Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Ngành công nghiệp dệt nhuộm và may mặc là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn, đóng góp kim ngạch xuất khẩu lớn tại Việt Nam với sự tham gia của 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân cùng 40 dự án liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngoài. Tuy nhiên, quy trình sản xuất dệt nhuộm sử dụng lượng lớn hóa chất công nghiệp, làm phát sinh nguồn nước thải có lưu lượng cao, chứa nhiều hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, kim loại nặng và độ màu lớn. Bên cạnh đó, việc các thị trường quốc tế như EU, Mỹ, Nhật Bản áp dụng rào cản thương mại sinh thái ("rào cản thương mại xanh") đòi hỏi các cơ sở sản xuất phải tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn môi trường. Trong thực tế, nhiều hệ thống xử lý nước thải tại các nhà máy hoạt động chưa hiệu quả do tính chất dòng thải dao động phức tạp và việc vận hành thủ công thiếu tính ổn định.
Mục tiêu tổng quát của đề tài là xây dựng giải pháp tự động hóa chu trình xử lý nước thải cho nhà máy dệt nhuộm đạt công suất $3000\text{ m}^3/\text{ngày}$. Đồ án thực hiện 4 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:
- Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp và công nghệ xử lý nước thải chuyên biệt trong ngành dệt nhuộm.
- Đề xuất phương án tự động hóa chu trình xử lý nước thải cho nhà máy dệt nhuộm với năng suất $3000\text{ m}^3/\text{ngày}$, đáp ứng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 13:2008/BTNMT (cột B).
- Đề xuất và lựa chọn danh mục các thiết bị đo lường, điều khiển và thiết bị chấp hành cần thiết cho hệ thống tự động hóa.
- Lập trình và mô phỏng quy trình vận hành tự động hóa xử lý nước thải trên phần mềm TIA Portal V15.
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống công nghệ xử lý nước thải sản xuất dệt nhuộm và cấu trúc điều khiển tự động hóa tích hợp PLC - SCADA. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm công suất $3000\text{ m}^3/\text{ngày}$ trên cơ sở dữ liệu khảo sát thực tế tại Việt Nam, thời gian thực hiện từ tháng 4/2022 đến tháng 8/2022 tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết và quy chuẩn kỹ thuật được áp dụng trong đề tài gồm:
- Quy chuẩn môi trường: QCVN 13:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may - Cột B) làm mốc giới hạn chất lượng nước đầu ra.
- Quy hoạch định hướng ngành: Quyết định số 36/2008/QĐ-TTg ngày 10/3/2008 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chiến lược phát triển ngành công nghiệp Dệt May Việt Nam đến năm 2015, định hướng đến năm 2020.
- Lý thuyết xử lý nước thải nhiều bậc: Tổng hợp các nguyên lý xử lý cơ học (song chắn, lắng), hóa lý (trung hòa pH, keo tụ tạo bông, tuyển nổi DAF, hấp phụ bằng than hoạt tính), sinh học (hiếu khí bùn hoạt tính Aerotank xáo trộn hoàn chỉnh) và khử trùng bằng hóa chất.
- Lý thuyết điều khiển tự động hóa công nghiệp: Cấu trúc điều khiển vòng kín, lập trình logic khả trình (PLC) theo chuẩn IEC 61131-3 và hệ thống điều khiển giám sát, thu thập dữ liệu (SCADA/HMI).
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa phân tích - tổng hợp tài liệu công nghệ, khảo sát so sánh các mô hình trạm xử lý nước thải dệt nhuộm thực tế tại Việt Nam, tính toán thiết kế kỹ thuật và mô phỏng số hóa:
- Phương pháp khảo sát so sánh: Thu thập và đối chiếu các thông số vận hành thực tế tại 5 xí nghiệp dệt may trong nước, phân tích sâu hai mô hình xử lý điển hình: Hệ thống xử lý nước thải KCN Dệt may Phố Nối B (Hưng Yên) công suất $3000\text{ m}^3/\text{ngày}$ và Hệ thống xử lý nước thải Công ty Dệt Choong Nam Vietnam Co. Ltd (Đồng Nai) công suất $3000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.
- Phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển: Xác định danh sách biến vào/ra (I/O mapping), tính toán chọn lựa cảm biến (phao mức, DO, TSS, pH/ORP), thiết bị chấp hành (bơm, van, máy khuấy, máy thổi khí, máy ép bùn) và bộ điều khiển trung tâm PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C.
- Phương pháp mô phỏng: Ứng dụng phần mềm Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal V15) để lập trình tập lệnh điều khiển dạng Ladder (LAD) và thiết kế giao diện vận hành WinCC Runtime.
Nguồn dữ liệu sử dụng là các số liệu quan trắc thành phần nước thải công nghiệp dệt may, chỉ tiêu tải lượng ô nhiễm từ các công đoạn sản xuất (kéo sợi, dệt, giũ hồ, nấu tẩy, nhuộm, in hoa, hoàn thiện) và tài liệu kỹ thuật của các nhà sản xuất thiết bị (Siemens, Omron, WTW, HACH, Ebara, Longtech, Etatron).
Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật
Hệ thống điều khiển tự động hóa trạm xử lý nước thải $3000\text{ m}^3/\text{ngày}$ được cấu hình theo mô hình điều khiển phân tán gồm tầng chấp hành - cảm biến, tầng điều khiển cục bộ (PLC) và tầng giám sát (HMI/SCADA).
| Hạng mục cấu thành |
Quy cách kỹ thuật và mã hiệu thiết bị |
Chức năng trong hệ thống |
| Bộ điều khiển trung tâm |
Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC (Bộ nhớ làm việc 50 KB, lưu trữ 2 MB, 14 DI / 10 DO tích hợp, 2 AI) kết hợp 05 module mở rộng tín hiệu số DI/DO |
Xử lý thuật toán điều khiển logic, tuần tự, quản lý liên động thiết bị và thu thập tín hiệu cảm biến |
| Cảm biến mức nước |
Omron 61F-G-AP (Đầu dò 3 que điện cực E1, E2, E3, ngõ ra relay 5A/220V) |
Đo mức nước tự động tại bể thu gom, bể điều hòa và bể chứa bùn để điều khiển bơm luân phiên/chống cạn |
| Cảm biến độ đục / TSS |
WTW ViSolid 700 IQ (Dải đo $0.01 - 1000\text{ g/L}$ TSS, độ phân giải $0.1\text{ g/L}$, làm sạch siêu âm, IP68) |
Đo hàm lượng chất rắn lơ lửng tại các công đoạn lắng và sau xử lý |
| Cảm biến nồng độ Oxy hòa tan |
HACH 5740sc Galvanic Membrane Sensor (Dải đo $0.01 - 40\text{ ppm}$, độ chính xác 2%) kèm bộ hiển thị sc 100 Controller |
Đo nồng độ DO trong bể hiếu khí, điều khiển máy thổi khí duy trì ngưỡng $2 - 4\text{ mg/L}$ |
| Bộ đo và điều khiển pH/ORP |
Etatron E.pH (Dải đo $-1500\text{ mV} \div +1500\text{ mV}$ và $0 \div 14\text{ pH}$, ngõ ra $4 - 20\text{ mA}$) |
Giám sát độ pH và thế oxy hóa khử để điều khiển bơm định lượng hóa chất |
| Máy thổi khí & đĩa phân phối |
02 Máy thổi khí Longtech LT 125 ($9.64\text{ m}^3/\text{phút}$, $15\text{ kW}$); 36 đĩa thô $\varnothing 80\text{ mm}$ (bể điều hòa); 200 đĩa tinh $\varnothing 270\text{ mm}$ ($0.12\text{ m}^3/\text{phút}$/đĩa tại bể hiếu khí) |
Cung cấp oxy hòa tan cho vi sinh vật hiếu khí và xáo trộn chống lắng cặn bể điều hòa |
