THỰC TRẠNG QUAN TRẮC tự ĐỘNG HIỆN NAY

MỞ ĐẦU Giống như hầu hết các quốc gia thu nhập trung bình thấp khác, Việt Nam đã sử dụng những lợi thế tự nhiên về nguồn đất nông nghiệp, tài nguyên nước, rừng, biển và trữ lượng khoáng s.

MỞ ĐẦU Giống hầu hết các quốc gia thu nhập trung bình thấp khác, Việt Nam sử dụng lợi tự nhiên nguồn đất nông nghiệp, tài nguyên nước, rừng, biển và trữ lượng khoáng sản dồi dào làm tảng thúc đẩy tăng trưởng nhanh và mạnh giai đoạn đầu phát triển Tuy nhiên, mơ hình phát triển kinh tế phần lớn dựa vào nguồn tài nguyên thiên nhiên cho thấy thiếu bền vững theo thời gian [1] Nhất là quá trình tăng trưởng và cơng nghiệp hóa nhanh Việt Nam và để lại nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và tài nguyên thiên nhiên Nguồn tài nguyên tự nhiên Việt Nam rơi vào tình trạng suy giảm liên tục khoảng thập kỷ qua, kéo theo là các vấn đề mơi trường như: Ơ nhiễm khơng khí, nhiễm môi trường, mất an ninh nguồn nước, cạn kiệt tài nguyên… Trong 10 năm tới, Theo dự thảo Báo cáo Quy hoạch sử dụng đất Quốc gia thời kỳ 2021-2030, tầm nhìn đến 2050 dự kiến tăng thêm 115.000ha đất dành cho khu công nghiệp, với khoảng 558 khu công nghiệp cả nước, gấp gần 1,5 lần so với số lượng Một thực trạng đáng báo động là nguồn tiếp nhận xả thải, đặc biệt các hệ thống sông, hồ …quanh các khu công nghiệp, thành phố lớn ở nước ta ngày càng bị ô nhiễm trầm trọng Năm 2019, Chính phủ phê duyệt danh sách 17 mục tiêu quốc gia phát triển bền vững đến 2030 [2], : “ Đảm bảo đầy đủ và thực quản lý bền vững tài nguyên nước” là ưu tiên hàng đầu Cơ quan quản lý đưa sách mạnh mẽ giám sát và quản lý nguồn nước: QCVN 40 :2011/BTNMT, thông tư 10/2021 /TT-BTNMT, nghị định 08/2022/NĐ-CP…yêu cầu các nhà máy xử lý nước thải, doanh nghiệp có lưu lượng xả thải lớn bắt buộc phải lắp đặt các hệ thống giám sát nước thải liên tục, và tự động gửi liệu thời gian thực lên quản quản lý môi trường Tuy nhiên, các công ty vừa và nhỏ có nguồn lực tài hạn hẹp gặp nhiều khó khăn các biện pháp xử lý nước thải để đáp ứng các yêu cầu bảo vệ mơi trường ngày càng nghiêm ngặt, chi phí đầu tư cao và chi phí vận hành ngày càng tăng Các nghiên cứu cho thấy có thể đạt cải thiện đáng kể hiệu suất xử lý nước thải cách tới ưu hóa cơng nghệ quy trình có Theo nghiên cứu cơng bớ ( Marina Sabelfeld và nnk, 2022), dựa các liệu các thông số môi trường: nhiệt độ, pH, TSS, COD, ORP, DO… thu thập làm thông số đầu vào để mơ hình, tới ưu hóa phần mềm mô SIMBA# ( (IFAK Institute for Automation and Communication registered association, Germany), sau thử nghiệm thu kết quả khả quan: Với trường hợp nghiên cứu điển hình nhà máy xử lý nước thải tập trung, lượng điện tiêu thụ giảm đến 68% đồng thời tăng tỷ lệ phân hủy nitơ (72%) và phốt (17%) [3] Theo số liệu thống kê Hiệp hội doanh nghiệp nhỏ và vừa Việt Nam, cả nước có khoảng 800.000 doanh nghiệp doanh nghiệp nhỏ và vừa chiếm đến 98 % Do vậy, nghiên cứu ứng dụng hệ thống giám sát chất lượng nước nhằm tới ưu hóa quy trình xử lý nước thải là cần thiết giúp tiết kiệm lượng, chi phí vận hành cho các doanh nghiệp CHƯƠNG I THỰC TRẠNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NƯỚC THẢI TỰ ĐỘNG LIÊN TỤC HIỆN NAY I.