Nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động trong xử lý nước thải công nghiệp

Nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động cho trạm xử lý nước thải công nghiệp nhằm nâng cao hiệu quả và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

• Tác giả: Ngô Văn Tình
• Người hướng dẫn: TS. Lê Xuân Rao
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điều Khiển và Tự Động Hóa
• Đề tài: Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Tự Động Trong Xử Lý Nước Thải Công Nghiệp
• Loại tài liệu: luận văn thực tập
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN CƠ BẢN CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 2. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỆN NHÀ MÁY. PHÂN TÍCH MẠC ĐIỂM TỔNG HỢP CỦA NHÀ MÁY. CHI TIẾT CÁC CƠM VẬN HÀNH THEO CÔNG NGHỆ
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG. XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHỞI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO LƯỜNG. LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUAN SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỪ TRUNG TÂM. THIẾT LẬP MẠNG PLC VÀ GIAO THỨC TRUYỀN. THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ MẠCH IN CHO CARD RS232/485. GIAO TIẾP PLC VÀ MÁY TÍNH. ỨNG DỤNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PLC. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRÊN PC TỪ TRUNG TÂM
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống điều khiển tự động trong xử lý nước thải công nghiệp

Hệ thống điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải công nghiệp. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả xử lý mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các công nghệ hiện đại như cảm biến, PLC và phần mềm giám sát được sử dụng để theo dõi và điều chỉnh các thông số trong quá trình xử lý nước thải.

1.1. Khái niệm về hệ thống điều khiển tự động

Hệ thống điều khiển tự động là một tập hợp các thiết bị và phần mềm được sử dụng để giám sát và điều chỉnh quy trình xử lý nước thải. Nó bao gồm các cảm biến, bộ điều khiển và giao diện người dùng.

1.2. Lợi ích của việc áp dụng công nghệ tự động hóa

Việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong xử lý nước thải mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí vận hành, tăng cường độ chính xác trong việc giám sát và điều chỉnh quy trình, và cải thiện chất lượng nước thải đầu ra.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý nước thải công nghiệp

Xử lý nước thải công nghiệp gặp nhiều thách thức như ô nhiễm hóa học, sự biến đổi của lưu lượng nước thải và yêu cầu về chất lượng nước thải đầu ra. Những vấn đề này đòi hỏi các giải pháp hiệu quả và bền vững để đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường.

2.1. Ô nhiễm hóa học trong nước thải

Nước thải công nghiệp thường chứa nhiều chất ô nhiễm hóa học, gây khó khăn trong việc xử lý. Các chất này có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường nếu không được xử lý đúng cách.

2.2. Biến đổi lưu lượng nước thải

Lưu lượng nước thải có thể thay đổi theo thời gian, gây khó khăn trong việc thiết kế và vận hành hệ thống xử lý. Việc điều chỉnh hệ thống để đáp ứng với biến đổi này là một thách thức lớn.

III. Phương pháp xử lý nước thải công nghiệp hiệu quả

Có nhiều phương pháp xử lý nước thải công nghiệp, bao gồm xử lý sinh học, hóa học và vật lý. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào tính chất của nước thải.

3.1. Xử lý sinh học trong nước thải

Xử lý sinh học là phương pháp sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Phương pháp này thường được áp dụng cho nước thải có nồng độ ô nhiễm cao.

3.2. Xử lý hóa học và vật lý

Xử lý hóa học và vật lý bao gồm các phương pháp như lắng, lọc và sử dụng hóa chất để loại bỏ các chất ô nhiễm. Những phương pháp này thường được sử dụng kết hợp với xử lý sinh học để đạt hiệu quả cao nhất.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điều khiển tự động trong xử lý nước thải

Hệ thống điều khiển tự động đã được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước thải công nghiệp. Các ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện hiệu quả xử lý mà còn giảm thiểu chi phí vận hành.

4.1. Các dự án thành công trong xử lý nước thải

Nhiều dự án xử lý nước thải công nghiệp đã thành công nhờ vào việc áp dụng hệ thống điều khiển tự động. Những dự án này đã chứng minh được tính hiệu quả và khả năng tiết kiệm chi phí.

