Nghiên cứu hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống điện trong công ty cổ phần nước sạch thái nguyên

Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học:  Đề tài nghiên cứu hệ thống Scada trong nhà máy nước làm rõ rệt hệ thống Scada là gì, các thành phần của Scada, chức nă

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN HUY QUỲNH

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN

HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG CÔNG TY CỔ PHẦN

NƯỚC SẠCH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 5

Học viên thực hiện 5

LỜI CẢM ƠN 6

Học viên 6

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG CÔNG TY CỔ PHẦN NƯỚC SẠCH THÁI NGUYÊN 7

I Lý do chọn đề tài 7

II Mục tiêu nghiên cứu 8

III Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 8

LỜI MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC 1

1.1 huận lợi và khó khăn cho ngành sản xuất nước tại nước ta 1

1.2 Khái quát chung về Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên 3

1.2.1 Quá trình hình thành và phát triển của Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên 3

1.2.2 Những đặc điểm sản xuất kinh doanh của công ty 7

1.3 Nhà máy nước sạch Tích Lương 7

1.3.1 Khái quát chung về nhà máy nước sạch Tích Lương 7

1.3.2 Sơ đồ khái quát về quy trình công nghệ xử lí nước cấp 8

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SẢN XUẤT VÀ CUNG CẤP NƯỚC SẠCH 10

2.1 Dây chuyền công nghệ 10

2.1.1 Nguyên liệu, nhiên liệu đầu vào 11

2.1.2 Máy móc, thiết bị và các hạng mục công trình 12

2.1.3 Hồ sơ lắng 15

2.1.4 Bể phản ứng 15

2.1.5 Bể lắng 16

2.1.6 Bể lọc 17

2.1.7 Bể chứa 20

2.1.8 Trạm định lượng vôi, phèn, clo 20

2.2 Một số sự cố máy móc và cách khắc phục 25

2.2.1 Sự cố điện và điều khiển 25

2.2.2 Sự cố kỹ thuật 26

2.3 Yêu cầu hệ giám sát và điều khiển hệ thống điện cho nhà máy cung cấp nước sạch sinh hoạt 27

2.4 Kết luận chương 2 28

CHƯƠNG III: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NƯỚC 29

3.1 Tổng quan về điều khiển và lập trình PLC 29

3.1.1 Điều khiển lập trình là gì? 29

3.1.2 Ưu khuyết điểm của PLC 29

3.1.3 Cấu trúc của PLC 30

3.1.4 Nguyên lý hoạt động của PLC 33

3.2 Điều khiển lập trình với SIMATIC S7-200 34

3.2.1 Tổng quan về PLC S7-200 34

3.2.2.Các dòng và thông số kỹ thuật của PLC S7-200 hãng SIEMEN 34

3.2.3.Cấu hình phần cứng PLC S7-200 34

3.2.4 Tập lệnh cơ bản của PLC S7-200 35

3.2.5 Tìm hiểu về CPU 224 của Siemens 38

3.2.6 Tìm hiểu về Modul mở rộng trong S7-200 39

3.3 Thuật toán điều khiển pid trong S7-200 42

3.3.1 Giới thiệu bộ điều khiển PID 42

3.3.2 PID trong PLC S7-200 42

3.4 Cảm biến áp suất 46

3.5 Biến tần INVT 47

3.5.1 Biến tần là gì? 47

3.5.2 Phân loại biến tần 47

3.5.3 Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp 48

3.5.4 Biến tần Yaskawa E1000 48

3.7 Tổng quan về HMI - màn hình Weintek 54

CHƯƠNG IV : XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRONG NHÀ MÁY NƯỚC 57

4.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống 57

Màn hình HMI 58

4.2 Xây dựng lưu đồ thuật toán cho mô hình 59

4.2.1 Khái niệm 59

4.2.2 Lưu đồ thuật toán tổng quát 59

4.2.3 Lưu đồ thuật toán chi tiết 61

4.3 KẾT NỐI S7-200 VỚI MÁY TÍNH 63

4.3.1 Các thiết bị sử dụng 63

4.3.2 Thiết lập truyền thông 63

4.4 Sơ đồ kết nối phần cứng của hệ thống 65

4.4.1 Sơ đồ kết nối PLC 65

4.5 Quy trình kỹ thuật vận hành hệ thống máy bơm 66

4.5.2 Vận hành tại tủ điều khiển ở chế độ bằng tay 69

4.5.3 Vận hành tại tủ điều khiển ở chế độ tự động 70

4.5.4 Kết quả chạy thực tế 71

4.6 Thiết kế chương trình điều khiển và giám sát cho hệ thống 71

4.6.1 Giới thiệu về WinCC 71

4.6.2 Kết nối WinCC với OPC 74

4.6.3 Thiết kế WinCC cho đề tài 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CỦA LUẬN ÁN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên: Nguyễn Huy Quỳnh

Học viên: Lớp cao học K20, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên

Nơi công tác:Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên

Tên đề tài luận văn thạc sĩ: “ Nghiên cứu hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống điện trong công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên”

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Hữu Công

và sự giúp đỡ của các cán bộ Khoa Điện, Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp - Đại học Thái Nguyên Mọi thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019

Học viên thực hiện

Nguyễn Huy Quỳnh

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn này tôi luôn nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS Nguyễn Hữu Công, người trực tiếp hướng dẫn luận văn cho tôi Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ, kỹ thuật viên trường Đại học

Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tốt nhất để tôi

có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này Tôi cũng xin chân thành cảm ơn những đóng góp quý báu của các bạn cùng lớp động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện

đề tài Xin gửi lời chân thành cảm ơn đến các cơ quan xí nghiệp đã giúp tôi khảo sát tìm hiểu thực tế và lấy số liệu phục vụ cho luận văn

Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp

và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ khó khăn cùng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thiện luận văn này

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019

Học viên

Nguyễn Huy Quỳnh

THÔNG TIN ĐỀ TÀI

ra sao, các phần mềm hệ thống chạy trên hệ thống biết được tầm vai trò của giám sát

và điều khiển trong nền công nghiệp hiện nay Qua đó chúng ta hiểu được việc áp dụng giám sát và điều khiển vào hệ thống xử lý nước rất quan trong trong việc kiểm sát và tạo ra sản phẩm như ý muốn và cụ thể là nước sạch sinh hoạt cung cấp ra mạng lưới cấp nước mà ngày ngày ta sử dụng

Bản thân tôi hiện đang công tác tại Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên nên cũng rất quan tâm đến hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA Chính

vì vậy tôi đã chọn đề tài luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống giám sát

và điều khiển hệ thống điện trong công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên”

II Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chung:

Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu một cách hệ thống các cơ sở lý thuyết, ứng dụng công nghệ SCADA nhằm nâng cao năng lực quản lý, điều hành sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp với việc ứng dụng công nghệ SCADA ngày một nhiều góp phần thúc đẩy kinh tế, khoa học công nghệ của cả Nước nói chung và tỉnh Thái Nguyên nói riêng trong thời đại công nghiệp hóa hiện nay

Mục tiêu cụ thể:

Mục tiêu cụ thể đặt ra là nâng cao năng lực quản lý, điều hành sản xuất trong nhà máy sản xuất nước sạch, quản lý vận hành tự động từ công đoạn nước thô cho tới những sản phẩm nước sạch sinh hoạt, sử dụng hằng ngày với chi phí vận hành nhỏ:

III Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

 Đề tài nghiên cứu hệ thống Scada trong nhà máy nước làm rõ rệt hệ thống Scada là

gì, các thành phần của Scada, chức năng chính cũng như nguyên lý hoạt động, các phần mềm hệ thống chạy trên hệ thống, biết được tầm vai trò của Scada trong nền công nghiệp hiện nay

 Ý nghĩa thực tiễn:

 Đề tài nghiên cứu xuất phát từ việc khoa học công nghệ phát triển và nhu cầu thực

tế của các nhà máy sản xuất nước sạch trên địa bàn tỉnh, đo đó các kết quả mang tính thực tiễn cao, có thể tham khảo để áp dụng vào sản xuất nước sạch tại các nhà máy trong tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh trên cả nước

