30

3.1.3 Ngôn ngữ lập trình 32

3.2 Giới thiệu một số PLC của hãng MITSUBISHI ELECTRIC: 37

3.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống 37

3.4.1 PLC FX3U-64MR/ES-A: 38

3.4.2 FX3U-4AD-ADP: 40

3.5 Lựa chọn và tính toán thiết bị mạch động lực 43

3.5.1 Relay 43

3.5.2 Công tắc tơ 44

3.5.3 ÁPTÔMÁT 45

CHƯƠNG 4: THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 47

4.1 Thuật toán 47

4.2 Chương trình điều khiển 48

18 Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo máy khuấy chìm Faggiolati

GM17A471T1-4V2KA0

20

20 Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo máy bơm chìm nước dạng li tâm 22

28 Hình 3.8 Kích thước của Module Mitsubishi FX3U 4AD 39

b Cấu tạo:

2

Hình 1.1: Mương lắng cát

Ngoài các thiết bị như trên, cấu tạo của bể lắng cát còn gồm :

- Tấm lọc rác thô : dùng để giữ lại các loại rác lớn lẫn trong nước từ bên ngoài

- Tấm lọc rác tinh : dùng để lọc các loại bùn, kim loại nặng làm cho chất lượng nước tốt hơn trước khi đưa vào bể cân bằng

- Phao đo mực nước : phao này đóng vai trò là một loại cảm biến khi mực nước dâng cao đến giá trị cực đại của bể chứa thì sẽ ngắt van ở đầu vào tránh hiện tượng tràn bể

- Van nước vào : Điều tiết lượng nước có trong bể chứa, phù hợp với công suất xử lí

và sẽ được thiết bị cào bùn cào vào đường ống xả bùn

Khi nước trong bể đầy , phao Z1.FS1 sẽ dâng lên ở giá trị Max làm mạch điện trong phao đóng lại, tín hiệu sẽ được gửi về PLC sau đó PLC sẽ gửi tín hiệu đóng van Z1.V1 lại, không cho nước thải xả vào bể nữa Khi nước dân hạ xuống thì sẽ mở van trở lại, đảm bảo bể không bị tràn

3

1.2.2 Bể cân bằng :

a Tổng quan:

Tại bể cân bằng, một dàn ống sục khí được bố trí dưới đáy với mục đích là

khuấy trộn, tại đây nước thải được trộn lẫn, làm đồng đều các thành phần, tránh nước thải lên men và kị mùi,tạo điều kiện hiếu khí

b Cấu tạo :

Hình 1.2: Bể cân bằng Cấu tạo của bể cân bằng gồm có :

- Hai phao để đo mức thấp (Z2.FS2) và mức nước cao ( Z2.FS3) trong bể cân bằng

- Hai máy bơm nước ( Z2.P1 và Z2.P2) : dùng để bơm nước từ bể cân bằng lên bồn định lượng

- Một máy sục khí (Z2.AM1) : máy sục khí có tác dụng là trộn lẫn nước và các loại tạp chất trong nước để dễ xử lí hơn tránh nước thải liên men và kị mùi

c Nguyên lý hoạt động :

- Khi nước sau khi qua bể lắng cát sẽ chảy vào bể cân bằng

- Phao Z2.FS2 là cảm biến mức thấp, khi mực nước thấp hơn thì mạch điện trong phao V2.FS2 sẽ hở ra khi đó hai máy bơm Z2.P1, Z2.P2 và máy sục khí Z2.AM1 sẽ không hoạt động

-Khi mực nước cao hơn phao Z2.FS2 thì sẽ khởi động máy bơm Z2.P1, đồng thời khởi động máy sục khí Z2.AM1

-Phao Z2.FS3 là cảm biến mức cao, khi mực nước dâng lên cao hơn phao Z2.FS3 thì mạch điện trong phao sẽ hở ra khi đó máy bơm Z2.P2 cũng sẽ hoạt động bơm nước lên bể định lượng

4

- Khi cả hai bơm cùng hoạt động, mức nước sẽ hạ xuống dưới phao Z2.FS3 khi đó mạch điện trong phao sẽ đóng lại thì máy bơm Z2.P1 sẽ bị tắt đi Hai máy bơm sẽ hoạt động luân phiên nhau để tăng tuổi thọ của bơm

1.2.3 Bồn định lƣợng:

a.Tổng quan:

