Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển, giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng plc s7 1200

Với mong muốn môi trường sống ngày càngđược nâng cao, vấn đề quản lý nước thải sinh hoạt được dễ dàng hơn để phù hợp với sự phát triển tất yếu của xã hội và cải thiện nguồn tài nguyên nư

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN LINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU

KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC

THẢI SỬ DỤNG PLC S7-1200

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN LINH

Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải

- xã hội của thành phố, cơ cấu kinh tế của Đà Nẵng đang có sự dịch chuyển từ công –nông nghiệp – tiểu thủ công nghiệp sang công nghiệp – dịch vụ với sự hình thành cáckhu công nghiệp cho nên đã thu hút một lượng lớn dân cư về đây sinh sống

Nắm bắt được nhu cầu cấp thiết hiện nay, nhiều nhà ở và khu chung cư đượchình thành và nằm trong kế hoạch quy hoạch mặt bằng của thành phố Nhưng khi dự

án bắt đầu hoạt động, vấn đề đáng quan tâm chính là việc nước thải sinh hoạt phát sinh

từ khu nhà ở được xử lý và giải quyết như thế nào để không gây ô nhiễm môi trườngcho nguồn nước khi thải ra ngoài

Do yêu cầu cấp thiết đó, đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát

hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200” được đề ra nhằm đáp ứng nhu cầutrên

Giảng viên hướng dẫn: Ths Phạm Duy Dưởng.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Linh Mã SV: 1711505510107

Trần Đặng Anh Khải Mã SV: 1711505510105

1 Tên đề tài:

Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Thiết kế mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC 1200

S7 Tìm tài liệu liên quan về các hệ thống xử lý nước thải hiện nay, nghiên cứu cơ cấu chấp hành các cảm biến sử dụng trong hệ thống và PLC S7-1200

- Tiến hành tìm hiểu các hệ thống xử lý nước thải hiện nay

- Xây dựng mô hình, bố trí cơ cấu chấp hành và cảm biến một cách hợp lý

3 Nội dung chính của đồ án:

- CHƯƠNG I: Tổng quan về tình hình xử lý nước thải tại các khu dân cư

- CHƯƠNG II: Khảo sát yêu cầu đối với hệ thống xử lý nước thải khu dân cư – đềxuất phương án thiết kế

- CHƯƠNG III: Tổng quan về mạng truyền thông công nghiệp

- CHƯƠNG IV: Lựa chọn bộ điều khiển PLC và thiết bị điện cho hệ thống

- CHƯƠNG V: Thiết kế, thi công và lập trình cho hệ thống

Ngày nay, trong quá trình sản xuất và ứng dụng việc tự động hoá mang một ýnghĩa hết sức to lớn, có thể nói ngành tự động hoá là ngành đánh giá sự phát triển côngnghiệp, kỹ thuật của thế giới nói chung và một quốc gia nói riêng Sự tự động hoátrong sản xuất, dịch vụ, sinh hoạt làm tăng năng suất, giảm giá thành, nâng cao chấtlượng sản phẩm và tiếp cận thị trường Những chỉ số đó là những mục tiêu mà cácdoanh nghiệp luôn muốn hướng đến và cải thiện chất lượng sản xuất.

Môn học nói chung và đồ án tốt nghiệp nói riêng, đã đem lại cho nhóm nhiềukiến thức cả về chuyên môn và thực tế trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu để hoànthành đề tài Để hoàn thiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệthống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200”, nhóm tiến hành tìm hiểu về PLC S7-

1200, các quy trình, phương pháp xử lý nước thải và vận dụng các kiến thức được họctrên trường để hoàn thành đồ án

Thời gian học tập tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng làmột chặng đường không dài cũng không ngắn Trong suốt quãng thời gian đó, các thầy

cô đã luôn tạo mọi điều kiện, hướng dẫn chỉ bảo cho chúng em với sự tận tụy và nhiệthuyết của mình Chính những điều đó là động lực để chúng em không ngừng học hỏi,phấn đấu, trau dồi kiến thức trong những năm tháng sinh viên vừa qua

Bên cạnh đó, để hoàn thành tốt bài báo cáo này, nhóm đã nỗ lực hết sức và nhậnđược sự giúp đỡ của mọi người, đặc biệt là thầy Phạm Duy Dưởng Thầy đã tận tìnhhướng dẫn, chỉ bảo những sai sót và những kinh nghiệm quý báu trong thực tiễn đểgiúp nhóm hoàn thành tốt báo cáo này

Do đó, lời cảm ơn đầu tiên em xin chân thành gửi đến thầy Phạm Duy Dưởng

Kế đến, em xin cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa Điện – Điện tử nói riêng vàtoàn thể thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng nói chung đãtruyền đạt kiến thức cho em suốt quãng thời gian là sinh viên của trường

Một lần nữa nhóm xin chân thành cảm ơn!

Em xin cam đoan đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệ thống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200” là một công trình nghiên cứu độc lập

dưới sự hướng dẫn của giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Duy Dưởng Ngoài ra không

có bất cứ sự sao chép của người khác Đề tài, nội dung báo cáo là sản phẩm mà nhóm

đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường Các số liệu, kết quả trình bày

trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, nhóm xin chịu hoàn toàn trách nhiệm, kỷ luật

của bộ môn và nhà trường đề ra nếu như có vấn đề xảy ra

Sinh viên thực hiện

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI CÁC KHU DÂN CƯ 3

1.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt 3

1.1.1 Nguồn phát sinh, những đặc tính nước thải sinh hoạt 3

1.1.2 Thành phần, tính chất của nước thải sinh hoạt 4

1.2 Những thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải 6

1.2.1 Thông số vật lý 6

1.2.2 Thông số hoá học 6

1.2.3 Thông số sinh học 7

1.3 Tình hình xử lý nước thải tại các khu dân cư hiện nay 8

1.4 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 9

1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học 9

1.4.2 Phương pháp xử lý hoá lý 11

1.4.3 Phương pháp xử lý hoá học 11

1.4.4 Phương pháp xử lý sinh học 13

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ – ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 16

2.1 Yêu cầu của hệ thống xử lý nước thải khu dân cư 16

2.2 Những vấn đề đặt ra 16

2.3 Đề xuất phương pháp 16

2.3.1 Phương pháp xử lý hoá học 16

2.3.2 Phương pháp xử lý hoá – lý 16

2.3.3 Phương pháp xử lý sinh học 17

2.3.4 Kết luận 17

2.4 Quy trình công nghệ trong hệ thống 17

2.4.1 Bể cân bằng 18

2.4.3 Bể kỵ khí 20

2.4.4 Bể hiếu khí 20

2.4.5 Bể lắng 21

2.4.6 Bể chứa bùn 22

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP 23

3.1 Khái quát chung 23

3.1.1 Khái niệm chung về mạng truyền thông công nghiệp 23

3.1.2 Vai trò mạng truyền thông công nghiệp 23

3.1.3 Mô hình phân cấp trong mạng truyền thông công nghiệp 23

3.2 Cơ sở kỹ thuật thực hiện mạng truyền thông trong công nghiệp 24

3.2.1 Các khái niệm cơ bản 24

3.2.2 Chế độ truyền tải 25

3.3 Tổng quan chung về scada 26

3.3.1 Định nghĩa và nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA 26

3.3.2 Chức năng chung của hệ thống SCADA 27

3.3.3 Các bộ phận chính của hệ thống SCADA lưới điện phân phối 27

3.3.4 Thiết bị của hệ thống SCADA 28

CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG 31

4.1 Giới thiệu về PLC 31

4.1.1 Cấu trúc của PLC 31

4.1.2 Các hoạt động xử lý bên trong PLC 33

4.2 Lựa chọn bộ điều khiển PLC dùng trong hệ thống 34

4.2.1 Giới thiệu về PLC S7- 1200 34

4.2.2 Giới thiệu về phần mềm TIA Portal 38

4.3 Các cảm biến sử dụng trong hệ thống 39

4.3.1 Cảm biến đo độ pH (analog) 39

4.3.2 Cảm biến đo mức bùn (chất rắn) 41

4.4 Các cơ cấu chấp hành sử dụng trong hệ thống 41

4.4.1 Hệ thống sục khí 41

4.4.2 Máy bơm chìm nước thải 42

4.4.3 Máy khuấy chìm 43

4.5 Lựa chọn và tính toán thiết bị cho mạch động lực 44

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ, THI CÔNG VÀ LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG 45