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI Từ năm 1970, tự động hóa các hệ thống xử lý nước thải quan tâm nghiên cứu Năm 1971, thành phố Metropolitan Seattle ( Mỹ ) lần đưa vào vận hệ thống giám sát và điều khiển CATAD, với các chức năng: - Điều tiết lưu lượng hàng ngày đến các nhà máy xử lý nhằm ổn định đầu vào cho các quá trình xử lý các điều kiện thời tiết theo mùa - Giám sát và điều khiển các thành phần khí nhà máy từ xa - Lưu trữ liệu lưu lượng theo mùa, làm sở tính toán chi phí và các rủi ro tiềm ẩn với hệ thống sau này - Dựa sở giám sát lưu lượng và điểu khiển hệ thống để lựa chọn điểm tràn gây thiệt hại nhất có cớ ( mưa bão, lưu lượng tăng đột biến … ) Trung tâm hệ thống là máy tính điều khiển thời gian thực và các thiết bị cho phép có thể lập trình Thiết bị giao tiếp kết nối thiết kế đặc biệt cho phép máy tính giao tiếp với các thiết bị khí chấp hành Tại bảng điều khiển trung tâm, thơng tin thu thập từ các trạm ở xa sau chuyển sang các thiết bị hiển thị trực quan Các trạm này lắp đặt dọc theo sông thành phố, đo đạc các thông số như: pH, nhiệt độ, độ dẫn điện, xy hịa tan và xạ mặt trời Dữ liệu các trạm quan trắc lưu trữ các băng từ sử dụng cho các mục đích thớng kê sau này Hệ thớng giám sát - điều khiển CATAD [4] mô tả hình dưới đây: Hình 1.Sơ đồ hệ thống giám sát điều khiển CATAD, Seattle Metro System Trong hệ thống CATAD, các thành phần giám sát chất lượng nước (water quality monitors) có chức theo dõi chất lượng nước gửi liệu trung tâm điều khiển sở liệu thu thập được, phần mềm điều khiển hiển thị các thông số, đưa các cảnh báo có cớ,… Trong đó, điều khiển tự động ứng dụng ở số khâu quá trình xử lý bùn hoạt tính ở mức độ tự động hóa thấp, điều khiển hệ thớng theo các điểm cài đặt giá trị Như hình dưới (Hình 2.) , quạt thổi khí cung cấp khí cho bể oxy hóa ( Oxidation Tank ), cảm biến DO đo nồng độ xy hịa tan bể, tín hiệu phản hồi qua tác khâu (AE), (AIT), (AIC) điều khiển, điều khiển so sánh với điểm cài đặt SP, giá trị nằm ngoài khoảng cài đặt, điều khiển van đóng mở để đảm báo nồng độ DO bể Hình Quá trình điều khiển sục khí cho bể oxy hóa hệ thống CATAD Các thành phần điều khiển quá trình các quá trình xử lý khác tương tự vậy , hình dưới (Hình 3) mơ tả sơ đồ điều khiển tỉ lệ F/M ở bể lắng Hình Hệ thống điều khiển tỉ lệ F/M bể lắng Tại Việt Nam, các hệ thống xử lý nước thải ứng dụng các cơng nghệ tự động hóa ở mức thấp Các nhà máy sử dụng vận hành phụ thuộc phần lớn vào các nhân viện kĩ thuật vận hành Bảng dưới đây( Bảng 1) thống kê chức năng, chế độ điều khiển các thiết bị nhà máy xử lý nước thải công ty Blue Star Việt Nam, công suất 1000 m3/ ngày, cho thấy các thiết bị hệ thống vận hành hoàn toàn nguyên tắc