LỜI MỞ ĐẦU

Chúng ta đã biết, sự sống trên trái đất này được bắt đầu từ trong nước Nước là một nguồn tài nguyên quý giá của con người, là thành phần thiết yếu của cuộc sống Đối với môi trường tự nhiên, nước tạo ra vòng tuần hoàn để duy trì và phát triển muôn loài, điều hòa khí hậu trái đất…Đối với con người, nước chiếm 70% trọng lượng cơ thể, giúp cơ thể điều hòa thân nhiệt, tham gia vào các thành phần cấu tạo của mô, tế bào, thành phần máu Nước là dung môi hòa tan và vận chuyển các chất nuôi dưỡng cơ thể,

là thành phần không thể thiếu trong sinh hoạt đời sống Con người có thể nhịn ăn trong vòng một tuần nhưng không thể không uống nước quá 3 ngày và hàng ngày cơ thể chúng ta cần 2-10 lít nước cho các hoạt động bình thường Nhận thức được tầm quan trọng đó, chúng ta cần phải bảo vệ, khai thác, sử dụng hợp lí nguồn nước sạch trên trái đất

Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp, đô thị và bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm dần Vì thế con người phải biết xử lý các nguồn nước cấp để có đủ số lượng và chất lượng cho mọi nhu cầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp Xử lí nước cấp là một trong những chiến lược quan trọng để phát triển kinh tế xã hội ở mỗi quốc gia trên thế giới Ở nước ta nhiều nhà máy xử lí và cấp nước sinh hoạt đã được xây dựng và phát triển đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh theo tiêu chuẩn nước sạch của Bộ Y tế đảm bảo cho sức khỏe con người Trong đó, Nhà máy nước Túc Duyên, tiền thân của Công ty Nước sạch Thái Nguyên ngày nay là một đơn vị đã đạt được những thành tựu đáng kể trong đóng góp chung vào sự nghiệp phát triển kinh tế

xã hội của tỉnh Thái Nguyên

Là xí nghiệp xử lí nước trực thuộc Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên, công suất không ngừng được nâng lên nhờ sự cải tiến kỹ thuật và áp dụng khoa học –

công nghệ hiện đại, nhà máy nước sạch Tích Lương đóng vai trò quan trọng đối với vấn đề

kinh tế – xã hội của toàn tỉnh Thái Nguyên, các tỉnh lân cận và với cả nước Chất lượng nước sạch đầu ra của xí nghiệp đạt tiêu chuẩn an toàn cho người sử dụng theo tiêu chuẩn 01:2009/BYT của bộ Y tế Xí nghiệp không chỉ có nhiệm vụ cung cấp nước sạch dùng trong sinh hoạt cho hơn 70 % hộ dân sống trên địa bàn tỉnh, cung cấp nước dùng trong sản xuất cho nhiều nhà máy hoạt động của tỉnh mà còn tạo điều kiện việc làm ổn định cho nhiều lao động,

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC

Nước và không khí là những thành phần không thể thiếu được trong cuộc sống của các sinh vật Đối với mọi hoạt động của con người như ăn uống, sản xuất cũng như kinh doanh thì nước sạch cũng là thành phần không thể thiếu Hiện nay việc sản xuất và cung cấp nước sạch cũng là những vấn đề hết sức nóng bỏng đang đặt ra đối với nhân loại đặc biệt là ở các thành phố lớn trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

1.1 Thuận lợi và khó khăn cho ngành sản xuất nước tại nước ta

Việt Nam nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm có lượng mưa trung bình vào diện cao, có nhiều sông ngòi vì thế có khá nhiều thuận lợi về nguồn nước tự nhiên, tuy nhiên sản xuất nước sạch và chất lượng nước sạch luôn là vấn đề được quan tâm So sánh với nhiều quốc gia trên thế giới, Việt Nam có nguồn tài nguyên nước lục địa khá phong phú và đa dạng

Thuận lợi là tài nguyên nước tương đối phong phú Về nước mặt, trung bình hàng năm lãnh thổ Việt Nam nhận được từ không trung 1944mm nước mưa trong đó khoảng 1000mm bốc hơi trở lại không trung, số còn lại hình thành trên lãnh thổ nước

ta một lượng nước mặt khoảng 310 tỷ m3 Tính bình quân mỗi người dân Việt Nam có 3870m3 nước mỗi năm hoặc 10,6m3, tức 10600 lít nước mỗi ngày Trong lúc tại các nước công nghiệp hiện nay, tổng nhu cầu về nước trong một ngày bình quân theo đầu người, cũng chỉ vào 7400 lít/người/ngày; bao gồm 340 lít cho sinh hoạt, 2540 lít cho nông nghiệp

và 4520 lít cho công nghiệp Ở nước ta ở các đô thị lớn lượng nước sinh hoạt cấp cho mỗi người/ ngày hiện mới khoảng từ 100-150 lít Đối với Nông thôn,

mục tiêu là cấp nước cho mỗi người dân mỗi ngày 70 lít vào năm 2010, và 140 lít vào năm 2020 Nguồn nước ngọt từ mưa đã vượt khá xa yêu cầu về cấp nước Ngoài nguồn nước mặt từ mưa, Việt Nam hiện còn có nguồn nước rất lớn, do các con sông đem từ lãnh thổ nước ngoài vào Lượng nước này ước tính khoảng 520 tỷ m3, gấp 1,7 lượng nước ngọt hình thành trong nước

Tổng hợp các nguồn nước hình thành trên lãnh thổ quốc gia và từ nước ngoài chảy vào, Việt Nam có tổng lượng nước trung bình năm bằng khoảng 830 tỷ m3, trong

đó hình thành trong nước là 310 tỷ m3, chiếm 37%; phần từ nước ngoài là 520 tỷ, chiếm 63% Nước tồn tại trong sông, kênh, rạch, đầm phá Tại đây nước được lưu giữ, vận chuyển, chuyển hóa, cung cấp cho nhu cầu của người cùng sinh vật và góp phần tạo nên tài nguyên đa dạng về sinh học và cảnh sắc thiên nhiên vô cùng phong phú Về nước dưới đất, nước ta cũng có tiềm năng tương đối lớn Tổng trữ lượng có tiềm năng khai thác được trên cả nước của các tầng trữ nước trên toàn lãnh thổ Việt Nam, chưa kể phần ở Hải đảo, ước tính gần 2000m3/s, tương ứng khoảng 60 tỷ m3/năm

Trái đất có tỷ trọng nước là rất cao ( thành phần của nước chiếm đến 70% thành phần cấu tạo nên trái đất), tuy nhiên lượng nước mà con người thực sự có thể sử dụng

và đưa vào sinh hoạt trong đời sống hằng ngày lại rất thấp, có thể xem minh họa dưới đây để có thể nắm rõ hơn về tình hình trên:

Tuy vậy nước ta cũng có những khó khăn đáng kể trong việc sản xuất nước ngọt phục vụ đời sống như sau:

Khó khăn thứ nhất là 2/3 tổng lượng nước mặt phụ thuộc vào nước ngoài: 63% tổng lượng dòng chảy nước mặt trên lãnh thổ Việt Nam là từ các nước láng giềng: Trung Quốc, Thái Lan, Myanma, Lào và Campuchia chảy vào Các nước này đều đang ở trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, phát triển nông nghiệp, dịch vụ một cách nhanh chóng, dẫn tới yêu cầu tận dụng tài nguyên nước sản sinh trên lãnh thổ của mình Chế

độ thủy văn của các dòng sông xuyên biên giới chảy vào nước ta sẽ thay đổi

Khó khăn thứ hai là tài nguyên nước phân bố rất không đều theo không gian và thời gian: Lượng mưa trên lãnh thổ nước ta phân bố rất không đều theo không gian Bình quân toàn lanh thổ lượng mưa năm là 1944mm Tuy nhiên, trong từng phạm vi lanh thổ nhỏ hơn như tỉnh, huyện, lượng mưa phân bố cũng rất không đều Trong bối cảnh chung của cả nước như vậy, sự phân bố nước không đều theo không gian và thời gian làm cho tình trạng nước thiếu về mùa khô và lũ lụt tàn phá mạnh mẽ vào mùa mưa trở lên đặc biệt trầm trọng tại một số nơi