5.1 Thiết kế bản vẽ trên phần mềm Autocad 45

5.1.1 Sơ đồ tổng quan mô hình 45

5.1.2 Sơ đồ nguyên lý tủ điện 45

5.2 Lập trình, thiết kế giao diện điều khiển và giám sát hệ thống 46

5.2.1 Bảng phân công vào ra 46

5.2.2 Sơ đồ nối dây PLC 47

5.2.3 Lưu đồ thuật toán 48

5.2.4 Cài đặt kết nối PLC và PC 52

5.2.5 Các tập lệnh sử dụng và tính toán giá trị analog 57

5.2.6 Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên Wincc Runtime 59

5.3 Thi công 61

5.3.1 Giả lập cảm biến đo PH và mức bùn trong hệ thống 61

5.3.2 Thi công lắp đặt tủ điện 61

5.3.3 Thi công mô hình 63

5.4 Kết luận và kiến nghị 64

5.4.1 Kết luận 64

5.4.2 Kiến nghị 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 67

Bảng 1.1: Tải trọng chất bẩn đầu người 4

Bảng 1.2: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt 5

Bảng 1.3: Các chất ô nhiễm quan trọng trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt 5

Bảng 1.4: Ứng dụng quá trình xử lý hoá học 12

Bảng 2.1: Các tiêu chuẩn của nước sau xử lý 16

Bảng 4.1: Bảng phân loại chức năng của dòng PLC S7-1200 35

Bảng 4.2: Bảng các module hỗ trợ PLC S7-1200 36

Bảng 5.1: Bảng phân công vào ra 46

Hình 1.1: Trạm XLNT Phú Lộc gây ô nhiễm nặng nề 8

Hình 1.2: Song chắn rác cơ giới 9

Hình 1.3: Bể tách dầu mỡ 10

Hình 1.4: Bể điều hoà 11

Hình 1.5: Bể SBR 14

Hình 2.1: Quy trình công nghệ hệ thống 17

Hình 2.2: Bể cân bằng 18

Hình 2.3: Bể trung hòa pH 19

Hình 2.4: Bể lắng ngang 21

Hình 3.1: Mô hình phân cấp các hệ thống mạng trong công nghiệp 23

Hình 3.2: Truyền bit song song 26

Hình 3.3: Truyền bit nối tiếp 26

Hình 3.4: Bộ phận thông tin liên lạc hệ thống SCADA lưới điện phân phối 29

Hình 4.1: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển 31

Hình 4.2: Sơ đồ khối tổng quát của CPU 32

Hình 4.3: Chu kỳ thực hiện xử lý chương trình 34

Hình 4.4: Tổng quan PLC S7-1200 35

Hình 4.5: Bảng tín hiệu của PLC S7-1200 37

Hình 4.6: Các module tín hiệu của PLC S7-1200 38

Hình 4.7: Các module truyền thống của PLC S7-1200 38

Hình 4.8: Đo pH sử dụng điện cực màng thủy tinh 39

Hình 4.9: Lắp đặt đầu đo trên đường ống 40

Hình 4.10: Lắp đặt cảm biến DPD1R1 trong bể 40

Hình 4.11: Cảm biến đo mức bùn Kansai 41

Hình 4.12: Hình dáng và sơ đồ nguyên lý máy thổi khí 42

Hình 4.13: Sơ đồ cấu tạo máy bơm chìm nước dạng ly tâm 42

Hình 4.14: Hình ảnh về máy khuấy chìm 43

Hình 4.15: Sơ đồ cấu tạo máy khuấy chìm Faggiolati GM17A471T1-4V2AK0 43

Hình 4.16: Relay 44

Hình 4.17: Aptomat 44

Hình 5.2: Sơ đồ bố trí các thiết bị trên tủ điện 46

Hình 5.3: Sơ đồ nối dây 47

Hình 5.4: Lưu đồ thuật toán tổng quát 48

Hình 5.5: Lưu đồ thuật toán bể cân bằng 49

Hình 5.6: Lưu đồ thuật toán bể trung hòa 50

Hình 5.7: Lưu đồ thuật toán bể kỵ khí 51

Hình 5.8: Lưu đồ thuật toán bể hiếu khí 51

Hình 5.9: Lưu đồ thuật toán bể lắng 52

Hình 5.10: Biểu tượng TIA Portal V15 52

Hình 5.11: Giao diện chọn PLC của chương trình 53

Hình 5.12: Giao diện tạo dự án mới 53

Hình 5.13: Giao diện ban đầu 54

Hình 5.14: Giao diện cài IP trên PLC 54

Hình 5.15: Giao diện cài IP tĩnh trên máy tính 55

Hình 5.16: Giao diện cài IP card mạng 55

Hình 5.17: Kết nối PLC với Card mạng trên Wincc Runtime 56

Hình 5.18: Giao diện download chương trình 56