điều khiển ON/OFF, tự động điều khiển các thiết bị đơn lẻ Bảng Chế độ vận hành thiết bị hệ thống xử lý nước thải Việt Nam Trước năm 2017, hệ thống giám sát tiêu chất lượng nước đầu nhà máy xử lý nước thải không yêu cầu bắt buộc làm thủ tục cấp phép xả thải, hệ thống giám sát nước thải chi theo dõi vài thông số bản: pH, nhiệt độ, DO quá trình xử lý nước thải Tuy nhiên, thông tư 24/2017/TT- BTNMTđược ban hành bắt buộc các doanh nghiệp có hệ thống xử lý nước thải tập trung, lưu lượng xả thải lớn…bắt buộc phải có hệ thớng giám sát nước thải đầu tự động, liên tục Hiện nay, thông tư 10/2021/TT- BTNMT có hiệu lực thay cho các thơng tư trước Hệ thớng giám sát nước thải tự động, liên tục lắp đặt để quan trắc các thông số nước thải theo các quy định hành bảo vệ môi trường và phải đáp ứng tối thiểu các yêu cầu sau: a) Thiết bị quan trắc tự động, liên tục: gồm nhiều thiết bị có khả đo, phân tích và đưa kết quả quan trắc các thông số nước thải cách tự động, liên tục Căn vào thông số quan trắc và nguyên lý đo, phân tích thiết bị quan trắc để xác định phương án lắp đặt thiết bị quan trắc phù hợp: phương án 1, các thiết bị quan trắc (đầu đo pH, nhiệt độ, TDS/EC ) đặt trực tiếp bể nước thải sau hệ thống xử lý, phương án 2, nước thải sau xử lý bơm lên nhà trạm vào thùng chứa mẫu và hệ thiết bị phân tích tự động (nếu có) Các đầu đo: pH, nhiệt độ, TDS/EC nhúng trực tiếp vào thùng chứa mẫu bên nhà trạm b) Thiết bị thu thập, lưu giữ, truyền liệu: để thu thập, lưu giữ và truyền liệu quan trắc tự động, liên tục Hệ thống quan nhà nước môi trường c) Dung dịch chuẩn: để kiểm tra và hiệu chuẩn thiết bị quan trắc Hệ thống; d) Thiết bị lấy mẫu tự động: để lấy và lưu mẫu nước thông số giám sát vượt ngưỡng quy chuẩn cho phép theo yêu cầu quan nhà nước có thẩm quyền đ) Camera: để cung cấp hình ảnh trực tuyến vị trí đặt các thiết bị quan trắc và vị trí cửa xả hệ thớng xử lý nước thải, trước đổ nguồn tiếp nhận; e) Cơ sở hạ tầng, gồm: - Nhà trạm: để chứa các thiết bị quan trắc Hệ thớng Vị trí nhà trạm phải đáp ứng tối thiểu các yêu cầu sau: Ít bị rung, lắc; Ít bị tác động bụi và các khí gây ăn mịn; - Có nguồn điện ổn định Nguồn điện và các thiết bị lưu điện phải bảo đảm trì hoạt động liên tục, ổn định Hệ thống bảo đảm Hệ thống hoạt động tối thiểu 30 phút từ mất điện Hệ thống quan trắc tự động bắt buộc này hoạt động độc lập với hệ thớng điều khiển quá trình xử lý nhà máy xử lý nước thải, sử dụng chủ yếu là giám sát, có nhiều tiềm ứng dụng điều khiển Hình Sơ đồ hệ thống quan trắc tự động theo thông tư 10/2021/TT-BTNMT Có thể thấy, ứng dụng tự động hóa vận hành xử lý nước thải có hai chức chính: thu nhận thơng tin và điều khiển quá trình Đới với chức thứ nhất, mức độ ứng dụng các nhà máy xử lý t tương đối cao Nhiều, thường là hàng nghìn biến, ngày thu thập theo thời gian thực hệ thống SCADA các nhà máy xử lý và các phân tích liệu nhiều phức tạp là thành phần tiêu chuẩn hoạt động xử lý và giám sát chất lượng