thiết kế và thi công hệ thống xử lý nước thải

Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1Mục đích luận văn: Ngày nay trong các hệ thống tự động PLC là sự lựa chọn tối ưu nhất trong việc điều khiển hệ thống. Hơn nữa, các hệ thống tự động vẫn thường có chế độ Manual-điều khiển bằng tay khi người điều khiển muốn trực tiếp điều khiển từng thiết bị trong hệ thống. Với đề tài “Mô hình hệ thống xử lý nước thải điều khiển bằng PLC Mitsubishi” em có thể làm quen với việc sử dụng PLC Mitsubishi điều khiển hệ thống, thiết kế và thi công tủ điện điều khiển (với hai chế độ Auto và Manual), đồng thời bước đầu tìm hiểu việc giao tiếp giữa PLC Mitsubishi và máy tính (nạp thông số điều khiển và giám sát trạng thái PLC từ máy tính) thông qua truyền thông nối tiếp sử dụng Visual Basic. Dựa trên hệ thống xử lý nước thải thực tế đang hoạt động tại nhà máy đường Trị An, em đã xây dựng một mô hình gần giống với thực tế, thay thế các máy bơm, máy thổi khí ba pha công suất lớn bằng các máy bơm, máy oxy sử dụng trong các hồ cá cảnh, thay các contactor đóng ngắt công suất lớn bằng các relay, sử dụng một công tắc giả lập cho các sensor cảm biến đo nồng độ pH của nước thải,… Mô hình có thể hoạt động ở hai chế độ tự động Auto và bằng tay Manual. Ở chế độ bằng tay, người vận hành có thể trực tiếp điều khiển hoạt động của hệ thống. Ở chế độ Auto, hệ thống sẽ tự động chạy theo đúng quy trình công nghệ bằng sự điều khiển của PLC Mtisubishi,với thông số thời gian hoạt động của các thiết bị được nạp xuống PLC từ máy tính, đồng thời máy tính cũng giám sát được trạng thái của các thiết bị (đang đóng hay mở). 1.2Tổng quan về hệ thống xử lý nước thải: 1.2.1 Định nghĩa:  Nước thải: GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 67 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông Mục đích của quá trình xử lý nước thải là loại bỏ các chất ô nhiễm.Những chất này có thể tồn tại ở các dạng khác nhau trong nước thải:chất hòa tan hay chất rắn lơ lửng, có thể phân hủy được bằng phương pháp sinh học hay không thể phân hủy được bằng phương pháp sinh học… Thành phần chất hữu cơ trong nước thải được thể hiện đặc trưng qua các đại lượng BOD, COD hay TOC.BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) đặc trưng cho phần chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học.COD (nhu cầu oxy hóa học) và TOC (tổng chất hữu cơ) đặc trưng cho tổng các chất hữu cơ Sơ đồ trên chỉ ra những thành phần khác nhau trong nước thải. Những thành phần này tồn tại ở những dạng khác nhau: chúng có thể phân hủy được bằng phương pháp sinh học hay không thể phân hủy được bằng phương pháp sinh học, là chất tan hay chất rắn lơ lửng. Các chất vô cơ hòa tan, chất lơ lửng (vô cơ,hữu cơ) có thể loại bỏ bằng phương pháp hóa lý. Trong khi đó, phần lớn những chất hưu cơ có thể phân hủy sinh học thì GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 68 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông được loại bỏ bằng phương pháp sinh học. Những thành phần tan và không thể phân hủy sinh học sẽ còn ở lại nước thải sau xử lý. Các thành phần vô cơ trong nước thải bao gồm : các nguyên tố đơn như là Canxi (Ca) , Cloride (Cl) , sắt (Fe) , crôm (Cr) , kẽm (Zn), và các hợp chất như: nitrát (NO 4 ), sunphat (SO 4 ). Các thành phần hòa chất vô cơ liên quan bao gồm: amonia tự do, nitơ hưu cơ, nitrit, nitrat, phospho hữu cơ và phospho vô cơ. Trong đó Nitơ và Phospho là 2 chất dinh dưỡng quan trọng rất phổ biến và lien quan đến sự phát triển các thủy sinh vật không có lợi.  pH: Giá trị pH của nước thải đặc trưng cho tính chất axit, bazơ hay trung tính của nó. Giá trị pH được đo bằng máy đo pH.  