Thiết kế hệ thống đo lường xử lý nước thải trong công nghiệp

P a g e 1 | 58 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PGS TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Nguyễn Văn Nguyên 1711020034 17DDCA1 Lê Nguyên Tùng 1711020515 17DDCA1 Lượng Long Kỳ 1711020133 17DDCA1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021 P a g e 2 | 58 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 1 LỜI NÓI ĐẦU 2 LỜI CẢM ƠN 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4 1 1GI.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Văn Nguyên 1711020034 17DDCA1 Lê Nguyên Tùng 1711020515 17DDCA1 Lượng Long Kỳ 1711020133 17DDCA1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021 P a g e | 58 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1GIỚI THIẾU VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHƯƠNG II : TỔNG QUAN TÍNH TỐN CÁC GIẢI PHÁP 10 2.1 Quy mô nhà máy 10 2.1.1 Đặt vấn đề tính tốn 10 2.1.2 Tính tốn lượng nước 10 2.1.3 Tính tốn song chăn rác 11 2.1.4 Bể Lắng cát 12 2.1.5 Tính tốn bể trung hịa 12 2.1.6 Tính tốn bơm dùng bể điều hịa 14 2.1.7 Tính toán bể UASB 14 2.1.8 Tính kích thước bể Aerotank 18 2.1.9 Tính tốn máy nén khí 20 2.1.10 Tính tốn kích thước bể lắng bể lắng 21 2.1.11 Tính tốn cơng suất bơm bể lắng 23 2.1.12 Tính tốn lượng bùn sinh 25 2.1.13 Tính tốn bơm hút bùn 25 2.1.14 Tính tốn máng tràn 26 2.1.15 Tính tốn bể tiếp xúc 27 2.1.16 Khử trùng nước thải 28 2.1.17 Xác định lượng khơng khí cần thiết cung cấp cho Aerotank( hiếu khí ) 31 2.1.18 Tính tốn chọn ống dẫn khí 32 CHƯƠNG III : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHO HỆ THỐNG 35 3.1 Tổng quan SADA xử lý nước thải 35 3.2 Các chức SCADA xử lý nước thải 35 P a g e | 58 3.2.1 Điều chỉnh tự động 35 3.2.2 Giám sát điều khiển 35 3.2.3 Hiển thị hệ thống công nghệ 35 3.2.4 Cấu trình hệ thống 35 3.2.5 Bảo vệ tự động 36 3.2.6 Cảnh báo/ báo động 36 3.2.7 Lưu trữ, báo cáo thống kê 36 3.3 Sơ đồ nguyên lý 36 CHƯƠNG IV : GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH TRÊN PLC 40 4.1 Code chương trình PLC 40 4.1.1 Code Main programs 40 4.1.2 Code Auto mod 42 CHƯƠNG V: MÔ PHỔNG TRÊN WIN CC 49 5.1 Giao diện mô 49 Chương VI : KẾT LUẬN 50 P a g e | 58 DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Cấp quản lý Hình 1.2 Hinh 4.1 Quy trình xử lý nước thải 37 Hình 4.1 40 Hình 4.2 40 Hình 4.3 41 Hình 4.4 41 Hình 4.5 42 Hình 4.6 43 Hình 4.7 43 Hình 4.8 43 Hình 4.9 44 Hình 4.10 44 Hình 4.11 45 Hình 4.12 45 Hình 4.13 46 Hình 4.14 46 Hình 4.15 47 Hình 4.16 47 Hình 4.17 47 Hình 4.18 48 Hình 4.19 48 Hình 4.20 48 Hình 5.1 49 P a g e | 58 DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1 Thành phần tiêu chuẩn xả nước thải sản xuất 10 Bảng 2.2: Các thông số thiết kế cho bể UASB 15 Bảng 2.3 Các thông số thiết kế bể lắng 21 Bảng 2.4 : Bảng đặc tính kỹ thuật balông chứa clo 29 P a g e | 58 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chỉ số pH : Là số xác định tính chất hố học nước Thang số pH từ 0-14; Về lý thuyết, nước có pH = trung tính Chỉ số CI : CI có nghĩa Bí mật ngành công nghiệp BOD : Là viết tắt Biochemical oxygen Demand tức nhu cầu oxy sinh hóa Nói rõ lượng oxy cần thiết để oxy hóa chất hữu có nước thải PCB : Là viết tắt Polychlorinated Biphenyls nhóm hợp chất thơm halogen tạo thành thay từ đến 10 nguyên tử hiđro phân tử biphenyl nguyên tử clo COD :lLà viết tắt cụm từ Chemical Oxygen Demand nhu cầu oxy hóa học tức lượng oxy cần thiết để oxy hóa hợp chất hóa học có nước bao gồm hữu lẫn vơ thành CO2 nước UASB : UASB dạng bể hoạt động theo nguyên lý kị khí Aerotank : Là hệ thống bể phản ứng sinh học hoạt động theo nguyên lý hiếu khí cách thổi khí kết hợp với khấy trộn để tăng tiếp xúc lớp bùn hoạt tính, vi sinh vật chất nhiễm có nước thải TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải (Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga – Nhà xuất khoa học kỹ thuật) Hệ thống thủy lực khí nén internet ( Taiflieudoc Vn) Giáo trình cấp nước ( GS TS NGND Trần Hiếu Nhuệ( Chủ biên), PGS TS Trần Đức Hạ, KS Đỗ Hải, PGS TS GVCC Ứng Quốc Dũng, PGS TS Nguyễn Văn Tín) – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Wincc manual – SIEMENS Giáo trình S7-300 tiếng việt - Hà Văn Trí S7-300 programmable controller installation and hardware – SIEMENS Tài liệu SCADA, WINCC , STEP7 (internet) P a g e | 58 P a g e | 58 LỜI CAM ĐOAN  Nguyễn Văn Nguyên  Lê Nguyên Tùng  Lương Long Kỳ 1711020034 1711020515 1711020133 Tôi cam đoan đề tài “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CƠNG NGHIỆP” tiến hành cơng khai, minh bạch dựa giúp đỡ bạn sinh viên, tâm huyết sức lực than đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy PGS.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG Các số liệu số liệu thực, khơng có chép từ cơng trình nghiên cứu Nếu có phát chép nào, chúng tơi xin chịu hồn toàn trách nhiệm trước khoa nhà trường TP.HCM, Ngày 30 tháng 08 năm 2021 Nhóm sinh viên thực NGUYỄN VĂN NGUYÊN LÊ NGUYÊN TÙNG LƯỢNG LONG KỲ P a g e | 58 LỜI NÓI ĐẦU Xử lý nước thải công nghiệp vấn đề quan trọng chuyên biệt ngành công nghiệp, đảm bảo vệ sinh môi trường phát triển kinh tế bền vững Cùng với phát triển không ngừng ngành cộng nghiệp nước thận chí nhà máy cơng ty nước ngồi xây dựng nước có nghĩa lượng nước thải cơng nghiệp ngày lớn Nước phần quan trọng tất sống Mọi sinh vật sống tồn phải cần đến nước, chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp đến sống lồi sinh vật nói chung người nói riêng Hiện nay, đời sống nâng lên nhiều nguồn tài nguyên nước bị đe dọa trầm trọng ý thức khai thác sử dụng Quá trình sử dụng nước bừa bãi, khơng mục đích dẫn đến hao hụt nguồn nước Bên cạnh đó, lượng nước thải phát sinh từ trình sản xuất, sinh hoạt số phận doanh nghiệp, khu dân cư xả thẳng môi trường mà không qua trình xử lý gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước mặt nước ngầm Những hoạt động dẫn đến nguồn nước bị ô nhiễm gây ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động sống hệ sinh thái, gây cân sinh thái khiến số loài đừng trước nguy tuyệt chủng mơi trường sống vốn có Vì vây, vấn đề sử lý nước thải hiệu ngày cải tiến qua giai đoạn phát triển vấn đề đặt lên hàng đầu liên quan đến mơi trường nghiêm trọng không xử lý tốt Ngày vấn đề xử lý nước thải công nghiệp có nhiều cải tiến nhằm phục vụ cho mục đích quản lý cách tối ưu dễ dàng cho người sử dụng Tiêu biểu áp dụng cơng nghệ từ động hóa mơ hinh Scada, thao tác điều khiển giám sát thông qua công nghệ PC Chỉ cần click chuột hay thao tác phím đơn giản thay nhiều công đoạn điều khiển tay khâu xử lý Việc nâng cao hiệu q trình xử lý, cịn có an tồn cho người tiết kiệm nhiều time P a g e | 58 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG thời gian qua hướng dẫn, hỗ trợ tài liệu tạo điều kiện để chúng em hồn thành đồ án tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy – Cô viện kỹ thuật HUTECH giúp đỡ góp ý hướng dẫn chúng em hồn thành đồ án mơn học Trong q trình làm đồ án, cố gắng chắn khơng tránh khỏi thiếu