Tuy nhiên, chức thứ hai, điều khiển quá trình, phát triển và thường bị giới hạn vài vòng điều khiển đơn giản như: điều khiển ON/OFF, điều khiển đơn lẻ, vận hành thủ cơng… Có sớ dấu hiệu cho thấy tình hình thay đổi và ngành điều trị trải qua quá trình chuyển đổi hướng tới mức độ tự động hóa cao cho cả việc thu nhận thơng tin và kiểm soát quá trình Cơng nghệ thơng tin là cơng nghệ có sức lan tỏa mạnh mẽ Hầu hết các nhà máy xử lý lắp đặt sớ máy tính, chúng chưa sử dụng hết hoạt động nhà máy ngoài hệ thống SCADA và PLC Ngay cả khả tiên tiến các hệ thống này thường không sử dụng đầy đủ Việc phát triển các cảm biến mới, có giá thành ngày càng rẻ, độ ổn định cao hơn, đo đạc nhiều thông số đa dạng hơn, cung cấp thêm nhiều loại liệu các thành phần nước thải Trong các hệ thống SCADA và PLC thường thu thập lượng lớn liệu, khả máy tính để trích x́t các mẫu (thơng tin hữu ích) thường khơng sử dụng phổ biến quá khứ Tóm lại , xu hướng xử lý nước thải hướng tới các quy trình đa dạng và phức tạp hơn, tính chất nước thải ngày càng phức tạp chi phí cho xử lý lại bị hạn chế Điều này dẫn đến yêu cầu hệ thống xử lý nước thải phải tới ưu hóa sở các hệ thớng, thiết bị sẵn có Vì vậy, việc nghiên cứu tới ưu hóa quá trình xứ lý, với việc áp dụng các cảm biến vào sâu các khâu quá trình xử lý nhằm giảm chi phí vận hành, xử lý nước thải cho các doanh nghiệp là rất cần thiết I.2 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG Ngày nay, các hệ thống giám sát trở lên phổ biến nhiều lĩnh vực khác nhau, từ các ứng dụng sản xuất, chế biến, chế tạo,…đến các hệ thống giao thơng thơng minh Quá trình phát triển và hoàn thiện hệ thống giám sát môi trường gắn liền với phát triển lĩnh vực cảm biến môi trường Cùng với phát triển công nghệ thông tin, công nghiệp điện tử, vật liệu… các cảm biến môi trường có cảm biến sử dụng nước thải ngày càng đa dạng, có độ xác, tin cậy cao với chi phí hợp lý tích hợp càng nhiều vào các hệ thống giám sát tự động Ngày càng có nhiều mơ hình giám sát phức tạp, nhiều thông số, theo thời gian thực Tuy nhiên, chúng có các thành phần bản sau: Hình Mô tả hệ thống giám sát tự động - Các cảm biến có chức đo đạc giá trị các thông số đặc trưng nước thải cần quan tâm như: nhiệt độ, lưu lượng, pH, DO, COD, NH3,… - Khới chủn đổi tín hiệu: tín hiệu từ các cảm biến ở dạng analog digital cần chuyển đổi thành các tín hiệu tiêu chuẩn phù hợp với thu thập, xử lý liệu - Khối thu thập, lưu trữ, xử lý liệu: có nhiệm vụ lưu trữ, xử lý các liệu từ cảm biến gửi - Khối truyền thông: mạng lưới giám sát lớn, khới truyền thơng có nhiệm vụ truyền - nhận thơng tin từ hệ thống giám sát nhỏ, nội tới các hệ thống lớn như: các trung tâm quan trắc, mạng internet,… Hình Đo lưu lượng sóng siêu âm truyền qua Máy đo lưu lượng âm phản xạ thường sử dụng chuyển đổi và phát có thể tách biệt với nhận Được gắn thành ngoài đường ống (hoặc xuyên qua tường), đầu dị gửi tín hiệu tần sớ cụ thể (từ 600 kHz đến MHz) vào