Chất rắn: Nước thải chứa nhiều dạng chất rắn khác nhau có kích thước từ mảnh thô (1- 2cm) đến kích thước keo (<1µm). Chất rắn được phân loại theo bảng sau: STT PHÂN LOẠI MÔ TẢ 1 Tổng chất rắn (TS) Phần chất rắn còn lại sau khi mẩu nước thải được bay hơi và làm khô tại nhiệt độ 103-105 0 C 2 Tổng chất rắn bay hơi (TVS) Là phần chất rắn bay hơi và đốt cháy khi nung TS 500±50 0 C 3 Tổng chất rắn cố định Là lượng chất rắn còn lại sau khi nung TS ở nhiệt độ GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 69 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông 500±50 0 C 4 Tổng chất rắn lơ ửng Phấn chất rắn dược giữ lại trên giấy lọc sợi thủy tinhWhatman với độ lổ hổng 1,58 µm,được xác định sau khi làm khộ mẩu tại nhiệt độ 103-105 0 C 5 Chất rắn lơ lửng bay hơi (VSS) Là chất rắn có thể bay hơi hay đốt cháy khi nung TSS tại nhiệt độ 500±50 0 C 6 Chất rắn lơ lửng cố định (FSS) Là phần chất rắn còn lại sau khi nung TSS tại nhiệt độ 500±50 0 C 7 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) (TS-TSS) Là lượng chất rắn đi qua giấy lọc và sau đó được làm bay hơi nước và làm khô tại nhiệt độ 103-105 0 C 8 Chất rắn hòa tan bay hơi (VDS) (TVS- VSS) Là chất rắn có thể bay hơi hay đốt cháy khi nung TDS tại nhiệt độ 500±50 0 C 9 Chất rắn hòa tan cố định (FDS) Là lượng chất rắn còn lại sau khi nung TDS ở nhiệt độ 500±50 0 C 10 Chất rắn lắng được Là lượng chất rắn lơ lửng lắng xuống sau thời gian (1 giờ) trong nón Imhoff,được thể hiện GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 70 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông dưới đơn vị ml/l Bảng 1.1 : phân loại chất rắn Giá trị tổng chất rắn lơ lửng TSS thường được xác định để làm cơ sở cho việc điều chỉnh quá trình xử lý. Tuy nhiên cũng nên lưu ý rằng giá trị TSS xác định được thường khó chính xác và thiếu ý nghĩa cơ sở.  Độ đục: Độ đục đo khả năng chiếu xuyên của ánh sang qua nước, là một thông số để định tính chất lượng của nước sau xử lý và nước thiên nhiên về các thành phần các chất keo và chất lơ lửng. Việc đo độ đục dựa trên sự so sánh mật độ ánh sang xuyên qua mẩu và ánh sang xuyên qua một dung dich chuẩn trong cùng một điều kiện. Đơn vị đo độ đục là NTU  Độ màu: Màu của nước được gây ra bởi các chất rắn lơ lửng, các chất keo và các hợp chất hòa tan. Màu sinh ra bởi các chất lơ lủng được gọi là màu biểu kiến, trong khi màu được sinh bởi các chất keo và các hợp chất hòa tan được gọi là màu thật. Màu thật vẫn được giữ nguyên khi lọc mẩu nước. Màu của nước thải được xác định bằng cách so sánh với màu của dung dich chuẩn K 2 PtCl 6 . Một đơn vị màu tương ứng với màu được tạo bởi 1mg/l Platin. Nước thải nhà máy đường thường có độ màu cao. Màu của nước thải phản ánh điều kiện của nó. Nếu nước thải có màu nâu nhạt, thường nước thải lưu chưa đến 6 giờ. Nếu nước thải có màu xám nhạt đến trung bình, nó có thể trải qua một số quá trình phân hủy chất hữu cơ hay được giữ lại trong một thời gian. Nếu màu là xám đậm hay đen nước thải bị phân hủy yếm khí. Màu đen của GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 71 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông nước thải thường do sự hình thành các hợp chất sunfit kim loại sinh ra trong quá trình phân hủy yếm khí.  Hợp chất chứa Nitơ: - Nitơ kalinitrat: gồm ammonia và nitơ hữu cơ, được đo như đo ammonia sau khi phân hủy mẩu (acid mạnh,nhiệt độ cao), không kể đến nitrite và nitrate - NH 4 -N (mg/l) :nitơ-NH 3 - NO 4 -N (mg/l) :nitơ-nitrate - NO 2 -N (mg/l) :nitơ-nitrite  Hợp chất chứa photpho: Tổng: Nồng độ PO 4 sau khi phân hủy mẩu hoàn toàn (acid mạnh,nhiệt độ cao) Phosphate: nồng độ PO 4  Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demands): COD đặc trưng cho lượng chất hữu cơ và một phần chất hữu cơ có thể oxy hóa hoàn toàn bằng chất oxy hóa mạnh như bichromate kali, permanganate kali…chúng ta phân biệt: COD tổng :COD của mẩu đã được khuấy đều COD tan :COD của mẩu đã được lọc qua giấy lọc 0,6µm COD tồng – COD tan = COD rắn lơ lửng  Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biology