Hình 5.19: Đồ thị tác động của bộ định thời TP 57

Hình 5.20: Đồ thị tác động của bộ định thời TON 57

Hình 5.21: Hàm tính toán giá trị Analog 58

Hình 5.22: Giao diện phân quyền người sử dụng 59

Hình 5.23: Giao diện bảng điều khiển 59

Hình 5.24: Giao diện đồng hồ hiển thị độ pH và mức bùn 59

Hình 5.25: Bảng dự liệu hiển thị thời gian thực 60

Hình 5.26: Biểu đồ thể hiện pH và mức bùn 60

Hình 5.27: Màn hình chính của giao diện quản lý 61

Hình 5.28: Biến trở thanh trượt 61

Hình 5.29: Mặt trước của tủ điện 62

Hình 5.30: Mặt trong của tủ điện 62

Hình 5.31: Lắp đặt các thiết bị lên mô hình 63

Hình 5.33: Hoàn thiện mô hình 64

XLNT : Xử lý nước thải:

BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa, mg/l

COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mg/l

DO : Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan, mg/l

TBA : Trạm biến áp

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Việt Nam đang chuyển mình để hòa nhập vào nền kinh tế thế giới, quá trìnhcông nghiệp hóa – hiện đại hóa không ngừng phát triển đã kéo theo quá trình đô thịhóa Trong quá trình phát triển, nhất là trong thập kỷ vừa qua, các đô thị lớn như HàNội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng,… do các hoạt động công nghiệp, nôngnghiệp, giao thông và sinh hoạt gây ra đã làm cho môi trường ngày càng gặp nhiều vấn

đề nghiêm trọng Bên cạnh đó, việc giám sát và xử lý nước thải sinh hoạt chưa triệt đểnên dẫn đến hậu quả nguồn nước bị ô nhiễm và nguồn nước ngầm dần bị ô nhiễm theolàm ảnh hưởng đến cuộc sống

Hiện nay, việc quản lý giám sát và xử lý nước thải kể cả nước thải sinh hoạt làmột vấn đề nan giải của các nhà quản lý môi trường trên thế giới nói chung và ViệtNam nói riêng nên việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải là rất cần thiết cho các khudân cư ở thành phố Đà Nẵng hiện nay Với mong muốn môi trường sống ngày càngđược nâng cao, vấn đề quản lý nước thải sinh hoạt được dễ dàng hơn để phù hợp với

sự phát triển tất yếu của xã hội và cải thiện nguồn tài nguyên nước đang bị thoái hóa

và ô nhiễm nặng nề nên đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình điều khiển và giám sát hệthống xử lý nước thải sử dụng PLC S7-1200” là rất cần thiết nhằm góp phần cho việcquản lý nước thải khu dân cư ngày hiệu quả hơn và môi trường ngày càng sạch đẹphơn

2. Mục tiêu đề tài

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho các khu nhà ở Đà Nẵng với yêu cầu đặt ra

là nước thải phải đạt tiêu chuẩn xả thải (QCVN 14:2008) cho nước thải loại B

3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Tìm hiểu một số tải liệu về nước thải sinh hoạt, thành phần nước thải sinh hoạt…Sau đó, thiết kế hệ thống xử lý nước thải, cụ thể là nước thải sinh hoạt cho các khu nhà

ở Đà Nẵng

4. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu về dân số, môi trường từ nhiênlàm cơ sở để đánh giá hiện trạng chất ô nhiễm do nước thải sinh hoạt gây ra

Phương pháp so sánh: So sánh ưu nhược điểm của các công nghệ xử lý nước thải

để đưa ra giải pháp xử lý chất thải có hiệu quả hơn

Phương pháp trao đổi ý kiến: Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm đã thamkhảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn về những vấn đề có liên quan