Khó khăn thứ ba là có nhiều thiên tai nghiêm trọng gắn liền với nước: Hạn hán cũng là thiên tai gây tác hại hết sức lớn, trên diện rộng cho sản xuất nông, công nghiệp

và sinh hoạt của nhân dân Vào mùa khô tất cả các vùng trên nước ta từ đồng bằng, trung du đến miền núi đều có thể bị hạn nặng Trong nhưng năm gần đây, tại các đô thị lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh về mùa khô cũng thiếu gay gắt nước sinh hoạt cho nhân dân, cũng như nước sản xuất cho công nghiệp

Khó khăn thư tư là chất lượng nước đang giảm sút tại nhiều nơi: So sánh với một số nơi trên thế giới thì nước sông ngòi phần thượng lưu và một số hồ lớn tại Việt Nam còn tương đối sạch Tuy nhiên với sự phát triển nhanh của công nghiệp hóa, đô thị hóa, gia tăng dân số nông thôn và thành thị chất lượng nước mặt cũng như nước ngầm

đã có những biểu hiện suy thoái khá nghiêm trọng

Khó khăn thứ năm là yêu cầu về nước đang tăng nhanh: ở nước ta với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, đô thị hóa, phát triển nông nghiệp và nâng cao đời sống nhân dân, thì yêu cầu về nước đang tăng ngày càng nhanh tỷ lệ dân số được dùng nước sạch hiện nay là 50% dự kiến sẽ đạt 70% vào năm 2020 và 90% vào năm 2022, nhu cầu nước sinh hoạt đương nhiên phải tăng theo Với đà gia tăng được dự báo trên đây, đến năm 2030 lượng nước sử dụng sẽ có thể lên tới gần 90 tỷ m3/năm, tức bằng 11% tổng tài nguyên nước, hoặc 29% tài nguyên nước hình thành trên lãnh thổ quốc gia

1.2 Khái quát chung về Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên

1.2.1 Quá trình hình thành và phát triển của Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên

Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên tiền thân là nhà máy nước Thái Nguyên thành lập năm 1962 và đi vào hoạt động theo mô hình công ty cổ phần từ ngày 1/1/2010, là đơn vị phụ trách việc đảm bảo cung cấp nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên [2]

 Địa chỉ trụ sở chính: Tổ 1, Phường Trưng Vương, TP Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên

 SĐT: 0208 3855252/ 0208 3851573

 Fax : 0208 3852976

 Email: thawaco@Gmail.com Qua hơn lăm mươi năm, mặc dù đã rất nhiều lần được đổi tên: Từ Nhà máy nước Túc Duyên; Nhà máy nước Bắc Thái, Công ty Cấp nước Bắc Thái, Công ty Cấp nước Thái Nguyên và đến nay là Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên Mỗi lần

nhiều thành tích nổi bật Tháng 12/1999 dự án cấp nước và vệ sinh Thành phố Thái Nguyên được triển khai khẩn trương, khi đó ba giếng khai thác nước mới là KT1, KT2, H37 tại phường Túc Duyên đi vào hoạt động, nâng công xuất Nhà máy nước Túc Duyên

từ 7.000m3/ngày lên 10.000m3/ngày Sau một thời gian nỗ lực và khẩn trương xây dựng, đúng vào dịp Thành phố Thái Nguyên kỷ niệm 40 năm ngày thành lập, Nhà máy nước Tích Lương chính thức sản xuất, bơm nước hòa vào hệ thống cấp nước của thành phố, góp phần đưa tổng công suất của công ty lên 45.000m3 /ngày, đảm bảo cung cấp

đủ nước sạch cho Thành phố Thái Nguyên và các vùng lân cận

Thực hiện chủ trương sắp xếp đổi mới và phát triển doanh nghiệp Nhà nước, ngày 01/6/2006, công ty chính thức hoạt động theo phương án chuyển đổi doanh nghiệp, kiện toàn lại tổ chức bộ máy Trong quá trình đầu tư và phát triển, công ty luôn chú trọng công tác đầu tư chiều sâu, mạnh dạn đưa các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào các lĩnh vực hoạt động sản xuất kinh doanh, sử dụng các nguồn vốn đầu tư có hiệu quả, tập trung ưu tiên nguồn lực cho công tác chống thất thoát, thất thu, nâng cao chất lượng dịch vụ, tập trung mở rộng phạm vi cấp nước, phát triển khách hàng trên địa bàn thành phố và các vùng lần cận, đồng thời phát triển cấp nước tới các thị trấn thuộc các huyện trong tỉnh Tháng 4/2009, Dự án cấp nước Thị trấn Trại Cau công suất 1000m3/ngày hoàn thành chính thức đưa vào sử dụng, mở rộng địa bàn dịch vụ cấp nước sạch Năm 2009, công

ty tiếp tục đầu tư nâng công suất nhà máy nước Tích Lương từ 20.000 lên 30.000

m3/ngày bằng việc ứng dụng công nghệ tấm lắng lamen trong xử lý nước sạch

Từ ngày 01/01/2010, công ty tiếp tục được UBND tỉnh giao nhiệm vụ tiếp nhận quản lý Nhà máy nước Đại Từ có công suất 2.500 m3/ngày từ Trung tâm Nước sạch nông thôn thuộc Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, với khách hàng ban đầu là

120 hộ, tỷ lệ thất thoát trên 40% Để phát huy công suất nhà máy, công ty đã đầu tư hệ thống mạng đường ống cấp 3 để đảm bảo cấp nước phát triển mở rộng khách hàng trên địa bàn Hiện nay, Xí nghiệp nước sạch Đại Từ là dịch vụ cấp nước cho trên 1200 hộ khách hàng trên địa bàn, đảm bảo kiểm soát tốt lưu lượng, áp lực, tỷ lệ thất thoát kiểm soát

ở mức 15% Điều này đã được rất nhiều khách hàng ghi nhận và đánh giá cao

Năm 2011, công ty tiếp tục đầu tư khoan bổ sung 2 giếng trên khu vực phường Quang Vinh nhằm bổ sung sản lượng cho Nhà máy nước Túc Duyên, đảm bảo bổ sung lưu lượng cho khu vực thành phố và vùng lân cận Ngày 14/5/2012, Trạm sản xuất nước Quang Vinh thuộc Xí nghiệp nước sạch Túc Duyên chính thức bơm nước hoà mạng vào hệ thống cấp nước Thành phố Thái Nguyên, đáp ứng kịp thời nhu cầu sử dụng nước sạch tăng nhanh của nhân dân 50 năm sau ngày thành lập, công ty tiếp tục

Đình Cả, huyện Võ Nhai vào hoạt động; tiếp nhận bàn giao quản lý Trạm cấp nước huyện

Võ Nhai với công suất 800 m3/ngày với số lượng khách hàng trên 1000 hộ Như vậy, tính đến ngày 25/11/2012, công ty đã xây dựng được 7 xí nghiệp nước sạch với tổng số khách hàng lên tới gần 60.000, trong đó hộ dân là trên 56.900, cơ quan 1.392 Và đặc biệt, trên cánh đồng Túc Duyên năm xưa, những công nhân địa chất lại đang tiếp tục khoan bổ sung giếng khai thác nước mới cho Nhà máy nước Túc Duyên, đây là chủ trương nhằm duy trì tốt công suất cho nhà máy nước Túc Duyên trước khi dự án xây dựng nhà máy nước Nam Hồ Núi Cốc công suất 50.000 m3/ngày hoàn thành Đến năm 2014 dự án nâng công suất XN Sông Công lên 20000m3/ngay đêm đã hoàn thành cấp nước cho khu vực điền thụy, khu công nghiệp Sam sung, cấp nước sang bên kia cầu Đa Phúc

Từ một doanh nghiệp nhà nước, tháng 1/2010, Công ty Cổ phần nước sạch Thái Nguyên đã hoàn thành cổ phần hoá và chính thức đi vào hoạt động với mô hình công

ty cổ phần Bộ máy vận hành theo cơ chế mới đã khơi dậy tinh thần làm chủ của người lao đông, đội ngũ lãnh đạo cũng năng động hơn và đòi hỏi tinh thần có trách nhiệm, dám nghĩ dám làm