Oxygen Demands): GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 72 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông BOD đặc trưng cho lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa hoàn toàn bằng các vi sinh vật. Tỉ số BOD/COD của nước thải cho chúng ta biết khả năng phân hủy sinh học của nước thải. BOD/COD > 0,5 : Nước thải dễ bị phân hủy sinh học BOD/COD < 0,5 : Nước thải khó bị phân hủy sinh học  Bùn hoạt tính: Bùn hoạt tính là quần thể các vi sinh vật. Tùy theo chủng loại các vi sinh vật trong bùn hoạt tính người ta phân thành bùn hoạt tính kỵ khí và bùn hoạt tính hiếu khí. Quá trình bùn hoạt tính trong bể aerotank là quá trình sử dung bùn hoạt tính hiếu khí để xử lý, chúng là quần thể các vi sinh vật như: - Vi khuẩn hiếu khí bắt buộc - Vi khuẩn hiếu khí không bắt buộc - Vi khuẩn các loại dạng sợi - Vi khuẩn nitro hóa và denitro hóa - Vi khuẩn loại phosphate - Protozoa - Nấm GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 73 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông Các vi sinh vật này cùng với các chất hữu cơ, vô cơ tạo thành các hạt bùn (bùn kỵ khí) hay bong cặn (bùn hiếu khí). Nồng độ của chúng liên quan tới khả năng và hiệu quả của quá trình.  Nồng độ bùn: Xác định bằng nồng độ chất rắn lơ lửng (SS)  Thể tích bùn (ml/l): Đo thể tích bùn lắng trong ống hình trụ sau 30 phút  Chỉ số bùn SVI (ml/g): \Thể tích bùn (ml/l) SVI = Nồng độ bùn (g/l)  Các thông của quá trình: • Tải trọng theo thể tích V: Tải trọng theo thể tích V có thể biểu diễn qua COD, BOD, N.P và bằng lượng của chúng (kg) được xử lý trong 1 m 3 bể phản ứng trong 1 ngày đêm. COD XL (kg/m 3 )×Lưu lượng (m 3 /ngày đêm) GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 74 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông V COD (kg/m 3 .ngđ) = Thể tích bể phản ứng (m 3 ) BOD XL (kg/m 3 )×Lưu lượng (m 3 /ngày đêm) V BOD (kg/m 3 .ngđ) = Thể tích bể phản ứng (m 3 ) COD XL , BOD XL : lượng COD , BOD được xử lý • Tải lượng bùn (F/M): Tải lượng bùn là lượng COD, BOD, N, P được xử lý bằng 1kg bùn trong bể phản ứng trong một ngày đêm. V COD (kg/m 3 .ngđ) F/M COD (kg/kg.ngđ) = Nồng độ bùn (kg/m 3 ) × Lưu lượng (m 3 /ngđ) V BOD (kg/m 3 .ngđ) F/M BOD (kg/kg.ngđ) = Nồng độ bùn (kg/m 3 ) × Lưu lượng (m 3 /ngđ) • Tải trọng bề mặt (m 3 /m 2 .h) Vs: GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 75 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông Vs là lượng nước chảy qua 1m 2 bề mặt bể lắng trong 1 giờ. Lưu lượng (m 3 /h) Vs = Diện tích bề mặt lắng (m 2 ) • Thới gian lưu trung bình (ngày đêm) MCRT (Mean Ceel Residence Time): Thời gian lưu trung bình là tuổi của bùn trong hệ thống MLSS × Thể tích MCRT = Lượng bùn lấy ra hằng ngày Lượng bùn lấy ra hằng ngày là : lượng bùn dư, lượng chất rắn lơ lửng chảy theo dòng nước ra ngoài. 1.2.2 Các phương pháp xử lý nước thải: Công nghệ tổng quát để xử lý nước thải như sau: GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 76 [...]... lượng chất thải rắn lơ lửng lên đến 2000mg/l và đã được xử lý sơ bộ, giảm một phần cặn trong một hệ thống xử lý do Trung Quốc thi t kế và xây dựng Quá trình xử lý tiếp theo tại hệ thống xử lý mới này nhằm tăng cường quá trình giữ cặn trong nước thải, giảm độ màu Quá trình xử lý được thực hiện trong bể lọc liên tục + Cụm xử lý sinh học: Xử lý nước thải tứ quá trình công nghệ bao gồm nước thải từ quá... VB và phương thức truyền thông Các công trình tiêu biểu : quá trình bùn hoạt tính,bể lọc sinh học, thi t bị tiếp xúc sinh học động…phổ biến nhất là quá trình bùn hoạt tính với các kiểu cải tiến của nó Có 2 cụm xử lý trong hệ thống xử lý này để xử lý 2 loại nước thải: + Cụm xử lý hóa lý: Xử lý nước thải từ quá trình khử bụi, rửa rãnh tro trong ống khói, sau đây được gọi là nước thải ống khói Nước thải. .. 