Là nơi điều tiết nước chảy vào chảy vào bể trung hòa, làm cho nước chảy vào

bồn trung hòa không vượt mức cho phép

và Z2.P2 lên bồn định lượng nhờ vào trạng thái của hai cảm biến mức nước Z2.FS2

5

b.Cấu tạo:

Hình 1.3: Cấu tạo bể trung hòa pH

Hình 1.4: Bể đựng dung dịch axit và bazo

Bể trung hòa gồm các bộ phận chính sau:

- Bồn chứa axit: gồm có 2 máy bơm axit (Z3.AX1, Z3.AX2), 1 máy khuấy (Z3.S2), 1 phao đo mức axit có trong bồn (FS.AX)

- Bồn chứa bazo: gồm có 2 máy bơm bazo (Z3.BZ1, Z3.BZ2), 1 máy khuấy (Z3.S3),

1 phao đo mức bazo có trong bồn (FS.BZ)

- 1 máy khuấy (Z3.S1): được đặt trong bể trung hoà và có tác dụng khuấy đều khi cho axit/bazo vào nước thải trong quá trình trung hoà pH

6

- Phao để đo mức nước cao (Z3.FS5) và mức nước thấp trong bể (Z3.FS4)

- Cảm biến đo độ pH (Z3.PHS): có nhiệm vụ kiểm tra độ pH trong bể

- 1 van tự động (Z3.V2): có nhiệm vụ đưa nước thải đã được trung hoà qua bể lắng

c Nguyên lý hoạt động:

Phao Z3.FS4(Cảm biến mức thấp) và Phao Z3.FS5 (Cảm biến mức cao) có nhiệm vụ điều khiển máy khuấy Z3.S1, bơm Z2.P1, Z2.P2, và van tự động Z3.V2 Khi mực nước trong bể trung hoà xuống mức thấp hơn so với phao Z3.FS4 (Cảm biến Z3.FS4 không tác động), thì 2 bơm Z2.P1 và Z2.P2 hoạt động luân phiên bơm nước lên bồn định lượng, rồi sau đó nước chảy tự nhiên qua bể trung hoà Và lúc này van Z3.V2 ở trạng thái đóng Còn khi mực nước lên bằng hoặc cao hơn phao Z3.FS5 (Cảm biến Z3.FS5 được tác động) thì sẽ cho ngưng hoạt động 2 bơm Z2.P1 và Z2.P2 Lúc này ta thực hiện quá trình trung hoà pH Phao Z3.FS5 kết hợp với thiết bị đo pH chuyên dụng với thang đo 14 để điều khiển Z3.S1, Z3.S2 và Z3.S3 cũng như các bơm Axit và Bazo

Khi pH trong nước nhỏ hơn 6,5 thì bơm bazo hoạt động, bơm bazo từ bồn bazo vào bể Đồng thời máy khuấy trong bể hoạt động; bazo được bơm cho đến khi pH trong nước đạt mức cho phép

Khi pH trong nước lớn hơn 7.5 thì bơm axit hoạt động, bơm axit từ bồn axit vào

bể Đồng thời máy khuấy trong bể hoạt động; axit được bơm cho tới khi pH trong nước thải đạt mức cho phép

Cụ thể như sau:

- Độ pH nhỏ hơn 3.5 thì khởi động Z3.BZ1, Z3.BZ2 và Z3.S1, Z3.S3

- Độ pH nằm trong khoảng (3.5 ÷ 6.5) thì khởi động Z3.BZ1, Z3.S1 và Z3.S3

- Độ pH nằm trong khoảng (7.5 ÷ 10.5) thì khởi động Z3.AX1, Z3.S1 và Z3.S2

- Độ pH lớn hơn 10.5 thì khởi động Z3.AX1, Z3.AX2, Z3.S1 và Z3.S2

- Độ pH nằm trong khoảng (6.5 ÷ 7.5) thì cho Z3.S1 ngừng hoạt động và mở van Z3.V4

Nước sau khi xử lý xong sẽ được xả qua bể Sau khi nước được xả hết qua bể lắng (Lúc này mực nước sẽ thấp hơn so với phao Z3.FS4) thì van Z3.V2 đóng lại Khi mức Axit, Bazo trong các bể chứa dung dịch axit,bazo xuống dưới mức thấp (FS.AXIT, FS.BAZO không bị tác động) thì sẽ bật các đèn báo hết dung dịch axit, bazo ( L.AXIT, L.BAZO) và tắt các thiết bị trong bồn chứa axit ( Z3.AX1, Z3.AX2, Z3.S2), bồn chứa bazo ( Z3.BZ1, Z3.BZ2, Z3.S3)