Khi đi vào hoạt động Công ty đã manh dạn và tích cực nghiên cứu, ứng dụng thiết bị, công nghệ mới vào sản xuất kinh doanh Những máy móc, thiết bị hiện đại như máy bơm nước sạch của Đức,Ý, Đan Mạch, thiết bị biến tần của Mỹ Công ty còn đầu

tư thiết bị kiểm soát trực tuyến chất lượng nước sạch, đầu tư hệ thống phòng thí nghiệm nước với các thiết bị hiện đại để đảm bảo chất lượng nước sạch cung cấp cho khách hàng, bên cạnh đó để đảm bảo phát triển bền vững công ty còn đầu tư cho con người, nâng cao năng lực để tăng sức cạnh tranh Tất cả những điều đó đã tạo nên sức bật trong hiệu quả sản xuất kinh doanh của Công ty

Trong thời gian qua, mặc dù gặp không ít khó khăn nhưng với sự lãnh đạo linh hoạt, sáng tạo và sự nỗ lực của tập thể công nhân viên, Công ty Nước sạch Thái Nguyên luôn đạt và vượt những chỉ tiêu kế hoạch hàng năm Tăng trưởng bình quân đạt 10%/năm và thu nhập bình quân của gần 500 cán bộ, nhân viên đạt xấp xỉ 7 triệu đồng/người/tháng và đóng ngân sách nhà nước hơn 10 tỷ đồng/năm

Trong bối cảnh nắng nóng kéo dài những tháng đầu năm, Công ty vẫn đủ cung cấp nước sạch cho 60.000 hộ dân từ thành phố cho tới các huyện Kết hợp hài hòa giữa công ích và kinh doanh đã tạo nền móng để Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên

SƠ ĐỒ TỔ CHỨC CÔNG TY CỔ PHẦN NƯỚC SẠCH THÁI NGUYÊN

1.2.2 Những đặc điểm sản xuất kinh doanh của công ty

a.C hức năng

 Sản xuất và mua bán nước sạch, nước uống không có cồn

 Lập dự án đầu tư, tư vấn, giám sát thi công công trình hạ tầng kỹ thuật cấp thoát; kiểm định đồng hồ đo nước

 Thiết kế, chế tạo, sản xuất mua bán thiết bị, hoá chất công nghệ ngành cấp thoát

nước (trừ các hoá chất nhà nước cấm)

 Xây lắp công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông, thuỷ lợi, cấp thoát nước

 Tư vấn thiết kế xây dựng

1.3 Nhà máy nước sạch Tích Lương

1.3.1 Khái quát chung về nhà máy nước sạch Tích Lương

Nhà máy nước sạch Tích Lương là nhà máy xử lí nước trực thuộc Công ty Cổ

phần Nước sạch Thái Nguyên có cở sở đặt tại xã Tích Lương- TP Thái Nguyên với tiền thân là dự án nhà máy nước Tích Lương năm 2002

Với hệ thống dây chuyền xử lý nước tiên tiến của Đức và hơn 30 lao động đang

làm việc, nhà máy nước sạch Tích Lương hiện đang là nhà máy có sản lượng nước sản xuất lớn nhất của Công ty Cổ phần nước sạch Thái Nguyên Từ năm 2010 công suất được nâng lên 30.000m3/ng.đêm, thực tế khoảng 27.000 m3/ng.đêm Chi phí xử lí nước hàng năm,

và chất lượng nước đầu vào tương đối ổn định Nước đầu vào của nhà máy Tích Lương được

lấy từ Hồ Núi Cốc qua một hệ thống kênh hở dài 14km (trực thuộc huyện Đại Từ) Theo tiêu

chuẩn 01:2009/BYT của Bộ Y tế về nước sinh hoạt và số liệu phân tích chất lượng nước thô cho thấy thông số cần xử lí cua xí nghiệp chủ yếu là độ đục Với việc ứng dụng các thiết bị, vật liệu, hóa chất như cát thạch anh, sỏi, lưới lọc PVC, vôi, phèn, clo, đặc biệt là sử dụng tấm lắng Lamen đã giúp tăng hiểu quả và công suất xử lí của nhà máy lên 10.000m3/ng.đêm (từ 20.000 – 30.000 m3/ng.đêm) và chất lượng nước đầu ra các thông số đều đạt chuẩn theo quy định về nước sạch

Nhà máy nước sạch Tích Lương đã cung cấp nước cho 25/28 phường xã của thành phố Thái Nguyên, đạt 78% số dân trong thành phố được cấp nước sạch, cung

Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên đạt trên 100 tỉ đồng, nộp ngân sách nhà nước trên 10 tỉ đồng và đảm bảo việc làm ổn định cho trên 400 lao động, với mức thu nhập bình quân đạt 6,5 triệu đồng/người/tháng

Đi kèm với những lợi ích đạt được của Nhà máy nước sạch Tích Lương, trong quá trình vận hành và xử lí nước cấp tại đây đã phát sinh ra những chất thải như bùn thải, nước thải, tiếng ồn Tuy nhiên xí nghiệp đã áp dụng các biện pháp xử lí để giảm

sự ảnh hưởng của chất thải đến mức tối thiểu nhất tới con người và môi trường xung quanh

1.3.2 Sơ đồ khái quát về quy trình công nghệ xử lí nước cấp

Sơ đồ quá trình xử lí nước trong nhà máy nước Tích Lương

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SẢN XUẤT VÀ

CUNG CẤP NƯỚC SẠCH 2.1 Dây chuyền công nghệ

2.1.1 Nguyên liệu, nhiên liệu đầu vào

2.1.1.1 Nước thô

Nước thô được dẫn theo kênh từ Hồ Núi Cốc, các thông số đầu vào bao gồm:

Bảng 1: Giá trị các thông số đánh giá chất lượng nước thô ()

STT Các thông số Đơn vị đo Giá trị

xí nghiệp nước sạch Tích Lương, với trang thiết bị phân tích hiện đại và tự động cho biết kết quả nhanh chóng kịp thời để điều chinh lượng hóa chất cung cấp cho quá trình

xử lí nước xử lí

Hóa chất và vật liệu phụ trợ

Hóa chất phụ trợ sử dụng cho quá trình xử lý nước cấp với tỷ lệ châm gồm:

 Phèn Nhôm amoni sulphate (NH4+Al2(SO4)3), tỷ lệ châm 18g/m3

 Vôi (Ca(OH)2), 18g/m3.

 Clo (dạng khí Cl2), 5g/m3

Tại bể lọc, nước sau khi lắng được lọc theo phương pháp lọc cơ học dưới tác dụng của trọng lực Các loại vật liệu lọc được sử dụng trong bể lọc: cát thạch anh, sỏi lọc và hệ thống chụp lọc bằng PVC

2.1.1.2 Nguồn năng lượng đầu vào

Năng lượng dùng để cấp cho máy móc, thiết bị và nhu cầu sử dụng trong Xí nghiệp là nguồn điện năng được cấp từ lưới điện của thành phố

2.1.2 Máy móc, thiết bị và các hạng mục công trình

2.1.2.1 Máy móc, thiết bị

a Máy bơm

Bảng 3: Các loại máy bơm, công suất và số lượng (5)

STT Mô tả Công suất (kW) Số lượng (cái)

Công suất (kW)

Số lượng

1 Máy trộn phèn

Bảng 5: Các loại thiết bị đo(5)

STT Tên thiết bị đo Dải

lớn nhất

1320 M3/h Ficher &

Poter

Đo lưu lượng điện

từ

1

4 Đồng hồ đo lưu lượng nước rửa lọc

500 M3/h Ficher &

Poter

Đo lưu lượng điện

từ

1

5 Đồng hồ đo lưu lượng nước lưu lại

35 M3/h Ficher &

Poter

Đo lưu lượng điện

từ

1

6 Đồng hồ đo lưu lượng khí

3000 M3/h Ficher &

Poter

Đo lưu lượng điện

từ

1

7 Đồng hồ đo lưu lượng nước thô

300 M3/h Ficher &

Poter

Đo lưu lượng điện

từ

1

8 Thiết bị đo áp suất bể lọc

1 Bar Endress

Hauser

Đầu đo áp suất

4

e Thiết bị phân tích

Bảng 6: Các thiết bị phân tích (5)