chất lỏng và các hạt lơ lửng bong bóng khí phản xạ lại đầu dị Bởi vật chất phản xạ chủn động với chất lỏng, tần sớ sóng lượng âm thay đổi bị phản xạ Độ lớn dịch tần tỷ lệ với tốc độ dòng chảy và chuyển đổi điện tử thành tín hiệu tuyến tính Hình Đo lưu lượng theo nguyên tắc phản xạ sóng âm - Thiết bị đo lưu lượng kênh hở: Thường dùng đo lưu lượng xả thải các kênh, mương hở…Trong phương pháp này, việc đo lưu lượng phụ thuộc vào hai yếu tố: đập tràn ( máng đo ) và thiết bị đo mức + Đập tràn là đập vách ngăn đặt kênh hở với khe ở để chất lỏng đo chảy qua ( Hình ) Phần mở này là phần rãnh đập; cạnh dưới là đỉnh Phần khía thường cắt từ tấm kim loại (một đập có hình chóp nhọn) gắn vào mặt thượng lưu vách ngăn (Hình 7) + Máng đo lưu lượng kiểu Parshall: là loại máng đo thủy lực thông dụng Máng đo có đầu vào hội tụ, đáy ngang, phần cổ ngắn có đáy dớc x́ng với độ dớc 3:8 và đầu phân kỳ đáy chếch lên với độ dốc 1:6 Trong phép đo lưu lượng, đo cột nước tĩnh khoảng cách xác định phía sau điểm hẹp (phần cổ máng), sau sử dụng các phép đo để tính toán dịng chảy, xác định lưu lượng cách sử dụng bảng đồ thị Lợi việc sử dụng máng Parshall là thiết kế và cấu trúc trơn mịn chất rắn nước thải không thể tập trung sau thiết bị ( Hình Hình Đo lưu lượng kênh hở qua đập tràn Hình 10 Hình dạng đập tràn Hình 11 Mặt cắt hình dạng máng đo kiểu Parshall + Thiết bị đo mức: dùng để đo chiều cao mức chất lỏng chảy lòng máng kênh hở Có nhiều loại thiết bị đo mức sử dụng thực tế: các loại đo mức học, sử dụng sóng siêu âm, sử dụng laser… Hình 12 Mô tả thiết bị đo mức nước kênh hở Để tính lưu lượng chảy kênh hở đảm bảo độ xác, các thơng sớ kĩ tḥt các loại đập tràn máng Parshall thường tiêu ch̉n hóa, tính toán dựa các cơng thức thực nghiệm, lưu lượng dòng chảy phụ thuộc vào chiều cao mực chất lỏng chảy kênh, bảng dưới ( Bảng 1) trình bày cơng thức tính lưu lượng kênh hở với các máng Parshall tiêu chuẩn Bảng Bảng tính lưu lượng cho dịng chảy qua máng Parshall tiêu chuẩn Thông thường với các hệ thống giám sát, phận đo mức tích hợp vào thiết bị có thể tính toán lưu lượng dựa các thông số loại kênh cài đặt và truyền tín hiệu đến hệ thớng giám sát trung tâm I.2.1.2 Các cảm biến đo nhiệt độ Hai loại cảm biến nhiệt độ thường sử dụng các nhà máy xử lý nước thải: cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở - Cặp nhiệt điện hoạt động dựa hiệu ứng nhiệt điện ( hiệu ứng Seebeck ) là chuyển đổi trực tiếp chênh lệch nhiệt độ thành hiệu điện và ngược lại thông qua cặp nhiệt điện ( cặp dây dẫn kim loại khác hàn nới đầu ).cặp nhiệt điện có ưu điểm rất chắn, bền bỉ và rẻ tiền Hình 13.Nguyên lý đo nhiệt độ cặp nhiệt điện - Nhiệt điện trở: sử dụng yêu cầu độ xác cao, hoạt động dựa nguyên tắc điện trở thay đổi theo nhiệt độ, xác định giá trị điện trở có thể suy nhiệt độ điểm đo Có loại thơng dụng: nhiệt điện trở kim loại (RTD), nhiệt điện trở bán dẫn Hình 14 Sơ đồ nguyên lý nhiệt điện trở I.2.1.3 Các cảm biến sử