Luận văn: Thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải công ty TNHH Fujixerox Hải Phòng

Thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải tại Fujixerox Hải Phòng là một nhiệm vụ quan trọng nhằm… 46 trang · Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng · 2018.

• Tác giả: Hoàng Duy Hùng
• Người hướng dẫn: Th.S. Đỗ Thị Hồng Lý
• Trường học: Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Điện Cho Khu Xử Lý Nước Thải Tại Fujixerox Hải Phòng
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. GIỚI THIỆU CÔNG TY TNHH FUJI-XEROX HẢI PHÒNG
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.2. CÁC PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY
• 2. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY
• 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 2.2. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
• 2.3. THIẾT KẾ MẠCH
• 2.4. TÍNH TOÁN CHI PHÍ
• 3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC
• 3.1. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• 3.2. NHỮNG HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY
• 3.3. CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải Fujixerox Hải Phòng

Thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải tại Fujixerox Hải Phòng là một nhiệm vụ quan trọng nhằm đảm bảo hoạt động hiệu quả và bền vững của hệ thống xử lý nước thải. Hệ thống này không chỉ đáp ứng yêu cầu về tiêu chuẩn môi trường mà còn tối ưu hóa chi phí vận hành. Việc thiết kế hệ thống điện cần phải xem xét nhiều yếu tố như công suất, loại thiết bị, và quy trình xử lý nước thải.

1.1. Giới thiệu về khu xử lý nước thải tại Fujixerox Hải Phòng

Khu xử lý nước thải của Fujixerox Hải Phòng được thiết kế với công nghệ hiện đại, sử dụng phương pháp xử lý vi sinh với bùn hoạt tính. Hệ thống này có khả năng xử lý lượng nước thải lớn, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A.

1.2. Tầm quan trọng của hệ thống điện trong xử lý nước thải

Hệ thống điện đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị xử lý nước thải. Việc thiết kế hệ thống điện phải đảm bảo tính ổn định và an toàn, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của các thiết bị.

II. Các thách thức trong thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải

Thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải tại Fujixerox Hải Phòng đối mặt với nhiều thách thức. Những thách thức này bao gồm việc lựa chọn thiết bị phù hợp, tính toán công suất điện cần thiết, và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.

2.1. Lựa chọn thiết bị điện phù hợp

Việc lựa chọn thiết bị điện cần phải dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu cụ thể của hệ thống xử lý nước thải. Các thiết bị như bơm, máy thổi khí, và hệ thống điều khiển phải được chọn lựa kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

2.2. Tính toán công suất điện cho hệ thống

Công suất điện cần thiết cho hệ thống phải được tính toán chính xác để đảm bảo cung cấp đủ năng lượng cho các thiết bị hoạt động liên tục. Việc này bao gồm việc xác định lưu lượng nước thải và các thông số kỹ thuật của thiết bị.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải

Phương pháp thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải tại Fujixerox Hải Phòng bao gồm nhiều bước quan trọng. Các bước này giúp đảm bảo rằng hệ thống điện được thiết kế một cách hiệu quả và an toàn.

3.1. Phân tích yêu cầu và điều kiện thiết kế

Trước khi bắt đầu thiết kế, cần phân tích các yêu cầu cụ thể của hệ thống xử lý nước thải. Điều này bao gồm việc xác định công suất cần thiết và các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan.

3.2. Tính toán và lựa chọn thiết bị điện

Sau khi phân tích yêu cầu, bước tiếp theo là tính toán và lựa chọn các thiết bị điện phù hợp. Các thiết bị này phải đáp ứng được yêu cầu về công suất và hiệu suất hoạt động.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điện trong xử lý nước thải

Hệ thống điện được thiết kế cho khu xử lý nước thải tại Fujixerox Hải Phòng đã được áp dụng thành công trong thực tiễn. Hệ thống này không chỉ giúp xử lý nước thải hiệu quả mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường.

4.1. Kết quả đạt được từ hệ thống xử lý nước thải

Hệ thống xử lý nước thải đã đạt được kết quả tốt với chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A. Điều này chứng tỏ hiệu quả của thiết kế hệ thống điện trong việc hỗ trợ quá trình xử lý nước thải.

4.2. Những cải tiến trong quy trình xử lý

Quy trình xử lý nước thải đã được cải tiến nhờ vào việc áp dụng công nghệ mới và thiết kế hệ thống điện hợp lý. Những cải tiến này giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí vận hành.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của hệ thống điện trong xử lý nước thải

Kết luận về thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải tại Fujixerox Hải Phòng cho thấy rằng việc đầu tư vào công nghệ và thiết kế hợp lý là rất cần thiết. Triển vọng tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho môi trường và cộng đồng.

5.1. Tầm quan trọng của việc duy trì và nâng cấp hệ thống

Việc duy trì và nâng cấp hệ thống điện là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả của khu xử lý nước thải. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước đầu ra mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

5.2. Hướng phát triển bền vững cho hệ thống xử lý nước thải

Hướng phát triển bền vững cho hệ thống xử lý nước thải tại Fujixerox Hải Phòng sẽ bao gồm việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình xử lý. Điều này sẽ giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, sự phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp tại thành phố Hải Phòng (như Nomura, Tràng Duệ, Đình Vũ và đặc biệt là Khu công nghiệp VSIP Hải Phòng) kéo theo lượng chất thải và nước thải công nghiệp ngày càng gia tăng. Mặc dù Khu công nghiệp VSIP đã vận hành trạm xử lý nước thải tập trung với công suất 4.500 $\text{m}^3$/ngày đêm, việc chỉ dựa vào hạ tầng dùng chung không bảo đảm xử lý triệt để nguy cơ quá tải môi trường. Quy chế quản lý yêu cầu từng doanh nghiệp thứ cấp phải chủ động xử lý nước thải phát sinh từ quy trình sản xuất đạt chuẩn trước khi đấu nối vào hệ thống thu gom chung.

Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng là doanh nghiệp 100% vốn đầu tư Nhật Bản, đặt cơ sở tại số 1, đường số 9, Khu đô thị, công nghiệp và dịch vụ VSIP Hải Phòng (xã An Lư, huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng). Trước yêu cầu mở rộng sản xuất với việc triển khai xây dựng Nhà máy số 2, công ty yêu cầu thiết kế hệ thống xử lý nước thải riêng biệt nhằm bảo đảm nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột A theo quy chuẩn tiếp nhận của KCN VSIP. Để hiện thực hóa quy trình công nghệ xử lý sinh học hiếu khí, việc xây dựng và tính toán một hệ thống cung cấp điện, phân phối động lực và tự động hóa điều khiển cho các cụm thiết bị chấp hành (bơm nước thải, máy thổi khí, máy khuấy, bơm định lượng hóa chất, động cơ gạt bùn) là yêu cầu kỹ thuật bắt buộc.

Đồ án tốt nghiệp đại học ngành Điện Tự Động Công Nghiệp của sinh viên Hoàng Duy Hùng, dưới sự hướng dẫn của Th.S Đỗ Thị Hồng Lý (Trường Đại học Dân lập Hải Phòng, năm 2018), tập trung giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Khảo sát tổng quan quy mô hoạt động, cơ cấu phụ tải điện của Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng và các điều kiện vận hành thực tế tại KCN VSIP.
2. Nghiên cứu quy trình công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank) và xác định các yêu cầu kỹ thuật đối với từng bể chức năng.
3. Tính toán công suất, lưu lượng và lựa chọn các thiết bị động lực (bơm nước thải, máy thổi khí, máy khuấy chìm, bơm bùn, động cơ cào bùn, bơm định lượng hóa chất nuôi vi sinh và điều chỉnh pH).
4. Thiết kế hệ thống điện bao gồm sơ đồ mạch động lực, mạch điều khiển bảo vệ tự động hóa và phương án bố trí mặt bằng tủ điện điều khiển.
5. Lập dự toán chi phí bóc tách vật tư, thiết bị điện cho toàn bộ hệ thống xử lý nước thải.
6. Đánh giá chất lượng nước thải đầu ra dựa trên kết quả quan trắc thực tế, chỉ ra các hạn chế trong vận hành và đề xuất giải pháp kỹ thuật cải tiến.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống cung cấp điện và mạch điều khiển tự động cho trạm xử lý nước thải. Phạm vi nghiên cứu về không gian được xác định tại Nhà máy số 2 thuộc Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng, KCN VSIP Hải Phòng; phạm vi về thời gian và dữ liệu thực hiện hoàn thành vào tháng 08 năm 2018.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy sử dụng công nghệ xử lý sinh học bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank). Đây là phương pháp dựa trên hoạt động phân giải chất hữu cơ của các vi sinh vật hiếu khí lơ lửng, giúp chuyển hóa các chất ô nhiễm carbon, nitơ và phospho thành sinh khối, nước và các hợp chất vô cơ bền vững.

Phương pháp nghiên cứu trong đồ án là phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật công nghiệp, kết hợp khảo sát phụ tải thực tế và tổng hợp dữ liệu tiêu chuẩn quy chuẩn ngành:

• Khung quy chuẩn và tài liệu tham khảo kỹ thuật: Đồ án áp dụng các tiêu chuẩn xây dựng và quy chuẩn môi trường chuyên ngành gồm TCXD-51-2008, TCVN 7957-2008 ("Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình"), kết hợp tài liệu lý thuyết về tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải của Trịnh Xuân Lai (2000), xử lý nước thải đô thị của Trần Đức Hạ (2006), cùng các giáo trình công nghệ xử lý nước thải sinh học của Lương Đức Phẩm (2003) và Nguyễn Xuân Phước (2007).
• Nguồn dữ liệu đầu vào: Dữ liệu kỹ thuật do Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng cung cấp, bao gồm biểu đồ thời gian làm việc của nhà máy (12 giờ/ngày), lưu lượng nước thải cực đại cần xử lý $Q_{\text{max}} = 480\text{ m}^3/\text{ngày}$ (tương đương lưu lượng giờ yêu cầu thiết kế khoảng $40\text{ m}^3/\text{h}$), và bảng chỉ tiêu nồng độ chất ô nhiễm đầu vào so với tiêu chuẩn tiếp nhận của KCN VSIP Hải Phòng.

STT	Chỉ tiêu thông số	Đơn vị	Tiêu chuẩn nước đầu vào	Tiêu chuẩn nước đầu ra VSIP
1	pH	-	6 – 8	6 – 9
2	BOD	mg/l	$\le 300$	$\le 400$
3	COD	mg/l	$\le 364$	$\le 600$
4	SS (Chất rắn lơ lửng)	mg/l	$\le 200$	$\le 400$
5	T-N (Tổng Nitơ)	mg/l	$\le 100$	$\le 12$
6	T-P (Tổng Phospho)	mg/l	$\le 9$	$\le 5$
7	$\text{NH}_3\text{-N}$ (Amoni)	mg/l	$\le 100$	$\le 4$
8	Dầu mỡ thực vật	mg/l	$\le 50$	$\le 5$
9	Coliform	MPN/100ml	-	$\le 5.000$

• Phương pháp tính toán thủy lực và công suất động cơ:
  • Công suất thủy lực của bơm chất lỏng xác định qua lưu lượng $Q$, cột áp $H$, khối lượng riêng của nước $\rho = 1000\text{ kg/m}^3$ và hiệu suất bơm $\eta$: $$P = \frac{\rho \cdot g \cdot Q \cdot H}{1000 \cdot \eta}$$
  • Năng lượng khuấy trộn truyền vào chất lỏng trong bể sinh học xác định qua gradien vận tốc $G$, thể tích bể $V$ và độ nhớt động lực học của môi trường $\mu$: $$P = G^2 \cdot V \cdot \mu$$
  • Tính toán công suất máy nén/thổi khí nuôi vi sinh dựa trên công thức nén khí đoạn nhiệt, phụ thuộc lưu lượng khí yêu cầu $Q_{\text{khí}} = 650\text{ m}^3/\text{h}$, áp suất tuyệt đối đầu vào $P_1 = 1\text{ atm}$, áp suất đầu ra $P_2 = 1{,}7\text{ atm}$, nhiệt độ khí vào $T_1 = 298\text{ K}$, hằng số khí $R$ và hiệu suất máy $e = 0{,}8$.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

1. Kiến trúc công nghệ và quy mô các bể xử lý

Hệ thống xử lý nước thải được bố trí tuần hoàn khép kín gồm các đơn nguyên công trình với kích thước và nhiệm vụ chuyên biệt:

• Bể đầu vào (Hố thu gom): Tiếp nhận nước thải sinh hoạt và sản xuất, có vai trò dự trữ và điều hòa nước thải khi hệ thống dừng bảo trì; trang bị cụm bơm chìm nước thải.
• Bể khử nitơ số 1 ($75\text{ m}^3$, kích thước $5250 \times 5200 \times 4400\text{ mm}$): Phân giải hợp chất nitơ hữu cơ và vô cơ nồng độ cao nhờ bùn vi sinh thiếu khí kết hợp bổ sung nguồn carbon (Methanol) qua bơm định lượng lưu lượng $160\text{ ml/phút}$ ($2{,}67\text{ ml/s}$) và máy khuấy chìm.
• Bể nitrat hóa và bể sục khí re-aeration ($25\text{ m}^3$, kích thước $2050 \times 3300 \times 4400\text{ mm}$): Cung cấp oxy hòa tan nuôi dưỡng bùn hoạt tính hiếu khí qua hệ thống phân phối khí đáy bể từ máy thổi khí; điều chỉnh ổn định nồng độ pH thông qua bơm định lượng dung dịch kiềm NaOH lưu lượng $80\text{ ml/phút}$.
• Bể khử nitơ số 2 ($36\text{ m}^3$, kích thước $2050 \times 4000 \times 4400\text{ mm}$): Tiếp tục khử triệt để nitrat còn dư trước khi sang giai đoạn lắng; định lượng bổ sung Methanol với lưu lượng $80\text{ ml/phút}$ cùng máy khuấy chìm hỗ trợ.
• Bể lắng: Tiếp nhận hỗn hợp bùn nước từ bể sục khí, thực hiện quá trình lắng trọng lực tách pha. Nước trong tràn sang bể khử trùng; bùn lắng đáy bể được gom bằng cầu gạt bùn và hút tuần hoàn về bể khử nitơ 1 hoặc xả định kỳ sang bể chứa bùn bằng bơm bùn.
• Bể khử trùng ($26\text{ m}^3$, kích thước $3200 \times 2300 \times 4400\text{ mm}$): Châm hóa chất $\text{NaOCl}$ (Javen) bằng bơm định lượng lưu lượng $50\text{ ml/phút}$ nhằm tiêu diệt vi khuẩn Coliform.
• Bể chứa nước ra ($8\text{ m}^3$, kích thước $1500 \times 2300 \times 4400\text{ mm}$): Chứa nước thành phẩm đạt loại A tự chảy theo đường ống xả vào mạng lưới thoát nước của KCN VSIP.
• Bể chứa bùn ($40\text{ m}^3$, kích thước $5250 \times 2100 \times 4400\text{ mm}$): Lưu trữ bùn dư trước khi hút vận chuyển bằng xe chuyên dụng.

2. Lựa chọn thiết bị động lực và thiết bị đo kiểm

Dựa trên các phương trình tính toán thủy lực và công nghệ, tác giả đã tính chọn hệ thống thiết bị cơ điện:

Hạng mục công trình	Thiết bị lựa chọn	Mã hiệu/Quy cách	Thông số kỹ thuật	Số lượng
Bể đầu vào	Bơm nước thải chìm	50PU-2.75	Công suất $0{,}75\text{ kW}$	02 (chạy luân phiên)
Bể khử nitơ số 1	Bơm khuấy chìm	MR-22-4D	Công suất $2{,}2\text{ kW}$	01
	Bơm hóa chất Methanol	C600P	Công suất $45\text{ W}$, chỉnh lưu lượng	01
Bể nitrat hóa & sục khí	Máy thổi khí	Long Tech LT-100	Công suất $11\text{ kW}$, lưu lượng $650\text{ m}^3/\text{h}$	02 (1 chạy 1 nghỉ)
	Bơm tuần hoàn	80PU-2	Công suất $2{,}2\text{ kW}$	01
	Bơm hóa chất NaOH	C600P	Công suất $45\text{ W}$	01
Bể khử nitơ số 2	Bơm khuấy chìm	MR-7-4D	Công suất $0{,}75\text{ kW}$	01
	Bơm hóa chất Methanol	C600P	Công suất $45\text{ W}$	01
Bể lắng	Động cơ cánh gạt bùn	Kèm hộp giảm tốc	Công suất $0{,}13\text{ kW}$, cánh gạt $L = 90% D$	01
	Bơm bùn đáy	150 SQPB EBARA	Công suất $0{,}75\text{ kW}$, lưu lượng $40\text{ m}^3/\text{h}$	01
Bể khử trùng	Bơm định lượng Javen	C600P	Công suất $45\text{ W}$	01

3. Thiết kế mạch động lực, mạch điều khiển và logic liên động

Hệ thống điện được phân phối từ nguồn hạ thế công nghiệp, sử dụng aptomat khối MCCB 100A tổng kết hợp thiết bị chống dòng rò ELCB 100A, cùng hệ thống biến dòng đo lường CT-35 đưa tín hiệu về đồng hồ đo vôn và ampe mặt tủ:

• Phân phối mạch động lực:
  • Động cơ 3 pha công suất lớn (máy thổi khí $11\text{ kW}$, bơm tuần hoàn $2{,}2\text{ kW}$, bơm khuấy $2{,}2\text{ kW}$): Bảo vệ ngắn mạch bằng aptomat tép LS 3P (dòng định mức 10A, 440V), điều khiển đóng cắt bằng Contactor LS 3P (dòng MC22b hoặc MC9b), bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt LS MT-32 với các dải chỉnh định tương ứng ($18\sim 25\text{A}$ cho máy thổi khí, $4\sim 6\text{A}$ cho bơm tuần hoàn, $2{,}4\text{A}$ cho bơm khuấy).
  • Động cơ công suất nhỏ và bơm hóa chất 1 pha ($45\text{ W}$): Sử dụng thiết bị bảo vệ chống dòng rò và quá tải chuyên biệt RCBO Mitsubishi 2P 16A kết hợp khởi động từ MC9b và rơ le nhiệt dải thấp ($1{,}5\text{A}$ và $0{,}63\sim 1\text{A}$).
• Nguyên lý và thuật toán điều khiển tự động:
  • Bơm nước thải đầu vào: Hoạt động phụ thuộc vào 4 mức công tắc phao đo mức trong hố thu. Mực nước ở mức Thấp Thấp (LL) hoặc dưới mức Thấp (L): ngắt toàn bộ bơm tránh chạy khô; mực nước giữa mức Thấp (L) và Cao (H): kích hoạt 1 bơm vận hành; mực nước vượt ngưỡng Cao Cao (HH): kích hoạt đồng thời cả 2 bơm để giải tỏa lưu lượng. Hai bơm được đảo chiều làm việc tự động bằng rơ le lật Omron G4Q-2125 nhằm cân bằng thời gian vận hành cơ học.
  • Máy thổi khí hiếu khí: Hai máy thổi khí $11\text{ kW}$ vận hành theo chu kỳ luân phiên (1 chạy, 1 nghỉ) điều chỉnh được thời gian chuyển đổi, bảo đảm cung cấp oxy liên tục cho bể Aerotank mà không gây quá nhiệt cơ khí.
  • Bơm tuần hoàn nước và bơm bùn: Hoạt động liên tục cả trong thời gian nhà máy không xả thải nhằm duy trì sự sống của chủng vi sinh, chỉ dừng khi tiến hành đại tu hoặc bảo dưỡng hệ thống.
  • Bơm hóa chất Methanol: Được khóa liên động trực tiếp với bơm nước thải bể gom; chỉ cấp hóa chất dinh dưỡng vào bể khử nitơ khi có dòng nước thải mới được bơm vào hệ thống.
  • Bơm định lượng kiềm NaOH: Vận hành dựa trên tín hiệu liên động kép giữa trạng thái bơm nước thải đầu vào và đầu đo pH liên tục đặt tại bể nitrat hóa. Khi bơm nước thải đang chạy đồng thời giá trị đo $\text{pH} < 6{,}5$, bơm NaOH tự động chạy để trung hòa; khi nồng độ đạt ngưỡng $\text{pH} > 6{,}8$ hoặc khi bơm nước thải dừng, bơm NaOH lập tức ngắt.
  • Tín hiệu cảnh báo sự cố: Mọi thiết bị động cơ khi gặp hiện tượng quá tải khiến rơ le nhiệt bị tác động (trip) đều xuất tín hiệu đóng tiếp điểm phụ, kích hoạt hệ thống còi và đèn chớp cảnh báo xoay trên mặt tủ điện để nhân viên vận hành xử lý kịp thời.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng và phụ tải nhà máy

Chương này mô tả tổng quan về doanh nghiệp chủ quản: Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng, thành lập ngày 17/8/2012 với số vốn 36 triệu USD do hai tập đoàn Fuji Film Holding và Xerox Limited làm chủ đầu tư; quy mô nhân sự 3.000 người; người đại diện pháp luật là ông Kiyosawa. Doanh nghiệp chuyên chế tạo máy in Laser, máy photocopy kỹ thuật số, máy quét ảnh Laser và linh kiện phụ trợ.

Tác giả thực hiện khảo sát, thống kê toàn bộ phụ tải điện tiêu thụ trong khu phức hợp nhà xưởng nhằm xác định vị trí của trạm xử lý nước thải trong bức tranh năng lượng tổng thể:

STT	Tên nhóm phụ tải điện	Tổng công suất lắp đặt (kVA)
1	Hệ thống làm lạnh trung tâm (Chiller)	2.600
2	Hệ thống xử lý không khí (AHU - Air Handling Unit)	1.250
3	Hệ thống máy nén khí công nghiệp	450
4	Hệ thống điều hòa nhiệt độ cục bộ	800
5	Hệ thống bơm cấp nước sinh hoạt	80
6	Hệ thống bơm chữa cháy cứu hỏa	250
7	Hệ thống máy sản xuất chính (máy ép nhựa, dây chuyền)	3.000
8	Hệ thống xử lý nước thải công nghệ	40
9	Các phụ tải phụ trợ (chiếu sáng, quạt thông gió, cửa, an ninh)	500
Tổng	Tổng công suất phụ tải toàn nhà máy	8.970 kVA

Phụ tải trạm xử lý nước thải chiếm $40\text{ kVA}$, vận hành với yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt về độ tin cậy cung cấp điện để duy trì quá trình sinh hóa liên tục.

Chương 2: Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải

Chương 2 là nội dung trọng tâm của đồ án, trình bày tính toán thiết kế chi tiết:

1. Xác định thông số công nghệ: Thiết lập quy trình công nghệ xử lý sinh học qua 8 khối bể; tính toán chế độ thủy lực cho nước thải với lưu lượng định mức $480\text{ m}^3/\text{ngày}$ chia trên 12 giờ làm việc.
2. Tính toán động lực và lựa chọn thiết bị: Chi tiết hóa phương trình cơ học chất lỏng để xác định công suất trục, áp lực khí và chọn lựa chính xác mã hiệu thiết bị của các hãng Tsurumi (dòng PU), Long Tech, Ebara, LMI Milton Roy (bơm định lượng C600P).
3. Thiết kế mạch điện: Hoàn thiện sơ đồ nguyên lý mạch động lực phân phối điện 3 pha và 1 pha; xây dựng sơ đồ mạch điều khiển liên động tự động với cảm biến đo mức dạng phao, đầu dò điện cực pH, rơ le lật đảo mạch Omron G4Q-2125; thiết kế bố trí các nút ấn, đèn báo trạng thái, công tắc chuyển mạch và kích thước vỏ tủ điện công nghiệp.
4. Bóc tách khối lượng và lập bảng dự toán chi phí vật tư: Tác giả phân chia dự toán kinh tế chi tiết cho từng hạng mục công trình:

Hạng mục thiết bị theo khu vực	Chi phí cấu thành (VNĐ)
Bể thu gom đầu vào (Bơm chìm 50PU, aptomat, contactor, rơ le nhiệt, rơ le lật, cáp)	24.140.000
Bể khử nitơ số 1 (Bơm khuấy MR-22, bơm C600P, rơ le, RCBO, dây dẫn, hộp nối inox)	28.040.000
Bể nitrat hóa và sục khí (2 máy thổi khí Long Tech, bơm 80PU, bơm C600P, tủ đóng cắt)	134.750.000
Bể khử nitơ số 2 (Bơm khuấy MR-7, bơm hóa chất C600P, thiết bị đóng cắt bảo vệ)	13.140.000
Bể lắng (Hệ thống bơm cánh gạt hộp số, bơm bùn Ebara 150 SQPB, rơ le nhiệt, cáp điện)	37.580.000
Bể khử trùng (Bơm định lượng C600P, RCBO, contactor, dây cáp LS)	3.660.000
Thiết bị mặt tủ, đo lường và phụ kiện chung (Vỏ tủ, MCCB 100A, ELCB 100A, đồng hồ, CT)	16.530.000
Tổng cộng chi phí đầu tư thiết bị điện	257.840.000 VNĐ