xót nên chúng em mong Thầy - Cô thông cảm Một lần chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn vô hạn đến Thầy PGS TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG quý Thầy - Cô viện kỹ thuật HUTECH tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án mơn học Chúng em xin chân thành cảm ơn mong muốn nhận giúp đỡ quý thầy – cô P a g e | 58 NaOH HCl DP HỆ THỐNG XỬ LÝ BIOGAS BIGOAS M1 RÁC CHẮN P1 NƯỚC THẢI HỒ BƠM BỂ UASB BỂ TRUNG HÒA BỂ LẮNG P3 P2 M2 B Bể Aerotank BỂ LẮNG SP BÙN KHÔ MÁY ÉP BÙN ĐẤ Hinh 4.1 Quy trình xử lý nước thải P a g e 37 | 58 Nguyên lý hoạt động : Nước thải từ nhà máy thu vào hố bơm Từ hố bơm, bơm nước qua song chắn rác.Mục đích để khử tất tạp vật gây cố q trình vận hành như: tắc máy bơm, đường ống kênh dẫn Rác vào thùng chứa cách xối liên tục cào thủ công Sau qua song chắn rác, nước tự chảy vào bể cân làm điều hòa lưu lượng để trì dịng thải khơng đổi cơng đoạn sau, khắc phục vấn đề vận hành dao động lưu lượng nước thải gây nâng cao hiệu suất trình cuối dây chuyền xử lí Nhiệt độ nước đo thủ cơng theo chu kỳ theo thời điểm cụ thể Máy bơm bơm nước từ bể cân vào bể trung hòa ổn định lưu lượng Nước thải chứa acid vơ kiềm cần trung hịa pH khoảng 7±0.2 trước sử dụng cho công đoạn xử lí cách sử dụng tác nhân hóa học Trong q trình trung hịa có lượng bùn tạo thành Lượng bùn phụ thuộc vào nồng độ thành phần nước thải loại lượng tác nhân sử dụng cho trình Các tác nhân hóa học thường sử dụng NaOH HCl Khi pH vượt ngưỡng bơm định lượng DP bổ sung thêm NaOH, pH vượt ngưỡng DP bổ sung HCl vào cho máy khuấy M1 hoạt động Máy khuấy tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng trung hòa làm đồng hóa chất bổ sung với nước thải Điều khiển pH thực thủ cơng Để đảm bảo an tồn cho cho vi sinh vật, người vận hành thường xuyên phải đo tay độ pH đầu nguồn nước vào bể kỵ khí để đảm bảo độ pH khơng vượt ngưỡng cho phép Khi phát pH không đạt yêu cầu người vận hành tắt P1, P2, P3 để cắt nguồn nước không đảm bảo tiêu cho công đoạn xử lí sinh học vi sinh vật nhạy cảm với độ pH, pH ảnh hưởng lớn đến trình tạo tạo men hấp thụ chất dinh dưỡng tế bào Sau trung hòa nước xử lý tiếp biện pháp sinh học để làm nước khỏi chất hữu hòa tan số chất vô H2S, chất sunfit, amoni, nitơ,… Phương pháp sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất hữu gây ô nhiễm chúng sử dụng chất hữu để lấy dinh dưỡng sinh trưởng Quá trình gọi trinh oxy hóa sinh hóa Ở dụng hai phương pháp kỵ khí hiếu khí Phương pháp kỵ khí dùng để lên men bùn cặn sinh q trình xử lí phương pháp sinh học nước thải công nghiệp chứa hàm lượng chất hữu cao Đây phương pháp cổ điển dùng để ổn định bùn cặn, vi khuẩn kỵ khí phân hủy chất hữu Tùy thuộc vào sản phẩm cuối người ta phân loại trình thành: lên men rượu, lên men axit lactic, lên men metan…Những sản phẩm cuối trình lên men là: cồn, axit, axeton, khí CO2, H2, CH4 Trong Thiết kế hệ P a g e 38 | 58 thống đo lường điều khiển xử lý nước thải cơng nghiệp cơng nghệ chất khí (biogas) thu hồi đốt nhờ hệ thống thu hồi xử lý Phương pháp hiếu khí phương pháp sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí Bể hiếu khí ln chứa vi sinh vật hiếu khí Trong cơng đoạn có thống sục khí bao gồm máy thổi khí B ống dẫn khí làm nhiệm vụ cung cấp đủ oxi cần thiết cho vi khuẩn trình phân giải chất hữu Kết qua hình thành bơng sinh học lắng trọng lực đầu bể Đối với đa số sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu 6,5 – 8,5 Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng lớn đến