| Bơm nước thải & Bơm bùn |
Ebara 65DVS52.2 ($35\text{ m}^3/\text{h}$, $3\text{ kW}$); Ebara 50DVS51.5 ($17\text{ m}^3/\text{h}$, $2.5\text{ kW}$); Bơm bùn trục vít NovaRotors MN 030-1 ($2.5\text{ m}^3/\text{h}$, $2.2\text{ kW}$) |
Trung chuyển nước thải giữa các bể xử lý và vận chuyển bùn đặc sang máy ép |
| Bơm hóa chất định lượng |
08 Bơm màng Nova MB 101PP (Lưu lượng tối đa $101\text{ L/h}$, áp suất $6\text{ bar}$) |
Châm định lượng dung dịch PAC, Polymer, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{NaOH}$, Chlorine |
| Thiết bị tách cơ học & tách pha |
Song lược rác tĩnh inox SUS 304 (khe $1.5\text{ mm}$); Thiết bị tuyển nổi DFA tròn; Máy ép bùn khung bản SM01 |
Tách rác thô, tuyển nổi váng dầu/bông cặn hóa lý và làm khô bùn sinh học dư |
Quy trình tự động hóa được thiết lập thông qua các thuật toán điều khiển:
- Chu trình định lượng hóa chất: Pha PAC theo tỷ lệ $1\text{ kg}/12\text{ L}$ nước ($75\text{ kg}$/mẻ); pha Polymer nồng độ $0.5\text{ kg}$/mẻ; pha Chlorine $3\text{ kg}/100\text{ L}$ nước ($25\text{ kg}$/mẻ). Bơm định lượng hoạt động tự động ăn khớp với lưu lượng nước thải nạp vào ngăn trộn.
- Chu trình cấp khí bể hiếu khí: Tín hiệu nồng độ DO từ cảm biến HACH sc 100 truyền về PLC điều khiển đóng/ngắt hoặc chuyển đổi luân phiên 02 máy thổi khí Longtech LT 125 nhằm duy trì nồng độ DO ổn định trong phạm vi tối ưu $2 - 4\text{ mg/L}$.
- Chu trình tuần hoàn và ép bùn: Bùn vi sinh tại bể lắng thứ cấp được bơm Ebara 50DVS5.75 hút tuần hoàn về bể Aerotank để giữ mật độ sinh khối; lượng bùn dư định kỳ được bơm về bể nén bùn và đưa qua máy ép bùn khung bản SM01 nhờ bơm trục vít NovaRotors MN 030-1.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Xử lý nước thải công nghiệp sợi và dệt nhuộm
Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về phân loại nước thải và đặc thù nước thải ngành dệt nhuộm:
- Phân loại nước thải: Phân định rõ nước thải sinh hoạt (chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, chất bài tiết, vi sinh vật gây bệnh) và nước thải công nghiệp (chia thành nước thải quy ước sạch từ làm mát/vệ sinh sàn và nước thải nhiễm bẩn chứa tạp chất hóa chất sản xuất). Lưu lượng nước thải giữa các ngành có sự chênh lệch lớn: sản xuất bia ($5.65\text{ L/L}$ bia), tinh chế đường ($10 - 20\text{ m}^3/\text{tấn}$), xí nghiệp tẩy trắng ($1000 - 4000\text{ m}^3/\text{tấn}$ sợi), dệt sợi nhân tạo ($100\text{ m}^3/\text{tấn}$ sản phẩm).
- Phân bổ nước trong nhà máy dệt nhuộm: Thống kê tỷ lệ sử dụng nước gồm: Sản xuất hơi chiếm $50%$, Nước làm lạnh thiết bị $6.4%$, Làm mát và xử lý bụi xí nghiệp sợi/dệt $7.8%$, Nước cho các quy trình chính dệt nhuộm $7.23%$, Nước vệ sinh $7.6%$, Nước chống cháy và các nhu cầu khác $20.97%$.