1.2.5 Bể lắng:

a Tổng quan :

Bể lắng dùng để tách những tạp chất lơ lửng ra khỏi nước thải và lắng xuống đáy

bể Sau đó, bơm vào bể một lượng PAC nhất định để kết tủa lượng tạp chất này tạo

- Một máy khuấy để khuấy đều nhằm đẩy nhanh quá trình lắng khi cho PAC vào bể

- Hai cảm biến đo mức bùn: một cảm biến đo mức thấp (Z4.MS1) và một cảm biến đo mức cao (Z4.MS2)

- Một máy bơm bùn (Z4.PM) để bơm bùn khi lượng bùn trong bể vượt mức cho phép

c Nguyên lý hoạt động:

Nước từ bể trung hòa sẽ chảy xuống bể lắng Trong lượng nước này sẽ có nhiều tạp chất lơ lửng Và để thu được các tạp chất này thì ta bơm thêm chất PAC để kết tủa các chất này thành bùn

- 0 <độ đục< 100 thì không tác động đến các thiết bị trong bồn chứa PAC

- 100 ≤ độ đục < 500 thì tiến hành khởi động bơm Z4.VPAC1, Z4.S4 và Z4.S5

- 500 ≤ độ đục < 1000 độ đục thì tiến hành khởi động bơm Z4.VPAC1, Z4.VPAC2,

Z4.S4 và Z4.S5

- Khi lượng bùn trong bể vượt quá mức cho phép (lượng bùn chạm cảm biến bùn mức cao Z4.MS2) thì khởi động máy bơm bùn Z4.PM để bơm bùn sang bể chứa bùn Khi lượng bùn giảm xuống mức thấp Z4.MS1 thì cho ngừng máy bơm Z4.PM

- Khi mức PAC trong bể chứa PAC xuống dưới mức thấp ( FS.PAC không bị tác động) thì bật đèn báo hết dung dịch PAC (L.PAC) và tắt các thiết bị trong bồn chứa

PAC (Z4.VPAC1, Z4.VPAC2, Z4.S4)

9

Bùn dư được bơm ra và tập trung tại bể chứa bùn Tại đây nó sẽ bị phân hủy thành nước dơ và xác bùn Nước dơ sẽ được xử lý theo chu trình còn xác bùn và các cặn khác sẽ được hút bỏ bằng xe chở bùn

- Máy sục khí dưới đáy bể (Z5.AM2): Làm cho không khí được trộn đều với nước thải

- Máy khuấy chìm (Z5.S6): Giúp hỗn hợp khí và nước được trộn lẫn với bùn vi sinh

- Phao đo (Z5.FS6): Bao gồm 3 mức là cảm biến mức thấp (Z5.FS6L), cảm biến mức cao (Z5.FS6H), cảm biến mức trung bình (Z5.FS6M) Nó có tác dụng đo mức nước trong bể để tiến hành điều khiển máy khuấy (Z5.S6), máy sục khí (Z5.AM2) và thiết

10

c Nguyên lý hoạt động:

Tại pha sục khí của bể vi sinh, nước được trộn đều với không khí cấp từ ngoài vào thông qua dàn đĩa phân phối khí dưới đáy bể bằng máy sục khí Z5.AM2, hỗn hợp khí và nước được trộn với bùn vi sinh nhờ máy khuấy Z5.S6 Sau mộ thời gian nhất định quá trình chuyển sang pha lắng, lúc này ta ngừng Z5.S6, Z5.AM2 và Z5.V3 tạo môi trường yên tĩnh, bùn dưới tác dụng của trọng lực sẽ lắng xuống dưới bể để lại lớp nước trong ở trên Lớp nước này sẽ được xả xuống bể khử trùng thông qua thiết bị lấy nước bề mặt Z5.SP

Nguyên lý điều khiển của phao đo Z5.FS6:

- Khi mực nước tăng ( Cảm biến Z5.FS6L tác động) thì sẽ khởi động Z5.V3, Z5.AM2, Z5.S6 Nếu như mực nước giảm ( Cảm biến Z5.FS6L ngưng tác động) thì Z5.S6, Z5.AM2 ngưng hoạt động