dụng nguyên lý quang phổ - đo COD, MLSS… Sự hấp thụ các tia sáng ở miền khả kiến tử ngoại làm kích thích hệ electron phân tử, phân tử ở trạng thái kích thích khơng bền vững thời gian rất ngắn, có xu hướng trở trạng thái bền vững Từ trạng thái kích thích có lượng cao trở trạng thái bản có lượng thấp phân tử lại giải phóng lượng dưới dạng chủ yếu sau: + Năng lượng giải phóng gây biến đổi tính chất hóa học các chất Nghiên cứu biến đổi này thuộc ngành quang hóa, tượng quang hóa sử dụng phân tích trắc quang + Năng lượng giải phóng dưới dạng ánh sáng, tượng này gọi là phát quang Hiện tượng này ứng dụng rộng rãi phân tích định tính và định lượng, là sở phương pháp phân tích phát quang + Trong đại đa số trường hợp, lượng kích thích biến thành chuyển động nhiệt, là sở phương pháp phân tích trắc quang dùng để xác định hàm lượng chất phân tích theo độ hấp thụ ánh sáng Phương pháp đo nồng độ các chất nước thải quang phổ UV-VIS ứng dụng rộng rãi, loại tiêu đo đa dạng, nhanh, đáp ứng tốt các yêu cầu độ nhạy, độ xác Nồng độ các chất cần đo tính toán theo định luật Beer – Lambert Công thức: A=ɛxlxC Trong đó: A là độ hấp thụ quang dung dịch bước sóng λ l là độ dày truyền quang C là nồng độ mẫu (mol/L) ɛ là sớ tỷ lệ, độ hấp thụ quang riêng, tính toán thực nghiệm Hình 15 Nguyên lý đo nồng độ chất quang phổ I.2.1.4 Các cảm biến đo nồng độ chất nước thải điện cực chọn lọc ion Các loại cảm biến đo đạc theo nguyên lý này bao gồm: pH, DO, ORP, đo các ion kim loại: Ca2+; Pb… Thành phần thiết yếu nhất điện cực chọn lọc ion là màng đặc biệt, nhạy cảm, cho phép các ion cần đo qua Khi nhúng điện cực vào dung dịch thử nghiệm có chứa các cần đo, các ion này ở bên ngoài khuếch tán qua màng đạt trạng thái cân nồng độ bên ngoài và bên Do đó, có tích tụ điện tích ở bên màng tỷ lệ với số lượng ion dung dịch bên ngoài, tạo với điện cực bên màng điện rất nhỏ Sự khác biệt điện này có thể đo so với điện cực chuẩn riêng biệt và ổn định tiếp xúc với dung dịch thử nghiệm, không bị ảnh hưởng bởi dung dịch đo Phải sử dụng milivơn kế có trở kháng cao, nhạy cảm hệ thống đo kỹ thuật số để đo xác hiệu điện cực này Hiệu điện cực thực tế tỷ lệ thuận với Logarit nồng độ ion dung dịch bên ngoài Từ hiệu điện này, có thể tính nồng độ ion cần đo dung dịch thử nghiệm Hình 16.Nguyên lý cảm biến điện cực chọn lọc ion ( ISE - Ion Selective Electrodes ) I.2.2 HỆ THỐNG GIÁM SÁT - ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM I.2.2.1 Khối điều khiển trung tâm Thiết bị điều khiển đa sớ các hệ thớng xử lý nước thải này là các PLC, có chức năng: - Điều khiển các cấu chấp hành ( bơm, van điều khiển, cửa xả… ) hệ thống - Thu thập xử lý liệu từ các cảm biến - Lưu trữ liệu thu thập - Truyền - nhận liệu đến các đơn vị quản lý PLC là viết Programmable Logic Controller hay gọi là điều khiển lập trình, là thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực loạt trình tự các kiện Các kiện này kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua các hoạt động có trễ thời gian định hay các kiện đếm PLC dùng để thay các mạch relay thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái đầu và đầu vào Khi có thay đổi ở đầu vào đầu thay đổi theo Ngơn ngữ lập trình PLC có thể là Ladder hay State Logic Hiện có nhiều hãng sản xuất PLC Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell Hình 17 Một số dịng sản phẩm PLC hãng SIEMENS I.2.2.2 Các chuyển đổi tín hiệu Bộ chủn đổi tín hiệu là thiết bị có thể chuyển đổi tín hiệu thiếu bị, tín hiệu đầu vào thành tín hiệu khác ở đầu Tín hiệu từ các thiết bị là hoàn toàn khác tính chất vật lý (ví dụ như: tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, đồng hồ đo lưu lượng, cảm biến báo mức…) Vì các thu thập, lưu trữ rất khó khăn để xử lý tín hiệu trực tiếp từ đầu vào, nên cần phải có chủn đổi tín hiệu thành dạng tín hiệu dễ sử dụng theo chuẩn chung Một sớ loại tín hiệu phổ Tín hiệu analog như: tín hiệu dịng, tín hiệu áp… Tín hiệu xung Tín hiệu sớ như: on/off, relay… Và sớ ch̉n tín hiệu mạng như: Internet, Modbus RTU, Profibus, CAN Open,… Các nghiên cứu hệ thống điều khiển nhà máy sản x́t cơng nghiệp với nhiều tín hiệu đầu vào từ các loại: cảm biến, đồng hồ đo lưu lượng… khác chuyển đổi thông qua chuyển đổi tín hiệu để đưa tín hiệu ch̉n Ví dụ: tín hiệu 4-20mA hay 0-10V… có thể dễ dàng đưa điều khiển PLC thu thập liệu và xử lý điều khiển Ngày công nghệ ngày càng phát triển; các chuyển đổi tín hiệu ngày càng đa Các chuyển đổi tín hiệu tiêu biểu sau: Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang sớ (ADC): Lấy mẫu tín hiệu tương tự ở đầu vào và chuyển đổi chúng thành tín hiệu sớ ở đầu Chủn đổi tín hiệu sớ sang tương tự (DAC): Chủn đổi tín hiệu sớ thành giá trị điện áp dịng điện tương ứng ở ngõ - Chuyển đổi tín hiệu tần số đầu vào thành tần số khác ở đầu - Chuyển đổi, khuếch đại, đảo ngược, nhân đôi tín hiệu điện áp - Chuyển đổi tín hiệu xung thành tín hiệu dịng áp ở đầu - Chuyển đổi các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ thành giá trị dịng điện 4-20mA ch̉n cơng nghiệp - Chuyển đổi tín hiệu loadcell thành tín hiệu 0-10V 4-20 mA I.2.2.3 Khối thu thập liệu Hệ thống thu nhập, xử lý và quản lý liệu sở phải đáp ứng các yêu cầu tối thiểu sau: - Hệ thống phải kết nối trực tiếp đến các thiết bị đo, phân tích, điều khiển (data controller), hệ thớng lấy mẫu tự động (nếu có), khơng kết nới thơng qua thiết bị khác - Tín hiệu đầu hệ thống là dạng số (digital) - Bảo đảm lưu giữ liên tục nhất là 30 ngày liệu gần nhất Các liệu lưu giữ tối thiểu gồm: thông số đo, kết quả đo, đơn vị đo, thời gian đo, trạng thái thiết bị đo (đang đo, hiệu chuẩn và báo lỗi thiết bị) - Bảo đảm hiển thị và trích xuất liệu hệ thống nhận, truyền và quản lý liệu sở I.2.2.4 Khối truyền thông Để kết nối với các hệ thống, mạng lưới giám sát lớn cần các phương thức truyền nhận liệu với khoảng cách xa, các trạm quan trắc với trung tâm các trạm với như: truyền