- Nguồn phát sinh và đặc tính ô nhiễm theo công đoạn: Nước thải dệt nhuộm phát sinh từ hồ sợi, giũ hồ, nấu, tẩy, nhuộm, in hoa và hoàn tất. Trong đó, công đoạn hồ sợi và giũ hồ đóng góp $34 - 50%$ tổng lượng $\text{BOD}$; nấu tẩy chiếm $30%$ $\text{BOD}$ và độ kiềm cao; công đoạn nhuộm làm tăng mạnh độ màu và tổng chất rắn ($\text{TS}$).
| Chỉ tiêu phân tích |
Giá trị nhỏ nhất |
Giá trị trung bình |
Giá trị cực đại |
| $\text{pH}$ |
8.5 |
- |
10.3 |
| Nhiệt độ ($^\circ\text{C}$) |
25 |
27 |
38 |
| $\text{COD}$ ($\text{mg }\text{O}_2/\text{L}$) |
420 |
650 |
1400 |
| $\text{BOD}_5$ ($\text{mg }\text{O}_2/\text{L}$) |
80 |
180 |
500 |
| $\text{TOC}$ ($\text{mg/L}$) |
100 |
202 |
350 |
| Tổng Photpho ($\text{mg/L}$) |
26 |
50 |
80 |
| $\text{SO}_4^{2-}$ ($\text{mg/L}$) |
750 |
810 |
1050 |
| $\text{Cl}^-$ ($\text{mg/L}$) |
400 |
800 |
1650 |
| $\text{AOX}$ ($\text{mg/L}$) |
0.5 |
0.8 |
1.2 |
- Tổng hợp các phương pháp xử lý: Trình bày nguyên lý xử lý cơ học (song chắn, lắng), hóa lý (keo tụ bằng phèn nhôm/sắt, keo tụ điện hóa ở $1800\text{ mA} - 8\text{ V}$, hấp phụ than hoạt tính, tuyển nổi), hóa học (trung hòa, oxy hóa bằng ozone/Clo) và xử lý sinh học (quá trình hiếu khí/kỵ khí sinh trưởng lơ lửng và gắn kết).
Chương 2. Tự động hóa quy trình xử lý nước thải ở nhà máy dệt nhuộm năng suất 3000m3/ngày
Chương 2 tập trung vào việc tính toán, đề xuất giải pháp công nghệ và thiết kế cấu hình phần cứng điều khiển:
- Cơ sở lựa chọn công nghệ: So sánh thành phần nước thải đầu vào với giới hạn quy chuẩn QCVN 13:2008/BTNMT (Cột B):
| Chỉ tiêu chất lượng nước |
Đơn vị tính |
Giá trị trung bình đầu vào |
QCVN 13:2008 (Cột B) |
| $\text{pH}$ |
- |
$9.0 - 10.5$ |
$5.5 - 9.0$ |
| Chất rắn lơ lửng ($\text{SS}$) |
$\text{mg/L}$ |
325 |
100 |
| $\text{BOD}_5$ |
$\text{mg/L}$ |
500 |
50 |
| $\text{COD}$ |
$\text{mg/L}$ |
899 |
150 |
| Độ màu |
$\text{Pt-Co}$ |
680 |
150 |
| Nhiệt độ |
$^\circ\text{C}$ |
70 |
40 |
- Đánh giá mô hình thực tế: Đối chiếu ưu nhược điểm giữa hệ thống trạm xử lý KCN Dệt may Phố Nối B (xử lý phức hợp keo tụ phèn nhôm - tuyển nổi DAF - Aerotank) và trạm xử lý Công ty Dệt Choong Nam (keo tụ $\text{FeSO}_4$ - trung hòa $\text{H}_2\text{SO}_4$ - Aerotank - lắng). Từ đó tác giả đề xuất quy trình cải tiến: thay thế $\text{FeSO}_4$ bằng chất keo tụ PAC kết hợp trợ keo tụ Polymer, tiếp nối bằng tuyển nổi bọt DAF, bể sinh học Aerotank, lắng thứ cấp, tháp hấp phụ than hoạt tính và bể khử trùng Chlorine. Có bố trí hồ sự cố để chứa nước thải khi xảy ra trục trặc kỹ thuật.