STT Tên thiết bị đo Chức năng

1 Thiết bị đo đầu điện cực Đo pH, TDS, độ dẫn điện

2 Máy 2100 Turbidimeter Đo độ đục

3 Máy DR/890 (máy quang phổ hấp thụ điện tử)

Đo Fe2+, Al, Mn2+, Cl-, Clo dư, NH4+,

PO43-, SO42-, Pecmanganat, NO2-,NO3-, TSS,…

4 Thiết bị chuẩn độ Đo độ cứng tổng hợp, độ kiềm, độ axit

5 Thiết bị đo cầm tay Đo Clo dư, Fe

6 Thiết bị nuôi cấy Coliform ( Portable Incubation)

Nuôi cấy để phát hiện sự tồn tại của vi khuẩn Ecoli trong nước sau xử lý

2.1.3 Hồ sơ lắng

Nước thô được lấy từ hố Núi Cốc về nhờ hệ thống kênh thủy lợi kênh chính Núi Cốc, qua cửa phai thu nước thô chảy vào ống bê tông DN 1000mm, với chiều dài L= 935m, sau đó chảy vào Hồ chứa nước thô để xử lý nước.Nước thô có thể dự trữ cho 10 ngày để Nhà máy hoạt động bình thường khi phải nạo vét kênh Núi Cốc

Qua kiểm nghiệm nước thô cho thấy, nước thô lấy ở hồ Núi Cốc về đảm bảo yêu cầu cho xử lý nước phục vụ cấp cho sinh hoạt và sản xuất Nước không chứa các chất độc hại và các nguyên tố kim loại nặng như: Pb, As…

Hồ chứa nước thô có dung tích là 300000m3, cốt đáy hồ 23 – 23.5 , mức nước hữu ích là 24, mức nước cao nhất là 28,3 Xung quanh hồ lát tấm bloc bê tông

Có 4 cửa phai tại hồ chứa nước thô gồm: cửa phai thu nước thô, cửa phai cống điều tiết vùng nước chết, 2 cửa phai thu nước trạm bơm cấp 1 Các cửa phai tại hồ chứa nước thô phải được đóng mở, bôi trơn theo đúng hướng dẫn bảo dưỡng

 Chứa nước dẫn từ hồ Núi Cốc về

 Độ sâu 7m, đáy nền đất, trong hồ thả các sinh vật (cá) để theo dõi chất lượng nước

 Dung tích 300.000m3 có thể sử dụng trong 10 ngày nếu sửa chữa kênh dẫn nước

2.1.4 Bể phản ứng

Quá trình trong bể phản ứng xảy ra nhờ các tác nhân có khả năng dính kết các chất bẩn trong nước ở dạng hòa tan lơ lửng thành các bông cặn có khả năng lắng trong các bể lắng và dính kết trên bề mặt hạt của lớp vật liệu lọc ở quá trình lọc nước

Nước thô được bơm vào bể phản ứng kết hợp bể lắng ngang thông qua thiết bị trộn tĩnh

Thiết bị trộn tĩnh hòa trộn dung dịch hóa chất vôi, phèn cùng với nước thô đưa vào bể phản ứng Trong các bể được thiết kế cho nước chảy theo đường ríc rắc nhằm nâng cao hiệu suất pha trộn và đảm bảo đủ thời gian và đạt hiệu quả tốt nhất

Quá trình như sau:

 Bước 1: Kết tủa bằng sun phát nhôm

 Bước 2: Trộn hóa chất vào nước

 Bước 3: Tạo bông

 Các tham số sử dụng để tính kích thước:

 Lượng chảy tràn < 1,8 m3/m2.giờ

 Kích thước của bể tạo bông: 4 x 3,8m x 1,275m x 4,37m = 84,7m3

(không tính tuyến ống nước thô và khoang vào)

 Thời gian lưu giữ trong 4 đường: 23 phút

 Thời gian lưu giữ trong 3 đường: 17,3 phút

 Kích thước bể lắng: 9m x 3,8m x 4,5m + 23m x 3,8m x 4,5m = 525,35m3

 Lượng nước tràn 4 đường: 4,766m3/m2.giờ

 Bề mặt bể: 32m x 3,8m = 121,6m2.

 Lưu lượng qua tối đa: L = 859 m3/ giờ

 Tỷ lệ chiều rộng với chiều dài > 1: 4

 Chiều dài: 32m

 Chiều rộng: 3,8m

 Chiều sâu của nước > 3,0m

 Mực nước sâu giữa 3,55m và 4,05m ( không kể các phễu thu bùn)

 Thời gian lưu xấp xỉ: 2 giờ

 Thời gian lưu giữ lại trong 4 đường: 146 phút

 Thời gian lưu giữ lại trong 3 đường: 110 phút

2.1.6 Bể lọc

Bể lọc làm nhiệm vụ lọc nước sau khi qua bể lắng khoảng 20% chất lơ lửng không được giữ lại ở bể lắng sẽ được giữ lại ở bể lọc, các vi trùng cũng được giữ lại khoảng 80% Bể lọc hoạt động trên nguyên tắc áp suất – tự chảy bằng chính khối lượng nước có trong bể

2.1.6.1 Quy trình lọc

Bể lọc hoạt động theo nguyên tắc lọc chìm, do vậy sẽ có một cột nước cao 1,5m nằm trên tầng cát lọc Bể lọc được rửa theo nguyên tắc rửa lưu trữ Lớp cát lọc dầy 1m, lớp trợ lọc dầy 25cm Cát lọc có kích thước hạt từ 0,7 đến 1,3mm kết cấu đơn tinh thể, được rửa và làm khô nhiều lần Lớp trờ lọc có kích thước hạt từ 3,5 – 5,5 mm

2.1.6.2 Mô tả bể lọc

Nước đã làm sạch sơ bộ được cấp tới khu lọc gồm 4 bể có lớp lọc mở với kích thước 4 x 5mm Bể có tổng diện tích lọc là 160m2, với công suất 20300m3/ngày Thời gian làm việc là 24 giờ/ngày

Tấm đan bê tông của bể lọc có kích thước 2m x 5m Mỗi tấm đan có 640 chụp lọc Các tấm đan được treo bằng 4 giá đỡ tương tự có kết cấu vững chắc Cần 2 tấm đan cho bể lọc kích thước 8m x 5m Bởi vì không có thêm một giá đỡ nào dưới đáy của chụp lọc do vậy tạo ra một khu vự thoáng và bằng phẳng, không cần hệ thống phân phối hoặc thu dưới đáy chứa chụp lọc

Các van bướm vận hành bằng điện, van cửa và các van rửa, van xả bùn được sử dụng để vận hạnh và rửa ngược bể lọc Tại mỗi bể lọc được lắp đặt các van sau:

 Một van cửa ở kênh nước thô chảy từ bể lắng sang dẫn nước bằng một động cơ điện Van mở từ từ khi bắt đầu của quá trình lọc

 Một van bướm DN250 thu nước đã lọc dẫn động bằng một động cơ điện Độ

mở cửa van phụ thuộc vào độ tích tụ của bùn (bẩn của cát lọc) trong các bể lọc

Quy trình rửa bể lọc có thể được khởi động sau một lượng nước đã được lọc, sau một quãng thời gian hoạt động hoặc sau khi mực nước dâng lên trong bể lọc do sự tích tụ bùn trong cát

2.1.6.3 Quy trình rửa bể lọc

Quy trình rửa bể lọc bao gồm các bước chính sau:

Bước 1: Chuẩn bị rửa, bể lọc ngừng hoạt động Bước 2: Hạ mực nước qua lớp lọc vào trong bể nước sạch Bước 3: Xục khí với tốc độ 65m/h, khoảng 2 phút Van khí sẽ được mở từng

bước đều đặn để bảo vệ lớp khí dưới đáy chụp lọc

Bước 4: Kết hợp sục nước và khí, khoảng 5 phút cho nước vào đầy tới một nửa

mực nước đã định trước Sục khí với tốc độ 65m/h, nước với tốc độ 12,5m/h

Bước 5: Sục nước với tốc độ 25m/h, khoảng 2,5 phút tới mực nước đã đặt rước Bước 6: Sục rủa và xả nước bùn Sau một thời gian ngắn ổn định bể lọc, mở van

rửa và van bùn khoảng 3 phút Sục nước với tốc độ 12,5m/h để tránh lắng cặn bùn

Bước 7: Nếu chất lượng nước thô quá xấu hoặc việc vận hạnh mà không có bước

gian tối thiểu là 36 h giữa 2 lần rửa lọc trong mọi điều kiện của dòng chảy

Hệ thống rửa được điều khiển và vận hành bán tự động sử dụng một bộ điều khiển PLC khởi động vận hành lần đầu bằng tay