Phương pháp tính toán: Sử dụng các công thức để tính toán những công trình đơn

vị của hệ thống xử lý nước thải, chi phí xây dựng và vận hành hệ thống

Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm Autocad để mô tả cấu trúc công nghệ xử

lý nước thải

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Lựa chọn những công nghệ phù hợp để có thể áp dụng thực tế cho khu đô thị

Góp phần vào công tác bảo vệ và giữ gìn cảnh quan đô thị ngày càng trong sạchhơn

Giúp các những người quản lý làm việc hiệu quả và dễ dàng hơn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI

CÁC KHU DÂN CƯ

1.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

Các hoạt động của con người luôn gắn liền với nhu cầu sử dụng nước cho cácmục đích khác nhau trong đời sống sinh hoạt hằng ngày, từ đó thải ra các nguồn nướcthải tương ứng Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phát sinh từ những hoạt động sinhhoạt của cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, các khu vuichơi giải trí, cơ quan công sở,…

Những thành phần ô nhiễm đặc trưng ở nước thải sinh hoạt là BOD5, COD, Nitơ

và Photpho Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng là các loại mầm bệnh được lây truyềnbởi các vi sinh vật có trong phân Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm các nhómchính là virus, vi khuẩn, giun sán Nếu không được kiểm soát, quản lý tốt và không cócác biện pháp xử lý hữu hiệu thì các dòng thải đó sẽ gây nên nhiều vấn đề nan giải vềngập úng đường phố, ô nhiễm môi trường và ô nhiễm các nguồn nước, phá vỡ sự cânbằng sinh thái tự nhiên và làm mất mỹ quan đô thị

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, ngoài ra còn có cácthành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh Chất hữu cơ chứa trong nước thảisinh hoạt bao gồm các chất như: protein, cacbonhydrat, chất béo,… Nồng độ chất hữu

cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 ÷ 450 mg/l Lượng nước thảisinh hoạt xuất hiện trong một phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống và những thóiquen của người dân, có thể tính bằng 80% lượng nước được cấp

1.1.1 Nguồn phát sinh, những đặc tính nước thải sinh hoạt

Nguồn gốc phát sinh tại các khu nhà ở Đà Nẵng chủ yếu là nước thải sinh hoạttrong quá trình hoạt động vệ sinh của dân cư Nước thải sinh hoạt là nước được bỏ saukhi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng như tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệsinh cá nhân,… Nước thải thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học,bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác

Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi chất cặn bã hữu

cơ, các chất hữu cơ hòa tan (thông qua các chỉ tiêu BOD5/COD), những chất dinhdưỡng (Nitơ, Phospho), các vi trùng gây bệnh (E.Coli, coliform…)

Mức độ ô nhiễm của nước thải tại những khu nhà ở phụ thuộc vào lưu lượngnước thải và tải trọng chất bẩn tính theo đầu người Tải trọng chất bẩn tính theo đầungười phụ thuộc vào: mức sống, điều kiện sống tập quán sống và điều kiện khí hậu.Tải trọng chất bẩn theo đầu người được xác định dựa theo Bảng 1.1

Bảng 1.1: Tải trọng chất bẩn đầu người

-1.1.2 Thành phần, tính chất của nước thải sinh hoạt

Thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất lớn vào nguồnnước thải Lượng nước thải của một khu dân cư phu thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấpnước và tính đặc điểm của hệ thống thoát nước Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt íthay nhiều còn phụ thuộc vào tập quán sinh hoạt của con người

Đặc điểm của nước thải sinh hoạt:

- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người

- Nước thải ô nhiễm do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ nhà bếp, cácchất tẩy rửa, các chất hoạt động bề mặt từ các phòng tắm, nước vệ sinh sàn nhà

Đặc tính và tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phát sinh nước thải nàyđều giống nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần lớn các loại carbonhydrate,protein, lipid là các chất dễ dàng bị vi sinh vật phân hủy Khi phân hủy thì vi sinh vậtcần oxi hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ trên thành CO2, N2, H2O,

CH4… Chỉ thị cho lượng chất hữu cơ có trong nước thải có thể bị phân hủy hiếu khíbởi vi sinh vật chính là chỉ số BOD5 Chỉ số này biểu diễn một lượng oxi cần thiết mà

vi sinh vật phải tiêu thụ để phân hủy lượng chất hữu cơ có trong nước thải Như vậychỉ số BOD5 càng cao cho thấy chất hữu cơ có trong nước thải càng nhiều, oxi hòa tantrong nước thải ban đầu bị tiêu thụ nhiều hơn Trong những công trình xử lý nước theophương pháp sinh học, người ta cần có lượng dinh dưỡng trung bính tính theo tỷ lệ

BOD5:N:P:K là 100:5:1 Các chất hữu cơ có trong nước thải không được chuyển hóahết bởi các loài sinh vật mà có khoảng 20% - 40% BOD không qua quá trình chuyểnhóa bởi vi sinh vật và chuyển ra cùng với bùn lắng.