- Xây dựng bảng biến I/O và cấu hình thiết bị: Liệt kê chi tiết 36 tín hiệu số đầu vào ($\text{%I0.0} \div \text{%I6.6}$), 2 tín hiệu tương tự ngõ vào ($\text{%IW64}$ cho TSS, $\text{%IW66}$ cho DO), 22 tín hiệu số đầu ra ($\text{%Q0.0} \div \text{%Q4.3}$) cùng bảng thông số chi tiết của 21 chủng loại thiết bị chấp hành, cảm biến công nghiệp.
Chương 3. Mô phỏng hệ thống tự động hóa xử lý nước thải
Chương 3 triển khai lập trình và chạy thực nghiệm mô phỏng toàn bộ chu trình điều khiển:
- Xây dựng phần mềm trên TIA Portal V15: Lập trình cấu trúc khối chương trình (Organization Blocks, Functions, Function Blocks) điều khiển các chu trình: khởi động hệ thống, dừng công nghệ, xử lý sự cố khẩn cấp, điều khiển luân phiên máy thổi khí, chu trình ép bùn tự động và châm hóa chất định lượng.
- Thiết kế giao diện vận hành SCADA/HMI:
- Màn hình đăng nhập phân quyền bảo mật người dùng.
- Giao diện điều khiển tổng thể toàn trạm xử lý hiển thị trạng thái hoạt động trực quan của toàn bộ máy bơm, động cơ khuấy, van điện và cảm biến mức nước.
- Màn hình đồ thị Trend theo dõi trực tuyến diễn biến nồng độ Oxy hòa tan ($\text{DO}$) và hàm lượng chất rắn lơ lửng ($\text{TSS}$).
- Các màn hình Pop-up điều khiển độc lập từng thiết bị (chế độ Chạy bằng tay - Manual / Tự động - Auto) và màn hình hiển thị danh sách cảnh báo sự cố chi tiết (quá tải bơm, lỗi cảm biến, cạn/tràn mức nước).
- Phân tích kết quả mô phỏng: Thực nghiệm thành công các kịch bản khởi động tuần tự, chuyển đổi bơm dự phòng khi xảy ra sự cố quá dòng, tự động điều chỉnh sục khí theo mức DO và tự động khóa liên động khi các bể gặp sự cố mức nước.
Kết quả và đóng góp
- Kết quả kỹ thuật đạt được:
- Thiết kế hoàn chỉnh dây chuyền công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm công suất $3000\text{ m}^3/\text{ngày}$, đảm bảo xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm đặc thù ($\text{COD}$ giảm từ $899\text{ mg/L}$ xuống $\le 150\text{ mg/L}$; $\text{BOD}_5$ từ $500\text{ mg/L}$ xuống $\le 50\text{ mg/L}$; $\text{SS}$ từ $325\text{ mg/L}$ xuống $\le 100\text{ mg/L}$; độ màu từ $680\text{ Pt-Co}$ xuống $\le 150\text{ Pt-Co}$) đạt quy chuẩn QCVN 13:2008/BTNMT Cột B.
- Hoàn thiện bảng phân bổ địa chỉ I/O gồm 38 tín hiệu ngõ vào và 22 tín hiệu ngõ ra; xác định cấu hình bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C kết hợp 5 module mở rộng và bảng đặc tính kỹ thuật của 21 thiết bị cơ điện, cảm biến đo lường.
- Xây dựng thành công bộ chương trình điều khiển logic và hệ thống giao diện SCADA trên nền tảng TIA Portal V15 với đầy đủ các tính năng giám sát trực quan, đồ thị trend và cảnh báo lỗi thời gian thực.