2.1.6.4 Quy trình vận hành bể lọc

a Đưa cát lọc vào bể lọc

 Những điều kiện cần thiết ban đầu:

 Tình trạng ban đầu của các van phải được đặt đúng

 Bảo đảm bể lọc hoàn toàn không có nước

 Bảo đảm chụp lọc đã được lắp hết và đã kiểm tra

 Kiểm tra xem bể có hoàn toàn sạch sẽ bên trong không

 Cho nước vào bể lọc tới khi nước ngập trên chụp lọc 1m

 Cho lớp trợ lọc theo số lượng tính toán vào bể

 Thoát nước và san bằng lớp trợ lọc, độ dầy lớp trợ lọc là 25cm

 Đưa trạm quay lại tình trạng ban đầu

 Cho nước vào bể lọc tới khi nước ngập lớp trợ lọc

 Cho lượng cát lọc theo tính toán vào bể (lớp cát cao 1m)

 Cho nước vào ngập chìm hết lớp cát lọc

 Rửa cát lọc trong bể lọc cho tới khi nước rửa sạch bằng máy thổi khí và bơm rửa

 Toàn bộ các van và các cửa phai đóng

 Van tay cho nước thô đầu ra mở

 Khởi động bể lọc

 Đảm bảo bể lọc đang trong tình trạng ban đầu

 Kiểm tra số lượng bể lọc cần hoạt động

 Khởi động số lượng bể lọc yêu cầu tại bảng điều khiển

 Vận hành bể lọc Tất cả các bể lọc phải được kiểm tra liên tục về số lượng chảy tràn, áp suất và độ đục Khi bật hoặc tắt một bể lọc cần điều chỉnh số lượng bơm nước thô hoạt động

Để rửa một bể lọc thì máy sẽ hoạt động tự động Khi quá trình rửa bể lọc thực hiện xong, bể tự động chuyển sang lọc Sau đó kiểm tra các bơm nước thô

2.1.7 Bể chứa

Bể chứa nước sạch có dung tích 5000m3 Nước sạch sau khi lọc được châm Clo khử trùng trước khi đưa vào bể chứa Ngoài ra, nước sau lọc còn được châm bổ sung vôi để điều chỉnh độ pH trước khi đưa vào bể chứa Nước sạch tại bể chứa đảm bảo vệ sinh cấp cho tiêu dùng

2.1.8 Trạm định lượng vôi, phèn, clo

2.1.8.1 Trạm định lượng vôi, phèn

 Vai trò và đặc điểm của trạm định lượng vôi, phèn

 Trạm định lượng vôi, phèn có vai trò châm vôi và phèn vào đầu các bể xử lý đảm bảo đủ liều lượng để xử lý các tạp chất bẩn trong nước đạt QC 01 của Bộ Y tế

 Vôi được châm vào đầu bể lọc với mục đích điều chỉnh pH ở mức trung tính; phèn được châm vào đầu bể phản ứng với mục đích xử lý các tạp chất bẩn của nước thô

 Nâng pH của nước thô lên khi pH thấp, tránh ảnh hưởng đến quá trình phản ứng, tạo bong cua bể lắng

 Trạm gồm có 6 thùng pha trộn các thùng này được nạo vét cặn định kỳ, trong

đó có 3 thùng pha vôi và 3 thùng pha phèn, cùng với 3 bơm định lượng vôi và 3 bơm định lượng phèn, các bơm này thay phiên nhau hoạt động trong ngày

 Loại phèn mà xí nghiệp sử dụng là phèn kép amoni nhôm sunfat, có thành phần (%) như sau:

 Hàm lượng Al2O3 : ≥ 10

 Hàm lượng Fe2O3 : ≤ 0,1

 Hàm lượng H2SO4 : ≤ 0,1

 Cặn không tan trong nước: ≤ 0,1

 Tác dụng, tỷ lệ và điều kiện châm phèn và vôi

 Phèn sunfat nhôm được sử dụng để tạo kết tủa Lượng dung dịch phèn đưa vào tỷ

lệ thuận với lưu lượng nước thô Xí nghiệp được thiết kế với tỷ lệ dung dịch phèn cho vào nước thô là 25 mg/l Có thể giảm tỷ lệ dung dịch phèn (cần tối ưu trong quá trình vận hành, tìm tỷ lệ thích hợp nhất để vẫn đạt được các yêu cầu nước sạch)

 Nếu bông kết tủa trong bể lắng lớn hơn 2 cm thì có thể giảm lượng dung dịch phèn đưa vào nước thô ( có thể giảm tới 5 mg/l)

 Nếu độ đục và lượng vi khuẩn tăng thì có thể tăng tỷ lệ dung dịch phèn cho vào nước thô Nếu hàm lượng nhôm trong nước sạch đo được lớn hơn giá trị cho phép và lượng dung dich phèn đưa vào thấp ( 5mg/l) thì có thể do lượng phèn quá thấp không

đủ nhôm để tạo bông Trong trường hợp này cần tăng lượng dung dịch phèn cho vào nước thô

 Nếu độ pH của nước sạch dưới 6,5 hoặc 7 thì sử dụng nước vôi Lượng nước vôi đưa vào phụ thuộc vào lưu lượng nước thô và độ pH của nước sạch

 Chuẩn bị và châm dung dịch vôi

 Chuẩn bị dung dịch vôi:

 Nước vôi 5% được chuẩn bị trong hai bể bê tông ( 2,3m × 2,3m × 3m sâu) xen

kẽ nhau Để chuẩn bị, người vận hành cho nước vào trong bể tới khoảng 60% mức đổ đầy Đổ vôi vào bể để tôi vôi Thiết bị khuấy trộn lắp trong bể khuấy đều liên tục, số lượng vôi tương ứng được đổ vào, bao nọ tiếp bao kia, đồng thời đổ thêm nước vào bể tôi vôi liên tục Người vận hành phải đeo mặt nạ chống bụi, kính bảo vệ mắt và găng tay cao su Sau khi khuấy 1 giờ, nước vôi có thể dùng được Khi nước vôi được bơm đi bằng các bơm định lượng, cần phải đảm bảo lưỡi khuấy của thiết bị trộn luôn ngập trong dung dịch

 Các chất cặn bẩn trong vôi được lấy ra nhờ ống dưới đáy Vì vậy, có cơ cấu di chuyển ở phía trên thiết bị nạo vét

 Châm dung dịch vôi:

 Các bơm định lượng và tuyến định lượng vôi được sử dụng để dẫn nước vôi trực tiếp tới điểm châm Các điểm đấu nối cấp nước rửa được lắp ở điểm hết nước vôi trên họng hút của bơm và tuyến áp lực Nước sạch được chảy vào tuyến áp lực bơm với tốc độ không đổi và nồng độ vôi ở các điểm định lượng xấp xỉ là 2% Nếu bơm ngừng

bằng nước sạch

 Ba bơm định lượng có công suất mỗi chiếc từ 0- 210 l/giờ Công suất của một chiếc hoàn toàn có thể đáp ứng nhu cầu cần thiết

 Chuẩn bị và châm dung dịch sunfat nhôm

 Dung dịch sunfat nhôm được hòa tan trong hai bể bê tông ( 2m× 2m ×3m sâu) xen kẽ Sunfat nhôm cấp trong các túi và được hòa tan trong thùng Dung dịch được chuẩn bị có nồng độ khoảng 5-10%, trung bình là 7,5% Từ đó dung dịch sunfat nhôm được bơm vào các điểm châm nhờ các bơm định lượng

 Ba bơm định lượng có công suất mỗi chiếc từ 0- 210 l/giờ Công suất của một chiếc hoàn toàn có thể đáp ứng nhu cầu cần thiết