khả hoạt động vi sinh vật Đối với đa số vi sinh vật nhiệt độ nước thải phải từ – 37 độ C Nói chung giá trị DO ln đảm bảo khoảng cho phép nhờ công suất không đổi máy thổi khí theo thiết kế trừ trường hợp có cố Nước thải sau xử lý bể hiếu khí tràn sang bể lắng đứng Ở dùng phương pháp lắng trọng lực Trong nước chứa bùn hoạt tính q trình phân giải vi sinh vật bể hiếu khí chứa vi sinh vật sống chất rắn Một phần bùn đưa quay lại bể hiếu khí để đảm bảo lượng vi sinh vật cần thiết Bể lắng tích thiết kế đủ lớn để nước lưu thơng nhiều đảm bảo q trình lắng Do máy gạt bùn, bơm hút bùn ép bùn hoạt động liên tục (luôn bật gạt bùn M2, bơm hút bùn SP máy ép bùn D) Các van tay V4, V5 mở trước chế độ mở định, mức mở kỹ sư vận hành thực nhằm cân thức ăn vi khuẩn hiếu khí P a g e 39 | 58 CHƯƠNG IV : GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH TRÊN PLC 4.1 Code chương trình PLC 4.1.1 Code Main programs Hình 4.1 Hình 4.2 P a g e 40 | 58 Hình 4.3 Hình 4.4 P a g e 41 | 58 4.1.2 Code Auto mod Hình 4.5 P a g e 42 | 58 Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 P a g e 43 | 58 Hình 4.9 Hình 4.10 P a g e 44 | 58 Hình 4.11 Hình 4.12 P a g e 45 | 58 Hình 4.13 Hình 4.14 P a g e 46 | 58 Hình 4.15 4.1.3 Sensor Hình 4.16 Hình 4.17 P a g e 47 | 58 Hình 4.18 Hình 4.19 4.1.4 Data sensor Hình 4.20 P a g e 48 | 58 CHƯƠNG V: MƠ PHỔNG TRÊN WIN CC 5.1 Giao diện mơ Hình 5.1 P a g e 49 | 58 Chương VI : KẾT LUẬN Ngày này, nhu cầu nước giải khát bia rượu người tăng cao buộc sản xuất phải đẩy mạnh sản xuất Do trình đẩy mạnh sản xuất, nước thải từ nhà máy ngày thải nhiều chất ô nhiễm Nếu nhà máy hệ thống xử lý nước thải nước thải từ nhà mày làm ô nhiễm môi trường cách nghiêm trọng Vì thế, vấn đế tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy vấn đề đặt trình phát triển ngành cơng nghiệp nước nhà Qua việc tìm hiểu thực đề tài “Thiết kế hệ thống đo lường điều khiển xử lí nước thải cơng nghiệp” Chúng em có hiểu biết định quy trình cơng nghệ xử lí nước thải công nghiệp cách thiết kế ứng dụng SCADA vào quy trình xử lý nước thải Cùng với người đồng hành chúng em suốt thời gian thực đồ án PGS TS Nguyễn Thanh Phương với giúp đỡ Thầy-Cô viện kỹ thuật HUTECH, đến chúng em hoàn thành đồ án môn học Đồ án tốt nghiêp Đó đề tài “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHIỆP” ứng dụng SCADA vào quy trình xứ lý nước thải Đây bước khởi đầu cho phấn đấu, cố gắng cho trình học tập làm việc sau em Sau thời gian làm đồ án em tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích, thật cảm thấy đam mê công nghệ, nắm bắt tổng hợp lại nhiều kiến thức học trường Một lần chúng em mong góp ý nhận xét thầy cô giáo bạn để nhóm em hồn thiện đồ án kiến thức để ứng dụng vào thực tiễn sống Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Phương tạo điều kiện giúp đỡ chúng em qúa trình làm đồ án !!! P a g e 50 | 58 P a g e 51 | 58 ... VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1.1 Hệ thống xứ lý nước thải Hệ thống xử lý nước thải ( Wastewater Treatment System ) hiểu cấu tạo bới số thiết bị có cơng nghệ chun biệt nhằm đáp ứng giải lượng nước. .. axeton, khí CO2, H2, CH4 Trong Thiết kế hệ P a g e 38 | 58 thống đo lường điều khiển xử lý nước thải cơng nghiệp cơng nghệ chất khí (biogas) thu hồi đốt nhờ hệ thống thu hồi xử lý Phương pháp hiếu... báo cáo lại cho đơn vị xử lí trung tâm CPU thực chức kiểm sốt phân tích cần thiết 1.1.8 Hệ thống xứ lý nước thải Khảo sát đánh giá hệ thống Hiện công nghệ xử nước thải công nghiệp giới ngày tiên