- Giải pháp và cải tiến kỹ thuật:
- Lựa chọn chất keo tụ PAC chứa $28 - 32%$ nhôm thay thế cho phèn đơn sunfat và $\text{FeSO}_4$, giúp nâng cao hiệu quả tạo bông, tránh ăn mòn công trình bê tông do hàm lượng sunfat cao và giảm lượng bùn thải phát sinh.
- Ứng dụng công nghệ đo nồng độ DO quang học huỳnh quang (HACH 5740sc) và cảm biến đo TSS tán xạ ánh sáng (WTW ViSolid 700 IQ) tự làm sạch bằng sóng siêu âm, giúp hệ thống vận hành liên tục mà không cần hiệu chuẩn thường xuyên.
- Tích hợp thiết bị tuyển nổi vi bọt DAF kết hợp bể lọc hấp phụ than hoạt tính nhằm xử lý triệt để các chất màu và hợp chất hữu cơ khó phân hủy mà phương pháp sinh học thông thường không khử được.
- Đóng góp của đồ án:
- Cung cấp một phương án tự động hóa toàn diện, đồng bộ từ khâu công nghệ xử lý hóa lý - sinh học đến khâu thiết kế phần cứng điều khiển và lập trình SCADA cho trạm xử lý nước thải công nghiệp dệt nhuộm công suất lớn.
- Đưa ra giải pháp giảm thiểu sự phụ thuộc vào thao tác vận hành thủ công, nâng cao độ tin cậy và đảm bảo tính liên tục của hệ thống xử lý môi trường.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Toàn bộ thuật toán điều khiển và giao diện giám sát SCADA mới dừng lại ở việc lập trình và kiểm nghiệm thông qua công cụ mô phỏng phần mềm TIA Portal V15, chưa được thử nghiệm thực tế trên hệ thống phần cứng vật lý quy mô pilot hoặc trạm xử lý thực địa.
- Hướng phát triển đề tài:
- Triển khai đấu nối, lắp ráp tủ điện điều khiển thực tế sử dụng PLC S7-1200 và kết nối trực tiếp với hệ thống cảm biến, thiết bị chấp hành công nghiệp.
- Mở rộng mạng truyền thông công nghiệp (Modbus RTU, Profinet, Industrial Ethernet) để kết nối đồng bộ các đầu đo pH/ORP, DO, TSS và biến tần điều khiển động cơ.
- Nghiên cứu ứng dụng các thuật toán điều khiển hiện đại (như điều khiển mờ Fuzzy hoặc thuật toán tối ưu hóa PID) cho quá trình châm hóa chất tự động và điều khiển cấp khí biến thiên theo tải lượng chất ô nhiễm đầu vào.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Hóa học và Cơ điện tử.
Các nội dung có giá trị ứng dụng cao gồm:
- Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm kết hợp keo tụ PAC, tuyển nổi DAF, Aerotank và hấp phụ than hoạt tính cho công suất $3000\text{ m}^3/\text{ngày}$.
- Bảng thông số kỹ thuật chi tiết, nguyên lý làm việc và sơ đồ đấu dây của các dòng cảm biến công nghiệp chuyên dụng (Omron 61F-G-AP, WTW ViSolid 700 IQ, HACH 5740sc, Etatron E.pH).
- Bảng ánh xạ địa chỉ vào/ra (I/O mapping), cấu trúc lập trình PLC S7-1200 và thiết kế giao diện vận hành SCADA/HMI đa màn hình trên phần mềm TIA Portal V15.
Câu hỏi thường gặp
1. Hệ thống xử lý nước thải trong đồ án được thiết kế cho công suất bao nhiêu và hướng tới tiêu chuẩn xả thải nào?
Hệ thống được thiết kế xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm với công suất $3000\text{ m}^3/\text{ngày}$ (hoặc $3000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$), chất lượng nước đầu ra sau xử lý được đối chiếu và đáp ứng theo tiêu chuẩn QCVN 13:2008/BTNMT Cột B.