2.1.8.2 Trạm định lượng clo

 Vai trò của trạm định lượng clo Trạm định lượng clo dùng để đo và điều chỉnh hàm lượng clo dư trong nước sạch để đảm bảo điều kiện 0,3 – 0,5 mg/l

 Tác dụng, tỷ lệ và điều kiện châm clo

 Clo là một loại khí độc được dùng để khử trùng nước sạch, là bước xử lý cuối cùng trong xử lý nước cấp

 Việc xử lý clo sơ bộ chỉ thực hiện khi có vấn đề với lượng vi khuẩn, vi sinh vật nhiều như: tảo, vi sinh vật phù du hoặc rêu, tảo trong bể lắng, bể lọc Tỷ lệ clo châm vào phụ thuộc vào chất lượng nước thô, thường chỉ châm Clo sơ bộ vào mùa mưa Châm 2 – 4 h/ngày

 Clo khử trùng để diệt khuẩn được đưa vào đầu bể chứa nước sạch Lượng clo đưa vào tỷ lệ thuận với lượng nước thô đầu vào và hàm lượng clo trong nước sạch

Tỷ lệ châm điều chỉnh theo tỷ lệ clo dư ở đầu nước đưa ra mạng lưới cấp nước, sau khi đã phản ứng trung hòa

 Quy trình vận hành trạm định lượng clo và một số lưu ý

 Các bước khởi động châm clo:

 Kiểm tra lưu lượng nước thô

 Kiểm tra và mở tất cả các van đầu đẩy của bơm tăng áp

 Mở van đầu hút, chạy bơm kỹ thuật tăng áp từ tủ điều khiển, điều chỉnh áp lực bằng tay từ 3 – 7 bar

 Mở van bình clo, kiểm tra rò rỉ clo bằng ammoniac

 Mở van trước và sau bộ định lượng ( nếu có)

 Điều chỉnh định lượng tương ứng với lượng nước thô đang bơm

 Ghi chép đầy đủ vào nhật ký vận hành

Chú ý: Trong quá trình vận hành cần kiểm tra liên tục các bơm tăng áp về độ

rung và tiếng ồn, khi lượng nước thô thay đổi, lượng clo châm cần thay đổi ngay cho phù hợp

 Các bước dừng châm clo:

 Đóng van bình clo

 Đóng van đầu nối nếu có

 Đóng van sau bộ định lượng ( nếu có)

 Đóng van trước bộ định lượng

 Tắt bơm kỹ thuật

 Đóng van đầu hút bơm kỹ thuật

 Ghi chép đầy đủ vào nhật ký vận hành

 Các bước thay bình clo (Phải có ít nhất 2 người cùng thao tác và phải đeo mặt nạ phòng độc)

 Đóng van clo trên bình, chờ cho hệ thống hút hết clo dư lại trong đường ống hoặc thiết bị chuyển đổi tự động chuyển sang bình clo khác

 Ngắt và tháo ống ra khỏi bình clo, kiểm tra lại rò rỉ bằng ammoniac

 Đậy nắp van bình clo lại

 Đóng thiết bị bảo vệ van của bình

 Di chuyển bình clo bằng palang xích vận chuyển bình clo mới vào vị trí cần thay

 Mở thiết bị bảo vệ van của bình, xoay bình clo sao cho hai đường kẻ màu đen trên bề mặt của bình ở phương song song với mặt đất

 Mở nắp đậy của van, nối ống đồng vào van bình rồi xiết chặt đai ốc

 Mở van bình clo trong vòng 5 giây rồi đóng lại ngay

 Kiểm tra rò rỉ bằng ammoniac, nếu có rò rỉ, khói trắng sẽ bay ra, lúc này, hãy kiểm tra lại gioăng và xiết lại đai ốc, sau đó lại thử lại

 Sau khi kiểm tra không có rò rỉ, tiến hành mở van, kiểm tra kỹ lại bằng

 Quy trình xử lý rò rỉ clo:

 Thông báo ngay với trưởng ca, tổ sửa chữa cơ điện và lãnh đạo xí nghiệp

 Ít nhất có 2 người đeo mặt nạ phòng độc và đóng tất cả các van đầu bình lại, lưu

ý đóng van bình đang hoạt động trước

 Bật quạt gió và giàn phun mưa để trung hòa clo rò rỉ

 Bật chạy máy bơm kỹ thuật để hút hết clo trong đường ống dẫn clo

 Theo dõi chỉ số lượng clo rò rỉ bằng máy phát hiện khí rò rỉ Gasdetect 307 được gắn trong trạm định lượng

 Nếu chỉ số clo rò rỉ có xu hướng giảm, hiện tượng rò rỉ đã được kiểm soát Chờ khi chỉ số giảm hẳn, nhanh chóng kiểm tra các mối nối theo đúng quy trình và đưa hệ thống vào vận hành

 Nếu chỉ số clo rò rỉ co xu hướng tăng, cần kiểm tra và đóng lại các van đầu bình một lần nữa và ngay lập tức báo cáo với lãnh đạo xí nghiệp để có biện pháp xử lý

 Ghi chép nhật ký vận hành và nhật ký bảo dưỡng, sữa chữa

 Họp hội ý tìm hiểu nguyên nhân và rút kinh nghiệm

Chú ý:

 Phải đeo mặt nạ phòng độc trong môi trường có clo rò rỉ và phải có ít nhất 2 người trở lên để hỗ trợ lẫn nhau

 Báo cáo ngay với lãnh đạo khi phát hiện có clo rò rỉ

 Tuyệt đối tuân thủ đúng quy trình vận hành để hạn chế các sự cố

 Xử lý rò rỉ triệt để sau đó mới đưa hệ thống vào vận hành

2.1.9 Hồ chứa bùn

 Mục đích vai trò là: nơi chứa và xử lý tự nhiên bùn thải và nước thải trong

quá trình rửa các bể, nước thải sinh hoạt

 Đặc điểm của hồ: gồm có 3 hồ chứa bùn và nước thải, phần nước trong ở trên

được tuần hoàn lại hồ chứa nước thô Bùn thải được nạo vét với chu kì nạo vét bùn là

8 năm/1 lần nạo vét

 Lưu ý: hồ chứa nước thải và bùn thải của bể phản ứng bể lắng và bể lọc lên

chưa hóa chất dư trong quá trình xử lý như: clo, phèn nhôm, vôi…….các vsv như Ecoli, Colifom Có thể gây ra những ảnh hưởng nhất định đến sức khỏe con người lượng clo trong nước thải gây ra những bệnh như: phồng dộp phổi, tích tụ huyết thanh trong phổi Mức độ phơi nhiễm thấp kinh niên làm suy yếu phổi và làm tăng tính nhạy cảm của các rối loạn hô hấp Ảnh hưởng nặng nề đến sức khỏe của con người và các loài sinh vật Với phèn nhôm gây ra mùi hôi tanh của bùn Còn vsv Ecoli, Colifom gây

ra những bệnh đường tiêu hóa và bệnh ngoài da nếu tiếp xúc với nước thải

2.2 Một số sự cố máy móc và cách khắc phục

2.2.1 Sự cố điện và điều khiển

Bảng 12: Sự cố điện và điều khiển (4)

Sự cố Nguyên nhân Biện pháp khắc phục

Sự cố điện ở bất

kỳ bộ phận nào

Sự cố ở chống quá tải

Kiểm tra bộ phận chống quá tải, kiểm tra

mô tơ, cầu chì,…

Lỗi ở bộ phận chống quá tải

Kiểm tra bộ phận chống quá tải và thay thế nó

Tại tủ điều khiển Cấp nguồn bị

ngắt

Kiểm tra cấp nguồn

Phần mềm bị hỏng

Kiểm tra phần mềm, cài đặt lại

Phần cứng bị hỏng

Kiểm tra, thay thế phần cứng

Sự cố kết nối máy tính và PLC

Kiểm tra kết nối, dây dẫn và phần mềm

Mất điện nguồn

cho điều khiển

Máy biến thế cấp nguồn cho điều khiển bị hỏng

Kiểm tra máy biến thế

Mất điện chung Kiểm tra cấp điện chung

Sự cố PLC Sự cố hoặc hỏng

phần mềm

Kiểm tra phần mềm, cài lại hoặc thay thế phần mềm

Sự cố phần cứng Kiểm tra phần cứng: tiếp xúc rơ le, dây dẫn,

kiểm tra mô tơ điều khiển trung tâm

Sự cố trao đổi tín hiệu

Kiểm tra trao đổi tín hiệu bên ngoài và bên trong

Kiểm tra các điều kiện ban đầu (các van ở chế độ điều khiển từ xa, các bơm rửa lọc và máy thổi khí ở chế độ điều khiển từ xa)… Khóa liên động nào