- Khi mực nước dâng cao nhất( Cảm biến Z5.FS6H tác động) thì ta ngừng Z5.S6, Z5.AM2, Z5.V3 Sau một khoảng thời gian nhất định cho bể lắng đi ta cho Z5.SP hoạt động

- Khi mực nước dưới múc trung bình (Cảm biến Z5.FS6M ngưng tác động) ta cho Z5.SP ngưng hoạt động và cho Z5.V3, Z5.S6, Z5.AM2 hoạt động trở lại

1.2.8 Bể khử trùng:

a Tổng quan:

Bể khử trùng là nơi mà chúng ta làm giảm lượng vi sinh vật có hại trong nước bằng cách sử dụng các dung dịch hóa học trước khi nước được kiểm tra và thải ra bên ngoài

b Cấu tạo:

Bao gồm hệ thống bơm nước từ công đoạn trước vào và hệ thống thoát nước ra cùng các thiết bị đo mức nước, nồng độ như sau:

- Hai phao đo mực nước thấp và mực nước cao (Z6.FS7, Z6.FS8)

- Van tự động (Z6.V4): Để đưa nước qua để lưu lượng

- Bồn chứa Clo gồm: máy bơm Clo (Z6.CLO), máy khuấy (Z6.S7) và phao đo mức (FS.CLO)

(Z6.S7)

1.3 Kết luận:

Chương này giới thiệu tổng quan về sơ đồ công nghệ và nguyên lý hoạt động của

hệ thống nhà máy xử lý nước thải Trình bày ngắn gọn cách vận hành từng khâu trong

hệ thống, từ đó ta có thể hiểu biết đặc tính và một số điều kiện cần thiết để có thể dựa vào đó mà tính toán lựa chọn cảm biến cũng như các cơ cấu chấp hành trong chương

2

12

CHƯƠNG 2: CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH SỬ

DỤNG TRONG HỆ THỐNG2.1 Các cảm biến

Các cảm biến sử dụng trong chương này được tính chọn gần như phù hợp với hệ

thống, để hiểu rõ về chúng ta đi lần lượt từng cảm biến

2.1.1 Cảm biến đo dộ pH

a Giới thiệu chung

Nước thải cần xử lý được thu từ nhiều nguồn thải nên vấn đề chứa các thành phần chất hóa học mang tính axit hay bazo là không tránh khỏi Vậy nên cần lắp đặt các cảm biến đo độ pH ở các hệ thống xử lý Ở đây bể trung hòa nước thải, để giám sát và kiểm soát nồng độ pH thông qua các công nghệ xử lý nhằm đưa pH về khoảng

6.5 - 7.5 trước khi thải ra nguồn nhận hoặc sử dụng cho công nghệ tiếp theo

b Cấu tạo và sơ đồ nguyên lý

Một điện cực pH được cấu tạo bởi hai loại thủy tinh Thân điện cực được làm bằng thủy tinh không dẫn điện, đầu điện cực thường có dạng hình bầu Cấu trúc của điện cực thủy tinh cho phép ion lithium trao đổi với các ion hidro trong chất lỏng tạo thành lớp thủy hợp Một điện thế cỡ mV được sinh ra giữa tiết diện cảu bầu thủy tinh

pH với dung dịch lỏng bên ngoài Độ lớn của điện thế phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch Độ khác nhau của điện thế tạo ra bởi lớp bên ngoài và lớp thủy hợp bên

trong điện cực có thể đo bằng điện cực bạc/bạc clorua

Nguyên lý làm việc: Giá trị pH được tính theo nồng độ ion H+ Khi có sự chênh lệch pH bên trong điện cực đo (bầu kính) và trong dung dịch đo, ion H+ sẽ di chuyển vào bên trong điện cực đo để cân bằng pH Lúc này chênh lệch điện áp giữa điện cực mẫu và điện cực đo sẽ được cảm biến xác định và chuyển thành giá trị pH Khi bảo trì,

ta có thể rửa bầu thủy tinh và hiệu chuẩn lại thiết bị đo với dung dịch mẫu có

pH=4;7;10

13

c Đặc tính làm việc

Hình 2.1: Đầu đo pH và bộ kết nối đầu đo

Ta chọn cảm biến GF Signet 2724 chuyên dùng cho xử lí nước thải, bộ kết nối đầu đo In-line EasyCal 2751-2 với đặc điểm kỹ thuật như sau:

- Dòng nước tại điểm làm việc không quá 3m/s

- Vỏ cảm biến bằng nhựa Ryton có khả năng chống ăn mòn bởi hóa chất

- Đầu cảm biến chịu được áp suất 6,9 bar ở 700C

- Đầu ra Analog: 4-20 mA

d Cách lắp đặt đầu đo pH

Hình 2.2: Lắp đặt cảm biến GF Signet 2724 trong bể Khi lắp tại bể hở, cảm biến đo pH GF Signet 2724 có thể được lắp kèm theo phao cầu và gậy nối, giúp đầu dò nổi trên mặt nước

14

2.1.2 Cảm biến đo mức bùn

a Giới thiệu chung

Cảm biến đo mức chất rắn dạng xoay Kansai: Là loại cảm biến báo mức dạng xoay được thiết kế riêng cho các loại báo mức các loại chất rắn như bột cám, cáy, đá, bùn, sử dụng báo mức trong các bồn chứa, xilo, tank Báo mức xi măng

Cảm biến báo mức dạng xoay được thiết kế và sản xuất tại Nhật của hãng

Kansai Có trọng lượng nhẹ, hoạt động ổn định và độ tin cậy cao

b Cấu tạo

Hình 2.3: Cấu tạo cảm biến đo mức bùn

Cấu tạo bên trong của cảm biến đo mức độ bùn Kansai Bên trong có một lò xo móc vào một trong bốn vị trí, mỗi vị trí là một lựa chọn lực xoay, momen xoắn của motor cánh quay, chức năng này rất hữu ích khi sử dụng trong môi trường chất rắn có lực cản nhỏ

15

c Nguyên lý hoạt động

Khi hoạt động thì bên trong cảm biến báo mức rắn có một motor chuyển động làm cho trục và cánh xoay liên tục Khi có vật tác động vào cánh xoay làm cánh xoay ngừng lại, lúc này sẽ tạo ra một lực tác động vào một công tắc bên trong làm cho motor ngừng quay và động thời tác động thêm một công tắc để tạo một tín hiệu báo trạng thái mức chất rắn

d Đặc tính làm việc

- Nguồn cấp: 220 VAC- 50/60Hz:

- Tiếp điểm: 250 VAC/3A đối với tải trở tiếp điểm SPDT 1NO+1NC

- Tốc độ cánh quay: 0.83 rpm (50Hz), 1 rpm (60Hz)

- Chiều xoay cánh quay: Theo chiều kim đồng hồ

- Công suất tiêu thụ: 1,5W

a Giới thiệu chung

Độ đục là một trong những thông số rất quan trọng nhất được sử dụng để xác định chất lượng nước uống Độ đục được xem như là một đặc điểm để nhận diện các tác nhân gây bệnh có trong nước uống Trong nước tự nhiên, đo độ đục được thực hiện để đánh giá chất lượng nước nói chung và khả năng tương thích của nó trong các ứng dụng liên quan đến sinh vật thủy sinh Việc giám sát và xử lý nước thải hoặc đã từng chỉ cần dựa trên sự kiểm soát độ đục Hiện nay, việc đo độ đục ở cuối quá trình

xử lý nước thải là cần thiết để xác minh rằng các giá trị nằm trong tiêu chuẩn quy định

16

b Cấu tạo và sơ đồ nguyên lý

Ta chọn máy phân tích độ đục online Global Water TB504-WL với cấu tạo và nguyên lý làm việc như sau:

Hình 2.4: Cấu tạo cảm biến đo độ đục

Nguyên lý làm việc: Cảm biến đo độ đục bao gồm: sensor, hệ điều chỉnh lưu lượng, hệ điều áp, van đối áp Nước đầu vào sẽ liên tục được chuyển vào khoang chứa mẫu của cảm biến bằng bơm Cảm biến hoạt động dựa trên nguyên tắc đo lường độ đục Nephelometric của tiêu chuẩn châu Âu ISO 7027 & DIN EN 27027 Trong thiết

bị có một nguồn sáng hồng ngoại chiếu vào khoang chứa nước Cường độ ánh sáng dẫn truyền qua mẫu nước sẽ được ghi nhận bằng cảm biến Sau đó dựa trên giá trị cường độ ánh sáng bị giảm, máy sẽ xuất ra giá trị độ đục của nước

Đặc tính làm việc:

- Dải đo: 1 – 1000 NTU

- Độ chính xác: 2% giá trị đọc hoặc ± 0.02 dưới 40 NTU

- Độ phân giải: 0,0001 có thể lựa chọn

- Thời gian hồi báo: có thể điều chỉnh từ 5 – 500s

- Nhiệt độ bảo quản: -4°F đến 140°F (-20°C đến 60°C)

17

c Các điểm lợi của công nghệ

Kiểm soát chu trình lọc bằng cảm biến độ đục quá trình lọc sẽ đạt được các lợi

ích sau:

- Tăng lượng nước xử lý

- Giảm thiểu lượng nước rửa lọc

- Tăng tuổi thọ vật liệu lọc

- Kiểm soát hoàn toàn được chất lượng nước và tối ưu háo lượng nước xử lý

- Chất lượng nước xử lý tốt do khả năng đáp ứng với tính chất nước đầu vào

- Công nghệ hiện đại, truyền thông bằng SCADA, vận hành, cảnh báo lỗi

- Giảm chi phí công nhân vận hành

d Cách thức lắp đặt, kích thước

- Vị trí lắp đặt: cách vị trí lấy gần hơn 2-3m, nước mẫu sẽ được bơm về thiết bị

- Là dạng thiết bị indoor, cần có hộc tủ chứa khi lắp ngoài trời

- Hộc tủ chứa cần trống tối thiểu 20cm phía trên để thao tác

- Lưu lượng nước lấy mẫu cần thiết 6 -60l/h, áp suất < 13.8 bar, nhiệt độ < 50°C

độ nước thải, tạo chế độ làm việc ổn định liên tục cho các công trình xử lý, tránh hiện tượng hệ thống xử lý quá tải Nước thải trong bể điều hòa được sục khí liên tục từ máy thổi khí và hệ thống đĩa phân phối khí nhằm tranh hiện tượng yếm khí dưới đáy bể Đối với bể xử lý sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính lơ lửng là công trình đơn

vị quyết định hiểu quả xử lý của trạm vì phần lớn những chất gây ô nhiễm trong nước thải Các vi khuẩn hiện diện trong nước thải ở dạng lơ lửng Các vi sinh hiếu khí sẽ tiếp nhận oxy và chuyển hóa chất hữu cơ thánh thức ăn.Trong môi trường hiếu khí ( nhờ khí O2 sục vào- hoạt động cung cấp khí), vi sinh hiếu khí tiêu thụ các chất hưu cơ

để phát triển, tăng sinh khối và làm giảm tải lượng ô nhiễm trong nước thải xuống mức thấp nhất Vì vậy nhằm đảm bảo lượng oxy cấp vào bể Aerotank đủ cho quá trình Nitrate hóa chúng ta cần phải tính toán chính xác lượng khí cấp vào bể nhằm duy trì

DO trong bể đảm bảo nống độ oxy hòa tan luôn >2mg/l

Thiết bị cung cấp khí cho hệ thống gồm:

- Máy thổi khí Longtech-Đài Loan

- Đĩa/ống phân phối khí Longtech –Đài loan hoặc Jager-Đức

a Tính toán lựa chọn máy thổi khí Longtech –Đài Loan

- Lượng không khí cần cấp cho quá trình xử lý nước thải:

Qk = Qtt.D (m3 khí/h)

+ : lưu lượng nước thải cần tính toán (m3/h)

+D: lượng không khí cần thiết để xử lý 1 m3 nước thải

- Áp lực máy thổi khí tính theo công thức:

P = 98066.5(1+

) (Pa) + : độ ngập thiết bị phân tán khí trong nước

- Công suất máy thổi khí :

N=

(Kw)

+ : tổng lưu lượng khí cấp cho bể xử lý(m3/h)

+ η : hệ số sử dụng hữu ích của máy thổi khí(0,5 – 0,75)

Từ các tính toán kỹ thuật như trên chúng ta lựa chọn Model máy thổi khí Longtech có các thông số về lưu lượng khí, áp lực máy, công suất điện năng, kích thước chi tiết của máy phù hợp thông qua Cataloge của nhà sản xuất

19

b Tính chọn đĩa phân phối khí Longtech- Đài loan

Hình 2.6: Đĩa phân phối bọt lớn Việc lựa chọn thiết bị phân tán khí phụ thuộc vào từng quy mô công trình Đảm bảo cường độ phân tán khí phải đảm bảo lớn hơn giá trị tối thiểu để có cách tách cặn bẩn chui ra khỏi các lỗ và phải nhỏ hơn giá trị tối đa để vận tốc nổi không lớn, giữ được thời gian tiếp xúc của khí và nước