Đặc điểm quan trọng của nước thải sinh hoạt là thành phần tương đối ổn định.Các thành phần này bao gồm: 52% chất hữu cơ, 48% các chất vô cơ Ngoài ra nướcthải sinh hoạt còn chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, phần lớn vi sinh vật trong nước thải

là vi-rút, vi khuẩn gây bệnh tả và thương hàn

Bảng 1.2: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

Bảng 1.3: Các chất ô nhiễm quan trọng trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt

Chất gây ô nhiễm Nguyên nhân được xem là quan trọng

Các chất rắn lơ lửng

Tạo nên bùn lắng và môi trường yếm khí khi nước thải chưa xử lý được thải ra môi trường Biểu thị bằng đơn vịmg/l

Các chất hữu cơ có thể phân

hủy bằng con đường sinh

học

Bao gồm chủ yếu là carbohydrate, protein, chất béo

Thường được đo bằng chỉ tiêu BOD, COD Nếu thải thẳng vào nguồn nước, quá trình phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt oxy hòa tan của nguồn nước

Các mầm bệnh Các bệnh truyền nhiễm có thể lây nhiễm từ các vi sinh vậtgây bệnh trong nước thải Thông số quản lý là MPN.

Các dưỡng chất

N và P cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật Khi được thải vào nguồn nước, nó có thể làm gia tăng sự pháttriển của các loài không mong đợi Khi thải ra với số lượng lớn trên mặt đất nó có thể gây ô nhiễm nước ngầm.Các chất ô nhiễm nguy hại Các hợp chất hữu cơ hay vô cơ có khả năng gây ung thư,biến dị, thai dị dạng hoặc gây độc cấp tính.Các chất hữu cơ khó phân

hủy

Không thể xử lý được bằng các biện pháp thông thường

Ví dụ như nông dược, phenol…

Kim loại nặng

Có trong nước thải thương mại và công nghiệp và cần loại bỏ khi tái sử dụng nước thải Một số ion kim loại ức chế các quá trình xử lý sinh học

Chất vô cơ hòa tan Hạn chế việc sử dụng nước cho mục đích nông, công nghiệp.

Nhiệt năng Làm giảm khả năng bão hòa oxy hòa tan trong nước và thúc đẩy sự phát triển của thủy sinh vật.

1.2 Những thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải

1.2.1 Thông số vật lý

-Hàm lượng chất rắn lơ lửng:

Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS – SS) cóbản chất là:

- Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét)

- Các chất hữu cơ không tan

- Các loại vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…)

Sự có mặt của những chất rắn lơ lửng đã cản trở và tiêu tốn nhiều hóa chấttrong quá trình xử lý nước thải

-Mùi:

Mùi đặc trưng nhất đó là H2S – mùi trứng thối Các hợp chất khác như indol,skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ranhững mùi khó chịu hơn cả H2S

1.2.2 Thông số hoá học

-Độ pH của nước:

pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ trong dung dịch, thường được dùng

để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước

Độ pH trong nước có liên quan đến dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan

trong nước pH sẽ có ảnh hưởng đến hiệu quả của tất cả quá trình xử lý nước Độ pHảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước Dovậy, có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường.