qua mạng internet, qua mạng nội bộ…một phương thức truyền liên mạng phổ biến sử dụng Việt Nam, với các thông số sau: Truyền liệu theo phương thức FTP tới địa máy chủ FTP tài khoản và địa FTP Sở Tài nguyên và Môi trường cung cấp; đường truyền internet tối thiểu ở mức 3MB/s Dữ liệu phải truyền theo thời gian thực chậm nhất sau phút kết quả quan trắc hệ thống trả ra, lần 01 tệp liệu Bảo đảm đồng thời gian thực Trường hợp việc truyền liệu bị gián đoạn, sau phục hồi, hệ thống phải tự động thực truyền các liệu khoảng thời gian bị gián đoạn Cho phép nhận tín hiệu điều khiển việc lấy mẫu tự động từ xa (nếu có) và lấy liệu có yêu cầu Nội dung tệp liệu bao gồm thơng tin chính: thơng sớ đo, kết quả đo, đơn vị đo, thời gian đo, trạng thái thiết bị đo (đang đo, hiệu chuẩn và báo lỗi thiết bị) Về bảo mật và tính toàn vẹn liệu: Sau trạm quan trắc môi trường tự động liên tục vào hoạt động thức, hệ thống phải kiểm soát truy cập tài khoản và mật khẩu Người vận hành phải bảo đảm và chịu trách nhiệm bảo mật, tính toàn vẹn liệu, tài khoản truy cập máy chủ FTP và địa IP tĩnh nơi truyền liệu I.3 MỘT SỐ HỆ THỐNG GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG NƯỚC THẢI TRONG CÁC NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI VIỆT NAM Hiện nay, các thiết bị quan trắc tự động nước thải lắp đặt ở hầu hết các nhà máy xử lý nước thải tập trung, số doanh nghiệp có lưu lượng xả thải lớn Bảng Thông số chất lượng nước thải tối thiếu cần phải giám sát theo quy định Các hệ thống quan trắc nhập khẩu từ các nước EU, G7, Trung Quốc… theo yêu cầu lắp đặt chủ đầu tư Đảm bảo quan trắc các tiêu tối thiểu theo quy định ở bảng Thực tế, các hệ thống giám sát nước thải tự động và lắp đặt ở khắp các khu công nghiệp cả nước Dưới là hình ảnh sớ trạm quan trắc vào vận hành Hình 18 Trạm quan trắc nước thải tự động KCN Thăng Long III – Vĩnh Phúc Hình 19 Hệ thống quan trắc nước thải hãng Horiba - Nhật Bản lặp đặt Việt Nam I.4 KẾT LUẬN Qua khảo sát, đánh giá thực trạng hệ thống giám sát nước thải nay, có thể thấy các hệ thớng vận hành với mục đích thu thập, lưu trữ và truyền liệu theo yêu cầu quan quản lý Sử dụng hệ thống giám sát với liệu thu thập nhằm tới ưu hóa quá trình xử lý, tiết kiệm chi phí …chưa quan tâm, vậy nghiên cứu có tính thực tiễn đới với các hệ thống nước thải Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO ... nghiệp CHƯƠNG I THỰC TRẠNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NƯỚC THẢI TỰ ĐỘNG LIÊN TỤC HIỆN NAY I.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI Từ năm 1970, tự động hóa các hệ... Thiết bị quan trắc tự động, liên tục: gồm nhiều thiết bị có khả đo, phân tích và đưa kết quả quan trắc các thông số nước thải cách tự động, liên tục Căn vào thông số quan trắc và nguyên... nước thải đầu tự động, liên tục Hiện nay, thông tư 10/2021/TT- BTNMT có hiệu lực thay cho các thơng tư trước Hệ thớng giám sát nước thải tự động, liên tục lắp đặt để quan trắc các thông