4.2. Kết quả nghiên cứu và phân tích dữ liệu

Các nghiên cứu cho thấy việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong xử lý nước thải đã giúp cải thiện đáng kể chất lượng nước thải đầu ra và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống điều khiển tự động trong xử lý nước thải

Hệ thống điều khiển tự động trong xử lý nước thải công nghiệp đang ngày càng trở nên quan trọng. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến trong việc quản lý và xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ

Công nghệ điều khiển tự động đang phát triển nhanh chóng với sự xuất hiện của các giải pháp mới như IoT và AI, giúp tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải.

5.2. Tầm quan trọng của bảo vệ môi trường

Việc áp dụng hệ thống điều khiển tự động không chỉ giúp cải thiện hiệu quả xử lý nước thải mà còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: Tng quan công ngh và tính toán cơ bn ca nhà máy x lý nưc thi. Chương II: Trang b h thng in nhà máy. Chương III: Mô hình iu khin, thit b o lưng trong nhà máy. Chương IV: Xây dng h thng phn mm giám sát và iu khin ti trung tâm.

Trong lun văn này em ã thit k ch to b chuyn i RS232/485  phc v ghép ni truyn thông, thit b iu khin lôgíc S7- 200, xây dng giao din trên Trang s: 6 máy tính bng môi trưng Visual Basic, lp trình cho PLC bng phn mm Simantic V3. Trong thi gian nghiên cu, em ã nhn ưc s giúp , ch bo tn tình ca TS. Lê Xuân Rao và các thy cô giáo b môn t ng hoá, iu khin t ng, em ã tip thu thêm nhiu kin thc mi và hoàn thin bn lun văn này. Em xin chân thành cm ơn s ch bo, giúp  vô cùng quý báu ó.

Do trình kin thc bn thân còn hn ch, thi gian nghiên cu hn hp và khi lưng công vic là rt ln nên vic hoàn thành lun văn còn nhiu thiu xót và hn ch, em rt mong nhn ưc s ch bo, nhng ý kin óng góp ca các thy cô và các bn ng nghip  kt qu nghiên cu ca em tin gn hơn ti ích hoàn thin. Hà N i ngày 16 tháng 11 năm 2008 Hc viên: gô Văn Tnh Trang s: 7 CHƯƠG 1: TG QUA CÔG GH VÀ TÍH TOÁ CƠ B CA HÀ MÁY X LÝ ƯC THI. GII THIU CHUG V HÀ MÁY X LÝ ƯC THI 1. Gii thiu chung N hà máy x lý nưc thi ưc thit k  x lý lưu lưng nưc thi 38,000m3/ngày êm, lưu lưng này chưa tính n hiu ng thm.

Sau khi hoàn thành xây dng và  giai on u, tng lưu lưng nưc thi thc t ưc ưa vào x lý s vào khong 4,000m3/ngày êm. Con s này ã ưc tính ti trong quá trình thit k xây dng, vn hành và h thng iu khin nhm m bo N hà máy s vn hành có hiu qu vi lưu lưng x lý thp, ng thi m bo không có phn nào trong toàn b nhà máy không ưc s dng trong mt thi gian quá dài hay b xung cp cht lưng trong quá trình s dng. N hà máy x lý nưc thi ưc thit k  x lý nưc thi t khu vc D án, nưc sau x lý t tiêu chuNn x thi loi A ( Tiêu chuNn Vit N am TCVN 5945- 1995) như phn dưi ây: N gun nưc thi n: N ưc thi t khu vc Bc Thăng Long N ưc thi ch yu là nưc thi sinh hot, mt phn là nưc thi công nghip. Công sut x lý ca nhà máy: Lưu lưng nưc thi: 38,000m3/ngày êm (không bao gm nưc do hiu ng thm).