Chương 3: Đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải và giải pháp khắc phục

Chương 3 tổng kết các kết quả vận hành thực tế của trạm xử lý nước thải thông qua phân tích mẫu nước sau khi áp dụng hệ thống điện điều khiển mới. Tác giả đối chiếu các thông số lý hóa và vi sinh với tiêu chuẩn xả thải của KCN VSIP Hải Phòng. Đồng thời, chương này chỉ ra các khâu còn hạn chế trong quy trình vận hành và đề xuất giải pháp kỹ thuật nâng cấp tự động hóa trong giai đoạn tiếp theo.

---

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kiểm định chất lượng nước sau xử lý

Kết quả phân tích mẫu quan trắc nước thải tại bể chứa đầu ra sau khi đưa hệ thống điện và thiết bị công nghệ vào vận hành thử nghiệm chứng minh trạm xử lý đạt hiệu quả kỹ thuật cao:

Chỉ số quan trắc	Giá trị phân tích thực tế	Đơn vị đo	Ngưỡng cho phép KCN VSIP	Đánh giá kỹ thuật
pH	7,9	-	6 – 9	Đạt chuẩn
$\text{BOD}_5$	350	mg/l	$\le 400$	Đạt chuẩn
COD	230	mg/l	$\le 600$	Đạt chuẩn
SS (Chất rắn lơ lửng)	120	mg/l	$\le 400$	Đạt chuẩn
T-N (Tổng Nitơ)	10	mg/l	$\le 12$	Đạt chuẩn
T-P (Tổng Phospho)	3	mg/l	$\le 5$	Đạt chuẩn
$\text{NH}_3\text{-N}$ (Amoni)	3	mg/l	$\le 4$	Đạt chuẩn
Dầu mỡ thực vật	3	mg/l	$\le 5$	Đạt chuẩn
Coliform	0	MPN/100ml	$\le 5.000$	Đạt chuẩn tuyệt đối

Tất cả các thông số lý hóa, kim loại, dinh dưỡng và vi sinh đều thấp hơn ngưỡng giới hạn của KCN VSIP Hải Phòng, đưa chất lượng nước xả thải đạt tiêu chuẩn loại A.

2. Giải pháp và kiến nghị cải tiến kỹ thuật

Từ quá trình chạy thử nghiệm, tác giả đề xuất hai giải pháp kỹ thuật nhằm hoàn thiện hệ thống:

• Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) cho công đoạn pha hóa chất tự động: Hiện tại việc định lượng dung dịch hóa chất (Methanol, NaOH, NaOCl) vào các bồn chứa dung tích nhỏ vẫn thực hiện bằng tay, gây mất nhiều nhân công và nồng độ dung dịch không đồng đều. Ứng dụng PLC kết hợp van điều khiển tự động sẽ chuẩn hóa lưu lượng cấp.
• Tự động hóa hệ thống xả bùn và tách nước dư tại bể bùn: Lắp đặt thêm cảm biến đo độ dày lớp bùn và bơm rút nước mặt tự động từ bể chứa bùn để giảm độ ẩm của bùn thải, hạ thấp chi phí thuê xe bồn vận chuyển xử lý bên ngoài.

3. Đóng góp kỹ thuật của đồ án

• Thiết kế thành công một giải pháp cấp điện và tự động hóa cục bộ hoàn chỉnh cho trạm xử lý nước thải công nghiệp quy mô $480\text{ m}^3/\text{ngày}$, có tính ứng dụng thực tiễn cao cho dự án mở rộng Nhà máy số 2 của Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng.
• Giải quyết bài toán phối hợp liên động giữa thiết bị đo lường nồng độ pH với bơm cấp kiềm và khóa liên động giữa lưu lượng nước thải đầu vào với hệ thống châm dinh dưỡng vi sinh, tối ưu hóa lượng hóa chất tiêu thụ.
• Thiết lập cấu trúc dự toán chi phí cơ điện chi tiết, chính xác ($257.840.000\text{ VNĐ}$), đóng vai trò tài liệu tham khảo cho việc lập kế hoạch vốn đầu tư xây lắp của doanh nghiệp.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản đồ án nêu rõ các nhược điểm kỹ thuật phát hiện trong quá trình vận hành chạy thử:

• Công đoạn pha hóa chất phụ thuộc thao tác thủ công: Thao tác pha trộn các thùng hóa chất dinh dưỡng vi sinh và chất khử trùng vẫn do công nhân thực hiện thủ công, dẫn tới thời gian thao tác kéo dài và nguy cơ sai lệch nồng độ dung dịch châm, ảnh hưởng cục bộ tới hiệu suất xử lý vi sinh.
• Hàm lượng nước trong bùn xả thải còn cao: Bùn dư lắng từ bể lắng đưa về bể chứa bùn vẫn chứa lượng nước lớn. Do chưa có hệ thống tự động tách lớp nước bề mặt và ép bùn cơ học, thể tích bùn lỏng lớn làm tăng chi phí bốc dỡ và thuê xe bồn chuyên dụng vận chuyển bùn ngoại viện.
• Mức độ tích hợp điều khiển còn giới hạn ở mạch rơ le truyền thống: Mặc dù hệ thống đáp ứng tốt các logic điều khiển liên động cơ bản, việc sử dụng các rơ le trung gian, rơ le lật và công tắc phao thuần túy chưa tích hợp khả năng giám sát từ xa (SCADA) hoặc lưu trữ dữ liệu vận hành theo thời gian thực.

Hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo được tác giả xác định là thiết kế nâng cấp hệ thống pha chế hóa chất tự động sử dụng bộ điều khiển PLC và tích hợp hệ thống xả bùn, bơm tách nước dư tự động nhằm tối ưu hóa chi phí vận hành.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn đối với sinh viên chuyên ngành Điện Tự Động Công Nghiệp, Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, và Kỹ thuật Môi trường:

• Tài liệu tham khảo tính toán chọn thiết bị cơ điện: Phần tính toán thủy lực để lựa chọn công suất động cơ máy bơm chìm, máy khuấy, bơm định lượng dung dịch và máy thổi khí (Chương 2) cung cấp công thức và quy trình mẫu cho các đề tài thiết kế trạm xử lý nước thải công nghiệp.
• Thiết kế mạch điều khiển logic rơ le công nghiệp: Phương án phối hợp tiếp điểm giữa phao đo mức nước nhiều cấp (LL, L, H, HH), rơ le lật đảo luân phiên thiết bị Omron G4Q-2125, và mạch liên động kép giữa cảm biến pH với khởi động từ bơm định lượng là dữ liệu mẫu giá trị cho kỹ sư thiết kế tủ điện điều khiển động cơ (MCC).
• Mô hình dự toán kinh tế vật tư: Bảng bóc tách khối lượng khí cụ điện (MCCB, RCBO, contactor, rơ le nhiệt, cáp động lực LS) và đơn giá thị trường giúp người học nắm bắt phương pháp xây dựng dự toán tài chính kỹ thuật sát thực tế sản xuất.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao máy thổi khí tại bể sục khí hiếu khí được lựa chọn tới 2 máy với công suất lớn ($11\text{ kW}$/máy) và có chế độ vận hành như thế nào?

Máy thổi khí phải cung cấp liên tục lượng oxy hòa tan lớn ($Q_{\text{khí}} = 650\text{ m}^3/\text{h}$) với cột áp nén $1{,}7\text{ atm}$ để duy trì sự sống cho quần thể bùn hoạt tính hiếu khí phân giải chất ô nhiễm trong bể sinh học. Hai máy thổi khí Long Tech LT-100 được cài đặt mạch điều khiển luân phiên "1 chạy 1 nghỉ" để luân chuyển thời gian vận hành, tránh quá tải nhiệt cho động cơ và bảo đảm hệ thống luôn duy trì cấp khí 24/24h ngay cả khi có một máy dừng bảo trì.

2. Logic điều khiển liên động của bơm hóa chất kiềm NaOH tại bể nitrat hóa hoạt động ra sao?

Bơm định lượng NaOH được điều khiển liên động kép giữa trạng thái của bơm cấp nước thải đầu vào và đầu đo pH liên tục tại bể nitrat hóa: bơm NaOH chỉ khởi động khi bơm nước thải đang hoạt động đồng thời chỉ số nồng độ đo được tại bể giảm xuống ngưỡng $\text{pH} < 6{,}5$. Bơm sẽ tự động ngắt khi độ pH được trung hòa vượt ngưỡng $\text{pH} > 6{,}8$ hoặc ngay khi bơm nước thải đầu vào ngừng làm việc.

3. Biện pháp an toàn kỹ thuật nào được nhấn mạnh đối với khu vực bể chứa bùn thải?

Bể chứa bùn có thể tích $40\text{ m}^3$, là nơi lưu trữ lượng bùn sinh học dư xả từ đáy bể lắng trong thời gian dài. Trong quá trình phân hủy yếm khí của lớp bùn lưu, khí metan ($\text{CH}_4$) có thể phát sinh với nồng độ cao, tiềm ẩn nguy cơ gây cháy nổ hoặc ngạt thở cho nhân viên kỹ thuật. Tác giả lưu ý phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình thông gió và trang bị bảo hộ trước khi tiếp cận kiểm tra khu vực này.

4. Tổng chi phí đầu tư thiết bị điện cho toàn bộ trạm xử lý nước thải được dự toán là bao nhiêu và khu vực nào chiếm tỷ trọng lớn nhất?

Tổng chi phí thiết bị điện và phụ kiện đo lường, phân phối cho toàn trạm là $257.840.000\text{ VNĐ}$. Trong đó, khu vực bể nitrat hóa và sục khí chiếm kinh phí lớn nhất ($134.750.000\text{ VNĐ}$, tương đương hơn 52% tổng chi phí) do bao gồm 2 máy thổi khí công suất lớn Long Tech LT-100 (đơn giá $50.000.000\text{ VNĐ}$/máy), 1 bơm tuần hoàn 80PU-2 ($25.000.000\text{ VNĐ}$), cùng hệ thống khí cụ đóng cắt công suất cao.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Hoàng Duy Hùng đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ tính toán, lựa chọn thiết bị cơ điện và thiết kế hệ thống phân phối - điều khiển cho trạm xử lý nước thải công suất $480\text{ m}^3/\text{ngày}$ tại Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng. Bản thiết kế kỹ thuật giải quyết tốt các yêu cầu công nghệ sinh học hiếu khí Aerotank, thiết lập logic vận hành tự động liên động tin cậy giữa hệ thống bơm, máy thổi khí và thiết bị đo pH, đồng thời lập dự toán chi phí đầu tư rõ ràng. Dữ liệu thực nghiệm chứng minh hệ thống vận hành ổn định, đưa toàn bộ 9 chỉ tiêu nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại A theo quy định của Khu công nghiệp VSIP Hải Phòng. Đây là công trình kỹ thuật mang tính thực tiễn cao, đóng góp thiết thực cho dự án xây dựng Nhà máy số 2 của doanh nghiệp và cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết cho ngành Điện Tự Động Công Nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu công ty Fujixerox Hải Phòng. Chương 2: Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện cho khu xử lý nước thải. Chương 3: Đánh giá hiệu quả, đề xuất các giải pháp và kiến nghị. GIỚI THIỆU CÔNG TY TNHH FUJI-XEROX HẢI PHÒNG.

GIỚI THIỆU CHUNG. Tên công ty: Công ty trách nhiệm hữu hạn Fuji Xerox Hải Phòng. Ngày thành lập: từ ngày 17 tháng 8 năm 2012. Chủ đầu tư: tập đoàn Fuji Film Holding và Xerox Limited.

Người đại diện: Kiyosawa (hiện tại). Vốn: 36 triệu USD (là 1 trong những công ty có số vốn đầu tư nước ngoài lớn nhất tại thành phố Hải Phòng). Ngành nghề kinh doanh: chuyên sản xuất và xuất khẩu máy in Laser, máy photocopy điện tử kỹ thuật số, thiết bị quét ảnh Laser và các phụ kiện. Quy mô: 3000 người (hiện tại).