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông Một hệ thống xử lý sinh học được thi t kế xử lý một lượng BOD, COD Tải trọng hữu cơ được xác định qua lưu lượng và nồng độ BOD, COD trong nước thải Việc kiểm tra các chỉ tiêu này rất quan trọng để đạt được quá trình ổn định và chất luộng cao nước sau xử lý Việc vượt quá các giá trị thi t kế có thể dẫn đến: - Tăng BOD, COD của nước sau xử lý - Không đủ oxy... trôi theo nước thải sau xử lý - Những hợp chất phosphor không thể phân hủy sinh học trong nước thải đầu vào 1.2.4 Quy trình công nghệ xử lý:  Nước thải ống khói: GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 91 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông Nước thải ống khói, sau khi được xử lý sơ bộ(qua hệ thống bể gạn tro, bể lắng ống để loại bỏ 1 phần cặn), được dẫn về bể chứa nước thải tro Từ... lược về VB và phương thức truyền thông Sơ đồ công nghệ tổng quát hệ thống xử lý nước thải  Xử lý cơ học: Các quá trình xử lý cơ học nhằm gạn lọc, lắng để loại bỏ khỏi nước thải các hợp chất không tan vô cơ nhu đất, cát cũng như các tạp chất hữu cơ có kích thước lớn ở dạng tấm, dạng sợi… cũng như điều hòa nước thải về mặt lưu lượng, thành phần các chất hữu cơ, hóa học…Các công trình xử lý cơ học tiêu... lọc, nước dung cho phòng thí nghiệm, nước làm lạnh trục gián ép, nước thải sinh hoạt…Sau đây được gọi là nước thải công nghệ Đây là loại nước thải có thành phần chất hữu cơ cao Quá trình xử lý nước thải công nghệ sử dụng quá rình sinh học sử dụng bùn hoạt tính 1.2.3 Kiểm soát quá trình xử lý: GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 80 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông  Giới thi u:... triển: Thi t bị điều khiển lập trình đầu tiên đã được những nhà thi t kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Moto – Mỹ) Tuy nhiên hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống Vì vậy các nhà thi t kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thi t bị... Bể lọc hay thi t bị lọc quay… • Bể điều hòa Nhìn chung quá trình xử lý cơ học giảm nồng độ chất bẩn hữu cơ trong nước khoảng 10 – 20% và nó có tác dụng rất đáng kể trong việc làm thuận tiện cho các quá trình xử lý hóa lý và sinh học sau đó  Xử lý hóa lý: GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 77 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông Thường được dùng để xử lý nước thải công nghiệp... trong nước giảm, trong khi nhu cầu oxy tăng Ở nhiệt độ thấp hơn hoặc bằng 10 oC, hoạt tính của bùn giảm và đặc biệt khả năng nitro hóa hoàn toàn chấm dứt  Kiểm tra nước sau xử lý: Việc đạt tiêu chuẩn của nước thải sau xử lý là mục đích chính của quá trình xử lý sinh học  pH: pH của nước sau xử lý là một tiêu chuẩn đánh giá pH trong quá trình xử lý và có thể làm cơ sở cho việc điều chỉnh pH nước thải. .. thi u: Việc đánh giá hoạt động của các hệ thống xử lý sinh học được thực hiện một cách thường xuyên để hệ thống đạt được trạng thái ổn định và tối ưu Việc đánh giá chính xác chỉ có thể đạt được trên cơ sở: • Hiểu biết về các thi t bị kỹ thuật • Hiểu biết về quá trình xử lý sinh học • Theo dõi và phân tích thường xuyên các đặc tính của nước thải, nước đã xử lý và các thông số quá trình • Ghi chép các . xử lý trong hệ thống xử lý này để xử lý 2 loại nước thải: + Cụm xử lý hóa lý: Xử lý nước thải từ quá trình khử bụi, rửa rãnh tro trong ống khói, sau đây được gọi là nước thải ống khói. Nước thải này. lượng chất thải rắn lơ lửng lên đến 2000mg/l và đã được xử lý sơ bộ, giảm một phần cặn trong một hệ thống xử lý do Trung Quốc thi t kế và xây dựng. Quá trình xử lý tiếp theo tại hệ thống xử lý mới. nước thải: Công nghệ tổng quát để xử lý nước thải như sau: GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 76 Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông Sơ đồ công nghệ tổng quát hệ thống xử lý