Lưu lưng ngày: 42,000m3/ngày êm (bao gm 4,000m3/ngày êm do hiu ng thm) H s gi cao im: 2-2.1:Cht lưng nưc vào và ra Thông s ơn v Dòng vào Dòng ra N hit  - <40 - Trang s: 8 Ph - 6-9 6-9 BOD5 mg/1 <240 20 SS mg/1 <200 50 COD mg/1 <350 50 N itơ mg/1 <40 30 Pht pho mg/1 <5 4 6 9 Coliform N o/100ml 10 -10 5000 Ghi chú a. Cht lưng nưc dòng ra sau x lý tha mãn Tiêu chuNn TCVN 5495-1995: Tiêu chuNn thi loi A. Các tiêu chí cht lưng nưc thi u vào ưc nêu trong Tiêu chuNn TCVN 5495-1995 nhưng không  cp n trong Tài liu này ưc gi thit là bng hoc thp hơn mc yêu cu. Mô t quy trình công ngh chính Công trình tip nhn nưc thi: N găn tách cn, tách rác và bơm nâng Công trình x lý nưc thi: Quy trình bùn hot tính gm lng sơ cp, b phn ng sinh hc (K khi/hiu khí), lng cui, kh trùng (Ghi chú: Vi quy trình công ngh này, s dng t “B phn ng sinh hc” phù hp hơn là “B hiu khí”.

Trong tài liu này, khái nim “B phn ng sinh hc” ưc s dng thay th cho khái nim “B hiu khí”). Công trình x lý bùn: N én bùn cơ khí và tách nưc (kt hp trong mt thit b) 1. guyên tc thit k • Hai dòng x lý nưc thi chính (Khu vc phía Bc và khu phía N am) • Sáu dòng x lý con  gii quyt tình trng bin ng lưu lưng dòng nươc thi n • Quy trình K khí/Hiu khí kt hp  ngăn nga hin tưng ni bùn bt và x lý pht pho Trang s: 9 • Tái s dng mt phn nưc thi ã qua x lý  dùng làm nưc công ngh • B trí h thng kh mùi 1. Khái quát v các tiêu chun thit k và máy móc thit b chính 1.

Công trình tip nhn dòng nưc thi vào (N găn tách cn, H thng bơm nâng) Ti lưng b mt ca nưc; 1,800m3/ngày êm (tính cho lưu lưng gi ln nht) S lưng ngăn tách cn:3) 1. Công trình x lý nưc thi (H thng x lý nưc thi, H thng kh trùng) Ti lưng b mt ca nưc ti B lng sơ cp: 50m/ngày êm (tính cho lưu lưng ngày) Thi gian lưu thu thc ti B phn ng sinh hc (B hiu khí): 8h (khu K khí 1.5h + Khu hiu khí 6.5h) Ti lưng b mt ca nưc ti B lng cui: 25m/ngày êm S dòng x lý: 6 Thi gian lưu thu ti B kh trùng: 15 phút S lưng dòng x lý: 2 Ghi chú: Tt c các ti lưng này ưc tính toán căn c trên lưu lưng ngày S lưng B kh trùng: 1 1. Công trình x lý bùn (H thng x lý bùn, H thng cha bùn) N én bùn và tách nưc: Tách nưc s dng máy ép bùn băng ti (kt hp vi nén bùn) Ti trng rn: 200kg bùn khô/m/h Trang s: 10 Khu cha bùn: bùn sau khi tách nưc ưc cha trong sân cha bùn Yêu cu vn hành: 24h/ngày (làm vic liên tc) S lưng Thit b tách nưc bùn/nén bùn: 2 b (trong ó 1 b là d phòng) 1. H thng cp nưc (H thng cp nưc) Công sut ca h thng cp nưc: 15m3/ngày  dùng cho 33 ngưi/ngày S lưng ging khai thác nưc ngm: 1 Quy trình x lý: lc nhanh vi lp vt liu bc là cát mangan 1.

H thng kh mùi (Thit b kh mùi) Công sut h thng kh mùi: 50m3/phút S lưng Tháp x lý mùi dùng hoá cht: 1 1. Mô t các công trình x lý 1. Công trình tip nhn dòng nưc thi vào (N găn tách cn, H thng bơm nâng) Công trình tip nhn dòng nưc thi vào gm ba ngăn tách cn, ba song chc rác thô và ba song chn rác tinh. Rác kích thưc ln ưc loi b bng song chn rác th công.