Địa chỉ: số 1, đường số 9, khu đô thị, công nghiệp và dịch vụ VSIP Hải Phòng, xã An Lư, huyện Thủy Nguyên, Hải Phòng. Điện thoại: [phone] Hình 1.1: Hình ảnh về Công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng. CÁC PHỤ TẢI CỦA NHÀ MÁY 1. Hệ thống chiller (Tổng công suất 2600kVA).: Hình ảnh về hệ thống chiller.

Hệ thống AHUAir Handling Unit (Tổng công suất 1250kVA).3: Hình ảnh về hệ thống AHU. Hệ thống máy nén khí (Tổng công suất 450kVA).4: Hình ảnh về hệ thống máy nén khí. Hệ thống điều hòa cục bộ (Tổng công suất 800kVA).5: Hình ảnh về hệ thống điều hòa cục bộ. Hệ thống bơm nước sinh hoạt (Tổng công suất 80kVA).6: Hình ảnh về hệ thống bơm sinh hoạt.

Hệ thống bơm nước cứu hỏa (Tổng công suất 250kVA).7: Hình ảnh về hệ thống bơm cứu hỏa. Hệ thống máy sản xuất (Tổng công suất 3000kVA).8: Hình ảnh về máy ép nhựa. Hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn chất lượng nước đầu ra loại A (Tổng công suất 40kVA).9: Hình ảnh về hệ thống khu xử lý nước thải. 6 Ngoài ra nhà máy còn có 1 số hệ thống khác như: chiếu sáng, quạt thông gió, cửa tự động, camera, an ninh… tổng công suất của các hệ thống còn lại là 500kVA.

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2. Điều kiện thiết kế. Hiện tại có rất nhiều phương pháp để xử lý nước thải: phương pháp cơ học, phương pháp lý hóa, phương pháp hóa học…nhưng công ty TNHH Fuji Xerox Hải Phòng đang sử dụng phương pháp xử lý vi sinh với công nghệ sử dụng bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank).

Công nghệ này có ưu điểm: xử lý chất hữu cơ trong nước thải triệt để; loại bỏ tối đa mùi; cấu tạo đơn giản, dễ vận hành; hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm cao. Công suất thiết kế. Lưu lượng max: Qmax=Qx1.1: Tiêu chuẩn nước thải đầu vào và tiêu chuẩn nước đầu ra của VSIP STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị tiêu chuẩn Nước đầu vào Nước đầu ra 1 pH - 6-8 6-9 2 BOD mg/l ≤ 300 ≤ 400 3 COD mg/l ≤ 364 ≤ 600 4 SS mg/l ≤ 200 ≤ 400 5 T-N mg/l ≤ 100 ≤ 12 6 T-P mg/l ≤9 ≤5 7 NH3-N mg/l ≤ 100 ≤4 8 Dầu mỡ thực vật mg/l ≤ 50 ≤5 9 Coliform MPN/100ml ≤ 5000 8 2. Quy trình xử lý Hình 2.1: Quy trình xử lý nước thải xử dụng công nghệ Aerotank.

Cấu tạo và chức năng của các bể trong hệ thống. Nước thải từ hố thu được bơm qua bể này. Từ bể này, nước thải được chuyển đến bể khử nitơ 1 bằng bơm chìm.Đồng thời bể này cũng có vai trò làm bể cứa nước thải khi hệ thống dừng lại sửa chữa hoặc bảo trì trong thời gian nhất định. Bể khử nitơ số 1: 75m3 (5250x5200x4400mm).

Bể này được thiết kể để loại bỏ hợp chất chứa nitơ có trong nước thải.Bởi vì hàm lượng nitơ tổng (T –N) và ammonia (NH 3 –N) của nước đầu vào cao nên methanol được bơm vào và bơm khuấy trộn chìm được thiết kế để tăng hiệu quả của quá trình xử lý. Tại bể này, chất thải có trong nước thải được xử lý bằng bùn hoạt tính. Các bơm thổi khí được thiết kế để cung cấp khí cho vi sinh sống và phát triển. pH của nước thải được điều chỉnh bằng NaOH.

NaOH được cấp vào bởi bơm riêng và hoạt động dựa trên tín hiệu bộ điều khiển. Bể khử nitơ số 2: 36m3 (2050x4000x4400mm). Bể này được thiết kế để loại bỏ hợp chất chứa nitơ trong nước thải (lần 2). Methanol được châm vào liên tục với liều lượng xác định và bơm khuấy trộn chìm được thiết kế để tăng hiệu quả của quá trình xử lý.

Bể sục khí (bể re-aeration): 25m3 (2050x3300x4400mm) Tại bể này, chất thải có trong nước thải được xử lý 1 lần nữa bằng bùn hoạt tính. Bơm thổi khí được thiết kế để cung cấp khí cho vi sinh sống và phát triển. Sau khi qua bể sục khí nước thải được nhận vào bể này, trong bể diễn ra quá trình lắng, phần nước trong sẽ tràn sang bể khử trùng, phần bùn lắng xuống được tuần hoàn về bể khử nitơ 1 và bùn dư sẽ được định kỳ xả vào bể chứa bùn bằng van tay. Bể khử trùng: 26m3 (3200x2300x4400mm).

Nước từ bể lắng tràn sang được khử trùng bằng NaOCl với liều lượng xác định. Saukhi khử nước sẽ tràn sang bể chứa nước ra. Bể chứa nước ra: 8m3 (1500x2300x4400mm). Từ bể này, nước sau xử lý tự chảy tràn theo đường ống và thoát ra cống của VSIP (nước đạt chất lượng A).

Bể chứa bùn: 40m3 (5250x2100x4400mm). Bùn dư từ bể lắng sẽ được dẫn về và chứa trong bể này. Bùn sẽ được hút ra bằng xe tải khi bể này đầy. Khi vận hành cần cẩn thận bể này vì bùn chứa trong bể này trong thời gian dài có thể sinh ra khí metan gây cháy nổ hoặc gây sốc cho người.2: Sơ đôtuần hoàn nước các bể trong hệ thống xử lý nước thải.3: Sơ đồ thiết kế các bể trong hệ thống xử lý nước thải.