đó không ở vị trí đúng

Kiểm tra khóa liên động đối với các chương trình, phép đo và vị trí khác

Tín hiệu từ van hoặc thiết bị quay

Kiểm tra tất cả các phần vừa nêu

Sự cố ở van Kiểm tra van liên quan

Sự cố thiết bị đo Kiểm tra thiết bị đo

Sự cố chương trình Kiểm tra lựa chọ trước, điều khiển và

PLC Một máy

bơm nào đó

chạy không

có nước

Sự cố van Kiểm tra van liên quan

Sự cố thiết bị đo Kiểm tra thiết bị đo

Sự cố chương trình Kiểm tra lựa chọn trước, điều khiển và

PLC Báo động

Báo động khí

Clo bị rò rỉ,

thoát ra ngoài

Khí Clo thoát ra ngoài

Đeo mặt nạ vào và thực hiện đóng cả hai thùng Clo, dùng Amonium để phát hiện rò

rỉ, làm kín chỗ rò rỉ Clo thoát ra ngoài

Bộ phận lọc hấp thụ khí Clo bị quá tải

Đóng cả hai thùng Clo lại Thay đổi bộ lọc hấp thụ khí

Tuyến ống dẫn truyền từ trạm bơm nước thô về nhà máy nước Các thông số công nghệ, mức nước, lưu lượng, áp lực, tình trạng hoạt động của các thiết bị, các thông số giám sát

Nhà máy xử lý nước, bể trộn, bể lắng, bể lọc, trạm bơm Bơm, van, máy nén khí, định lượng hóa chất, độ đục, hàm lượng cặn, độ PH, lưu lượng, áp lực, mức nước, dòng điện, điện áp, tần số, trạng thái hoạt động ( chạy, dừng, sự cố) các thông số điều khiển

Mạng lưới truyền dẫn nước sạch: mạng lưới, lưu lượng, áp lực, các van điện( tại các nút) các thông số giám sát

Truyền dẫn thông tin Truyền thông số khảo sát từ các vị trí thực hiện về bàn điều khiển cục bộ và tới

cơ cấu chấp hành

* Từ phân tích công nghệ giám sát và điều khiển nhà máy sản xuất nước sinh hoạt ta thấy có các đặc thù:

+ Trải rộng địa lý

* Điều khiển và giám sát

+ Điều khiển cục bộ công đoạn + Giám sát vận hành hệ thống điện trạm bơm nước sạch

CHƯƠNG III: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NƯỚC 3.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH PLC

3.1.1 Điều khiển lập trình là gì?

PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller Là thiết bị điều khiển lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khển Logic thông qua một ngôn ngữ lập trình

Điều khiển lập trình PLC thực chất là một máy tính điện tử được sử dụng trong các quá trình tự động hoá trong công nghiệp

3.1.2 Ưu khuyết điểm của PLC

3.1.2.1 Ưu điểm của PLC

Thiết bị điều khiển lập trình PLC có một số ưu điểm sau:

- Chương trình PLC dễ dàng thay đổi và sửa chữa: Một khi muốn thay đổi chương trình điều khiển thì chỉ cần lập trình lại, và ngoài ra người lập trình được trang bị các công cụ phần mềm để tìm ra lỗi cả phần cứng và phần mềm, từ đó sửa chữa thay thế hay theo dõi được cả phần cứng và phần mềm dễ dàng hơn

- Các tín hiệu đưa ra từ bộ PLC có độ tin cậy cao hơn so với các tín hiệu được cấp từ bộ điều khiển bằng rơle

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình PLC dễ hiểu, dễ học

- Gọn nhẹ, dễ dàng di chuyển và lắp đặt

- bộ nhớ có dung lượng lớn, nạp và xoá dễ dàng, chứa được những chương trình phức tạp

- Độ chính xác cao, khả năng xử lý nhanh

- Hoạt động tốt và tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp được với nhiều thiết bị khác như máy tính, mạng, các thiết bị điều khiển khác

3.1.2.2 Khuyết điểm của PLC

- Do chưa được tiêu chuẩn hoá nên có nhiều công ty sản xuất PLC sử dụng nhiều loại ngôn ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất toàn cục về hợp thức hoá

- Trong các mạch điều khiển quy mô nhỏ thì giá PLC đắt hơn việc sử dụng rơle

để điều khiển

30

3.1.3 Cấu trúc của PLC

3.1.3.1 Cấu trúc chung của PLC

Hệ thống PLC thường có 5 bộ phận cơ bản: Thiết bị lập trình, bộ vi xử lý, Bộ nhớ, giao diện nhập/xuất(I/O), nguồn cung cấp

Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ:

- Bộ nhớ chỉ để đọc ROM (Read Only Memory) cung cấp dung lượng lưu trữ cho hệ điều hành và dữ liệu cố định được CPU sử dụng

- Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM (Ramden Accept Memory) dành cho chương trình của người dùng

- Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM dành cho dữ liệu Đây là nơi lưu trữ thông tin theo trạng thái của các thiết bị nhập, xuất, các giá trị của đồng hồ thời chuẩn các

bộ đếm và các thiết bị nội vi khác RAM dữ liệu đôi khi được xem là bảng dữ liệu hoặc bảng ghi Một phần của bộ nhớ này, khối địa chỉ, dành cho các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra, cùng với trạng thái của ngõ vào và ngõ ra đó Một phần dành cho dữ liệu được cài đặt trước, và một phần khác dành để lưu trữ các giá trị của bộ đếm, các giá trị của đồng hồ thời chuẩn, vv…

- Bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá và lập trình được (EPROM) Là các ROM có thể được lập trình, sau đó các chương trình này được thường trú trong ROM

Người dùng có thể thay đổi chương trình và dữ liệu trong RAM Tất cả các PLC đều có một lượng RAM nhất định để lưu chương trình do người dùng cài đặt và dữ liệu chương trình Tuy nhiên để tránh mất mát chương trình khi nguồn công suất bị ngắt, PLC sử dụng ắc quy để duy trì nội dung RAM trong một thời gian Sau khi được cài đặt vào RAM chương trình có thể được tải vào vi mạch của bộ nhớ EPROM, thường là module có khoá nối với PLC, do đó chương trình trở thành vĩnh cửu Ngoài

ra còn có các bộ đệm tạm thời lưu trữ các kênh nhập/xuất (I/O)

Dung lượng lưu trữ của bộ nhớ được xác định bằng số lượng từ nhị phân có thể lưu trữ được Như vậy nếu dung lượng bộ nhớ là 256 từ, bộ nhớ có thể lưu trữ 256

 8 = 2048 bit, nếu sử dụng các từ 8 bit và 256  16 = 4096 bit nếu sử dụng các từ 16 bit

32

3.1.3.2 Cấu trúc bộ nhớ của PLC

Bộ điều khiển lập trình S7 - 200 được chia thành 4 vùng nhớ Với một tụ điện

có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn bộ nhớ S7 - 200

có tính năng động cao, đọc và ghi trong phạm vi toàn vùng loại trừ các bít nhớ đặc biệt SM (Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc

 Vùng chương trình: Là vùng bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh

chương trình vùng này thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được.

 Vùng tham số: Là vùng lưu giữ các tham số như: từ khoá, địa chỉ trạm…cũng

giống như vùng chương trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được.

 Vùng dữ liệu: Là vùng nhớ động được sử dụng để cất các dữ liệu của chương

trình bao gồm các kết quả các phép tính, nó được truy cập theo từng bít từng byte, vùng này được chia thành những vùng nhớ với các công dụng khác nhau.

Hình 3.2 Cấu trúc bộ nhớ RAM, EPPROM

Vùng I (Input image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte I (đọc/ghi):