Cn lng ng trong các h thu s ưc ưa ra ngoài bng các bơm cát và ưc phân tách ti máy tách cn. Rác nh ưc loi b bng song chn rác có b cào rác và chuyn rác bng băng ti t ng. Rác và cn ưc cha trong các thùng cha và ưc ưa lên xe ti thu gom bng h thng cu palăng. Có tng cng bn bơm nâng (bơm chuyn bc) trong tách cn.

Hai bơm có ng cơ có th thay i tc  và hai bơm còn li có ng cơ không thay i tc . Vic kt hp s lưng bơm làm vic và iu chnh tc d các bơm có ng cơ Trang s: 11 có tc  thay i s m bo quy trình vn hành linh hot nhm duy trì mc nưc ti thích hp ti tách ngăn cn. Công trình x lý nưc thi (H thng x lý nưc thi, H thng kh trùng) Căn c vào yêu cu v cht lưng nưc sau x lý và quy trình công ngh la chn, mc ích chính ca dây chuyn là x lý BOD5, SS và COD. Các ch tiêu N itơ (30mg/l) và Pht pho (4mg/l) ti dòng sau x lý t ưc nh quá trình bùn dư ưc ưc hút ra t dây chuyn x lý nưc thi, vì trong bùn dư có cha mt t l phn trăm nht nh hai ch tiêu này (N itơ: xp x 5%, Pht pho: xp x 1%).

Quy trình công ngh bùn hot tính thông thưng hoàn toàn áp ng ưc mc tiêu x lý trên.  tăng cưng kh năng lng ca bùn (hay nói cách khác là ngăn nga hin tưng bùn ni bt) trong b lng cui, trong nhà máy áp dng công ngh A/O. Khu vc u tiên ca b x lý sinh hc là khu k khí nhm hn ch s phát trin ca các vi khuNn dng si. Ba khu tip theo là ba khu hiu khí s oxi hoá các hp cht hu cơ.

Ch tiêu COD dòng ra (50mg/l) s t ưc vi gi thit là phn ln các cht COD u có kh năng phân hu sinh hc. Thông tin v dòng nưc thi vào không có t l hoà trn gia nưc thi sinh hot và nưc thi công nghip và yêu cu công ngh áp dng là quy trình bùn hot tính thông thưng. Vic la chn công ngh x lý COD t nưc thi công nghip căn c vào ti lưng cht ô nhim thc t và thành phn cht ô nhim hoá hc có trong nưc thi. Công ngh x lý các cht hoá hc không có kh năng phân hu sinh hc có trong nưc thi công nghip không ưc tính n tron Thit k ca N hà máy x lý này.

Trang s: 12 Vic kim tra ch tiêu BOD5 ưc tin hành có b sung cht c ch quá trình nitơ hoá (CBOD5). ây là phương pháp thông thưng  kim tra cht lưng dòng nưc sau x lý ti M (Các phương pháp tiêu chuNn kim tra nưc và nưc thi; APHA 1995), ti Châu Âu (EU water directive;91/271/EEC) và ti N ht Bn. Phương pháp này ưc s dng nhm hn ch nh hưng ca nitơ hoá lên kt qu phân tích BOD, vì quá trình này có th làm tăng gp ôi (hoc hơn na) giá tr BOD5 do các cht ô nhim hu cơ còn li trong dòng ra sau x lý. Hiu qu x lý pht pho ưc tăng lên bng cách b sung thêm hóa cht x lý (FeC13) vào nưc thi.

H thng x lý nưc thi gm hai dòng chính và mi dòng này li ưc chia làm ba dòng nh. N hư vy, có tng cng là 6 dòng x lý nưc (có 6 b lng sơ cp, 6 b phn ng sinh hc và 6 b lng cui) Lưu lưng nưc thi vào nhà máy  giai on u là 4,000m3/ngày êm, lưu lưng này có th x lý vi mt ơn nguyên dòng (công sut x lý ca mt ơn nguyên dòng là xp x 6,300m3/ngày êm) và sáu ơn nguyên dòng x lý hoàn toàn có th áp ng ưc s bin ng v lưu lưng ca dòng nưc thi vào nhà máy.