- Đối với các đĩa phân phối khi bọt mịn, kích thước bọt khí từ 1-6mm

- Đối với các hệ thống đục lỗ, đĩa khí thô thì kích thước bọt khí từ 2-10mm

2.2.2 Máy khuấy chìm

Lựa chọn máy khuấy chìm GM17A1T (GM17A471T1-4V2KA0) 1.1 Kw

a Giới thiệu chung

Máy khuấy chìm Faggiolati cho các hệ thống xử lý nước thải cơ bản là một động

cơ có đầu trục gắn một cánh quạt để khuấy trộn chất lỏng, hòa tan các hạt lắng và ngăn chặn sự phân tầng Đây là thiết bị được sử dụng phổ biến trong các nhà máy, các

nhà nuôi trồng thủy sản,

180C Thân máy : Gang EN-GJL-250 Cánh quạt : Inox AISI 316

21

Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo máy khuấy chìm Faggiolati GM17A471T1-4V2KA0

1 Trục chính của máy khuấy chìm vật liệu Inox AISI 420

2 Động cơ đồng bộ 4 cực, lớp bảo vệ H (180C)

3 Phốt cơ khí làm kín phía trên máy khuấy chìm Faggiolati

4 Phốt làm kín phía dưới

5 Housing: Cast Iron EN-GJL-250

6 Cánh khuấy: Inox AISI 316

Với các loại vật liệu như trên, máy khuấy chìm Faggiolati được sử dụng phù hợp với nhiều ứng dụng khuấy trộn chất lỏng khác nhau Trong đó là các loại nước thải có lẫn rác và hạt rắn, khả năng chịu được ăn mòn và chống nước tuyệt đối để đảm bảo tuổi thọ

c Nguyên lý làm việc:

Máy khuấy chìm giúp khuấy trộn nước thải tạo một môi trường không gây lắng đọng, đồng nhất các thành phần có trong nước thải, từ đó tạo điều kiện thuận lợi để vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí hoặc hiếu khí sử dụng nguồn oxi nội tại để sinh sôi và phát triển Chính nhờ hệ thống vi sinh vật thiếu khí này mà nước thải có hàm lượng nitơ và photpho cao sẽ được xử lý đến nồng độ thích hợp hơn trước khi thải ra bên ngoài

2.2.3 Công tắc phao

a Giới thiệu chung

Là một thiết bị đóng cắt điện tự động đơn giản dựa trên mức độ chuyển động của chất lỏng Tín hiệu của phao sẽ thay đổi khi nước dâng lên một mức đặt trước so với phao

Khi máy bơm hoạt động, nước sẽ được hút từ từ lên bể chứa trên cao, phao sẽ hạ dần xuống và viên bi trong phao sẽ rời khỏi tiếp điểm đã đóng làm hai tiếp điểm bị đứt quãng Máy bơm sẽ không hoạt động cho đến khi nước trong bể chứa tích trữ đủ

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý công tắc phao

2.2.4 Máy bơm chìm nước thải

a Giới thiệu chung

Máy bơm chìn là dòng máy bơm có cấu tạo đặc biệt, đặt chìm dưới nước để có thể đẩy nước ngầm từ bên dưới lên

b Phân loại

Máy bơm chìm nước có 2 loại:

- Máy bơm chìm nước dạng li tâm: loại máy bơm nước này hoạt động dựa trên lực ly tâm tạo ra bởi cánh quạt của máy bơm chìm nước (bánh công tác) để đẩy nước ra khỏi ống bơm và từ đó đưa nước lên trên

23

Hình 2.10: Sơ đồ cấu tạo máy bơm chìm nước dạng li tâm

- Máy bơm chìm nước dạng tích cực: loại này hoạt động dựa trên nguyên lý tạo môi trường chân không bên trong ống bơm, sau đó đẩy nước ra khỏi thân bơm, từ đó nước được vận chuyển từ bên dưới lên bên trên mặt đất

Thông số máy bơm:

6 X5 Z3.FS4 Phao đo mức thấp ở bể trung hòa

7 X6 Z3.FS5 Phao đo mức cao ở bể trung hòa

24

15 X16 Z5.FS6L Phao đo mức thấp ở bể vi sinh

16 X17 Z5.FS6M Phao đo mức trung bình ở bể vi sinh

17 X20 Z5.FS6H Phao đo mức cao ở bể vi sinh

18 X21 Z6.FS7 Phao đo mức thấp ở bể khử trùng

19 X22 Z6.FS8 Phao đo mức cao ở bể khử trùng

THIẾT BỊ RA STT Địa chỉ Kí hiệu Mô tả

4 Y3 Z2.AM1 Máy sực khí ở bể cân bằng

14 Y15 Z3.V2 Van xả nước từ bể trung hòa qua bể lắng

20 Y23 Z5.V3 Van nước vào bể vi sinh

21 Y24 Z5.AM2 Máy sục khí ở bể vi sinh

22 Y25 Z5.S6 Máy khuấy ở bể vi sinh

23 Y26 Z5.SP Thiết bị lấy nước bề mặt

26 Y31 Z6.V4 Van xả nước từ bể khử trùng qua bể lưu lượng

27 Y32 L.AXIT Đèn báo hết dung dịch AXIT

25

28 Y33 L.BAZO Đèn báo hết dung dịch BAZO

29 Y34 L.PAC Đèn báo hết dung dịch PAC

30 Y35 L.CLO Đèn báo hết dung dịch CLO

2.4 Kết luận

Chương này giúp ta có thể hiểu rõ hơn về trang thiết bị được sử dụng trong hệ thống, cách chọn, cách sử dụng, kết quả Những thiết bị này được lựa chọn theo đúng tiêu chuẩn và yêu cầu mà hệ thống cần, người dung có thể dựa vào đó để tùy ý chọn cho mình thiết bị phù hợp để hệ thống vận hành một cách tốt nhất

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ

THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG

3.1 Giới thiệu PLC

Kỹ thuật điều khiển đã phát triển trong thời gian rất lâu Trước kia việc điều khiển hệ thống chủ yêu do con người thực hiện Gần đây, việc điều khiển được thực hiện nhờ các ứng dụng của ngành điện, thực hiện bằng việc đóng ngắt tiếp điểm Relay Các Relay sẽ cho phép đóng ngắt công suất không cần dùng công tắc cơ khí

Ta thường sử dụng Relay để tạo nên các thao tác điều khiển đóng ngắt logic đơn giản

Sự xuất hiện của máy tính đã tạo một bước tiến mới trong điều khiển – Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC PLC xuất hiện vào những năm 1970 và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc điều khiển sản xuất

PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình, được thiết

kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản đến

Bộ điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable controller) được hình thành từ nhóm các kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968, với ý tưởng ban đầu là thiết

kế một bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Lập trình dễ dàng ngôn ngữ lập trình dễ hiểu;

- Cấu trúc dạng Module mở rộng, dễ bảo trì, sữa chữa;

- Dảm bảo độ tin cậy trong môi trường công nghiệp;

- Giá cả có thể cạnh tranh được

Tuy nhiên, thiết bị này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến thiết bị làm cho thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ cho công việc lập trình

Để đơn giản hóa việc lập trình, thiết bị điều khiển lập trình cầm tay

(Programmable

Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969 Điều này đã tạo ra được một

sự phát triển thực sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình Trong giai đoạn này các thiết bị điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The Diagram Format)

Trong những đầu thập niên 1970, với sự phát triển của phần mềm, bộ lập trình PLC không chỉ thực hiện các lệnh Logic đơn giản mà còn có thêm các lệnh về định thì, đếm sự kiện, các lệnh về xử lý toán học, xử lý dữ liệu, xử lý xung, xử lý thời gian thực…

Sự phát triển của hệ thống phần cứng từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng :

- Số lượng ngõ vào, ngõ ra nhiều hơn và có khả năng điểu khiển các ngõ vào, ngõ ra

từ xa bằng kỹ thuật truyền thông;

- Bộ nhớ lớn hơn;

- Nhiều loại Module chuyên dung hơn

Ngoài ra các nhà thiết kế còn thiết kế để kết nối các hệ thông PLC riêng thành một hệ thống PLC chung giúp tốc độ của hệ thống được cải thiện, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ, chu kỳ quét nhanh hơn Khả năng ứng dụng của PLC được mở rộng nhờ vào việc PLC giao tiếp được với các thiết bị ngoại như: máy tính, nối mạng, các Module mở rộng