TÍNH TOÁN THÔNG SỐ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 2. Bể đầu vào  Tính toán lựa chọn bơm nước thải. Nhiệm vụ: bơm nước thải từ bể đầu vào sang bể khử nitơ số 1 để xử lý. Do nhà máy chỉ hoạt động 12 tiếng.

Lưu lượng bơm max: Qmax=480(m3/ngày)=0. Công suất bơm: 12 Trong đó: - ῃ: Hiệu suất chung của bơm từ 0. - p: Khối lượng riêng của nước 1000kg/m3. Chọn 2 bơm nước thải có công suất 0.75(kW) để chạy luân phiên nhau.

Bể khử nitơ số 1.  Tính toán công suất bơm khuấy chìm. Nhiệm vụ: trộn đều bùn, nước thải, chất thải trong bể để tăng hiệu quả xử lý. Chiều dài cánh khuấy: Năng lượng cần truyền vào nước: P= G2xVxµ Trong đó: G: Giadient vận tốc G= 160s-1 V: Thể tích bể V=80(m3) µ: Độ nhớt động lực của nước.s/m2)  Tính toán lựa bơm hóa chất (Methanol).

Nhiệm vụ: bơm hóa chất methanol từ tank chứa vào bể để nuôi vi sinh. Lưu lượng thiết kế: 160 ml/min =2. Vì công suất bơm nhỏ nên sẽ lựa chọn loại bơm hóa chất thông dụng có thể điều chỉnh được lưu lượng công suất 45(W) 13 2. Bể nitrat hóa và bể sục khí.

 Tính toán lựa chọn bơm tuần hoàn. Nhiệm vụ tuần hoàn nước trong hệ thống, đặc biệt là những lúc không có nước thải. Công suất bơm: Trong đó: - ῃ: Hiệu suất chung của bơm từ 0. - p: Khối lượng riêng của nước 1000kg/m3.

Bơm có có nhiệm vụ tuần hoàn nên trong khi hệ thống hoạt động ổn định dù có sự cố cũng không ảnh hưởng nhiều đến hệ thống nên sẽ lựa chọn 1 bơm nước thải có công suất 2.2(kW)  Tính toán lựa chọn bơm thổi khí. Nhiệm vụ: cung cấp không khí (O2) để nuôi vi sinh. Áp lực cần thiết cho bơm thổi khí: H=1. Năng suất yêu cầu của máy: Qkhí= 650(m3/h) =0.

Công suất bơm thổi khí: 14 Trong đó: - Pmáy: Công suất yêu cầu của máy thổi khí (kW). - G: Trọng lượng dòng không khí (kg/s). - R : Hằng số khí, R = 8. - T1 : Nhiệt độ không khí đầu vào T1=273 + 25 = 298(0K).

- P1 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào P1= 1(atm). - P2 : Áp suất tuyệt đối của không khí đầu ra P2= 1.7: Hệ số chuyển đổi. - e: Hiệu suất của máy, chọn e=0.8 Chế độ vận hành chạy 1 nghỉ 1 luân phiên nên sẽ chọn2 bơm thổi khí có công suất 11(kW).  Tính toán lựa chọn bơm hóa chất NaOH.

Nhiệm vụ: bơm hóa chất NaOH từ tank chứa vào bể nitrat hóa để cân bằng độ pH. Lưu lượng thiết kế: 80(ml/min) =1. Vì công suất bơm nhỏ nên sẽ lựa chọn loại bơm hóa chất thong dụng có thể điều chỉnh được lưu lượng công suất 45(W) 2. Bể khử nitơ số 2.

15  Tính toán công suất bơm khuấy chìm. Nhiệm vụ: trộn đều bùn, nước thải, chất thải trong bể để tăng hiệu quả xử lý. Chiều dài cánh khuấy: L= 0.82 (m) Năng lượng cần truyền vào nước: P= G2xVxµ Trong đó: G: Giadient vận tốc G= 160s-1 V: Thể tích bể V=30(m3) µ: Độ nhớt động lực của nước.s/m2)  Tính toán lựa chọn bơm hóa chất. Nhiệm vụ: bơm hóa chất methanol từ tank chứa vào bể để nuôi vi sinh.

Lưu lượng thiết kế: 80(ml/min) =1. Vì công suất bơm nhỏ nên sẽ lựa chọn loại bơm hóa chất thong dụng có thể điều chỉnh được lưu lượng công suất 45(W) 2.  Tính toán lựa chọn thiết bị cào bùn bể lắng. Nhiệm vụ: gom bùn lắng ở đáy bể về hố gom bùn.

Từ đây bùn được bơm hút đi. 16 Chiều dài của cánh gạt: L= 90%D= 0. Năng lượng cần truyền vào nước: P= G2xVxµ Trong đó: G: Cường độ khuấy G= 30s-1 V: Thể tích bể V=110(m3) µ: Độ nhớt động lực của bùn. Hiệu suất của động cơ: ῃ=0.8 Công suất của động cơ là: 0.13(kW) Chọn bơm cánh gạt có công suất 0.

 Tính toán lựa chọn bơm bùn. Nhiệm vụ: bơm bùn dưới đáy bể lắng đến vị trí thu gom bùn. Lưu lượng thiết kế: 40(m3/h) =0. Công suất bơm: Trong đó: - ῃ: Hiệu suất chung của bơm từ 0.

- p: Khối lượng riêng của nước 1000kg/m3. Chọn bơm bùn công suất 0. Bể khử trùng.  Tính toán lưạ chọn bơm hóa chất.

Nhiệm vụ: bơm hóa chất javen để khử coliform. Lưu lượng thiết kế: 50ml/min=0. Vì công suất bơm nhỏ nên sẽ lựa chọn loại bơm hóa chất thông dụng có thể điều chỉnh được lưu lượng công suất 45(W). THIẾT KẾ MẠCH 2.

Thiết kế mạch động lực.2a: Sơ đồthiết kế cung cấp điện cho các thiết bị đo và chiếu sáng.2b: Sơ đồthiết kế mạch động lực của các bơm chìm.2c: Sơ đồthiết kế mạch động lực của bơm bùn và bơm hóa chất.d: Sơ đồthiết kế mạch động lực của các bơm thổi khí. Thiết bản vẽ mạch điều khiển. Thiết mạch điều khiển cho bơm nước thải ở bể đầu vào.