2. Công thức và quy trình pha chế định lượng các loại hóa chất trong hệ thống được quy định như thế nào?
- PAC dạng bột: Nồng độ $1\text{ kg}/12\text{ L}$ nước; pha bằng cách cho nước sạch vào $1/3$ bồn, nạp $75\text{ kg}$ PAC mỗi lần rồi cấp đầy nước và khuấy đều.
- Polymer: Nồng độ $0.5\text{ kg}$ cho mỗi lần pha trong bồn chứa.
- Chlorine: Nồng độ $3\text{ kg}/100\text{ L}$ nước; pha bằng cách cho nước vào $1/2$ bồn, nạp $25\text{ kg}$ Chlorine mỗi lần rồi cấp đầy nước và khuấy tan.
3. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển PLC và các dòng cảm biến đo lường cụ thể nào?
Hệ thống sử dụng bộ điều khiển lập trình trung tâm PLC Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC kèm 5 module mở rộng tín hiệu số DI/DO. Các cảm biến đo lường chính gồm: phao báo mức nước 3 que điện cực Omron 61F-G-AP, cảm biến đo độ đục/TSS quang học WTW ViSolid 700 IQ, cảm biến đo Oxy hòa tan HACH 5740sc kèm bộ điều khiển sc 100, và bộ đo/điều khiển pH/ORP Etatron E.pH.
4. Vì sao tác giả đề xuất sử dụng PAC và công nghệ tuyển nổi thay vì phương án sử dụng phèn sắt $\text{FeSO}_4$ như ở Công ty Dệt Choong Nam?
Phương pháp keo tụ bằng $\text{FeSO}_4$ kết hợp trung hòa $\text{H}_2\text{SO}_4$ tại Công ty Choong Nam làm phát sinh hàm lượng sunfat rất lớn trong nước thải, gây ăn mòn và hư hại nghiêm trọng các công trình bê tông. Việc thay thế bằng PAC (chứa $28 - 32%$ Al) kết hợp Polymer và thiết bị tuyển nổi vi bọt DAF giúp tăng tốc độ lắng/nổi của bông cặn, xử lý hiệu quả độ màu và COD khó phân hủy mà không gây hư hại công trình và giảm thiểu lượng bùn thải.
5. Các chức năng chính được thiết lập trên giao diện mô phỏng TIA Portal V15 là gì?
Giao diện mô phỏng WinCC Runtime trên TIA Portal V15 cung cấp các chức năng: màn hình đăng nhập bảo mật; màn hình điều khiển - giám sát tổng thể hiển thị trạng thái thực của toàn bộ máy bơm, máy khuấy, van và mức nước; màn hình đồ thị Trend theo dõi liên tục nồng độ DO và TSS; các màn hình pop-up cho phép bật/tắt thiết bị ở chế độ Auto/Manual; và màn hình cảnh báo lỗi thời gian thực khi thiết bị gặp sự cố quá tải hoặc mực nước bất thường.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Tự động hóa chu trình xử lý nước thải nhà máy dệt - nhuộm với năng suất 3000m3/ngày" của sinh viên Hồ Minh Trọng đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu thiết kế công nghệ và tự động hóa hệ thống xử lý nước thải công nghiệp. Đề tài đã lựa chọn thành công dây chuyền công nghệ phức hợp (hóa lý, tuyển nổi DAF, sinh học hiếu khí Aerotank, hấp phụ than hoạt tính) đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 13:2008/BTNMT Cột B. Cấu hình điều khiển sử dụng PLC Siemens S7-1200 kết hợp hệ thống cảm biến chuyên dụng và giao diện giám sát SCADA trên TIA Portal V15 được xây dựng chi tiết, có tính khả thi kỹ thuật cao, đóng vai trò là tài liệu tham khảo giá trị cho các nghiên cứu và ứng dụng tự động hóa xử lý môi trường.