Nước thải sinh hoạt có pH = 6 – 8

-Nhu cầu oxy hoá (Chemical Oxygen Demand – COD):

COD là lượng oxy cần thiết để có thể oxy hóa những hợp chất hóa học cótrong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ Như vậy, COD là lượng oxy cần thiết để oxyhóa toàn bộ những chất hóa học có trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cầnthiết để oxy hóa một phần những hợp chất dễ phân hủy bởi các vi sinh vật

-Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD):

BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ theo phảnứng: Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian Ở môitrường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hòatan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hòa tan thích hợp cho một quá trình phân hủy sinhhọc là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của dòng thải đối với nguồn nước.BOD mang ý nghĩa biểu thị lượng những chất thải hữu cơ có trong nước có thể bị phânhủy bằng các vi sinh vật

-Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO):

DO là lượng oxy hòa tan trong nước để sự hô hấp của các sinh vật nước (cá,lưỡng thê, thủy sinh, côn trùng,…) thường sẽ được tạo ra do sự hòa tan ở khí quyểnhoặc quang hợp của tảo

Nồng độ oxy tự do trong nước nằm trong khoảng 8 – 10 ppm, và dao độngmạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân hủy hóa chất, sự quang hợp của tảo v.v… Khinồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết Do vậy, DO làmột chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước thải của các thủy vực

1.2.3 Thông số sinh học

Nhiều vi sinh vật gây bệnh xuất hiện trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnhcho người Chúng không bắt nguồn từ nước mà cần phải có vật chủ để sống ký sinh,phát triển và sinh sản Một số sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dàitrong nước là nguy cơ truyền bệnh tiềm tang, bao gồm vi khuẩn, virus, giun sán

Vi khuẩn: các loại vi khuẩn có trong nước thường gây bệnh về đường ruột nhưdịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do vi khuẩnSalmonella typhosa…

1.3 Tình hình xử lý nước thải tại các khu dân cư hiện nay

Hiện nay, tổng lượng nước thải sinh hoạt tại khu vực đô thị của Đà Nẵng là gần900.000m3/ngày đêm Trong khi, tổng công suất thiết kế của những trạm xử lý nướcthải đô thị đang được vận hành mới ở khoảng 284.300 m3/ngày đêm (tức là chỉ cókhoảng 1/3 khối lượng nước thải đã được xử lý) Trong khi tốc độ đô thị hóa đang diễn

ra rất nhanh, lưu lượng xả thải liên tục tăng cao, theo thiết kế hệ thống thoát nước của

Đà Nẵng chủ yếu là những tuyến cống chung, vì vậy khi trời mưa nước mưa sẽ đượcpha lẫn với nước thải chảy tràn ra sông, biển gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng,gây bức xúc trong mọi người Ngoài ra, hầu hết các cửa thu nước mưa không có cấutrúc ngăn chặn mùi hôi nên người dân thường xuyên bịt kín cửa thu làm ảnh hưởngđến khả năng thoát nước mưa, gây ngập úng Do đó, vấn đề xử lý nước thải đượclãnh đạo thành phố Đà Nẵng đặc biệt quan tâm, chỉ đạo sát sao, ngành Tài nguyên vàMôi trường đã và đang thực hiện các giải pháp thu gom, xử lý chất thải đạt tiêu chuẩnnhằm đảm bảo vệ sinh môi trường

Trạm xử lí nước thải tại Phú Lộc – Quận Liên Chiểu – TP Đà Nẵng (Hình 1.1)giai đoạn từ năm 2011-2015 được xây dựng, tuy vậy ở thời điểm này công nghệ xử lýnước thải của trạm là công nghệ sinh học kỵ khí cho nên nước thải sau xử lý không đạtquy chuẩn, đồng thời kéo theo bùn từ các bể kỵ khí và nước thải sau xử lý có mùi làmảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước và môi trường sống của người dân quanh khuvực nói riêng cũng như của thành phố nói chung

Hình 1.1: Trạm XLNT Phú Lộc gây ô nhiễm nặng nề

Sau dự án Cải tạo giai đoạn 1 (2015-2016), trạm XLNT Phú Lộc có công suất xử

lý khoảng 40.000m3/ngày đêm, trạm có lưu vực thu gom gồm: quận Hải Châu, quậnThanh Khê và quận Liên Chiểu Tuy nhiên, với tốc độ phát triển nhanh của thành phố,lượng nước thải ngày một tăng cao, công suất hiện tại của trạm là không đủ, cho nêncác cơ quan đang khẩn trương triển khai để cải tạo và nâng cấp trạm xử lí nước thảiPhú Lộc đạt công suất 120.000 m3/ngày đêm vào giai đoạn 2030 – 2040

1.4 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học

Xử lý cơ học là khâu sơ bộ để chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo Xử lý nướcthải bằng phương pháp cơ học thực hiện trong các công trình và thiết bị như song chắnrác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ… Đây là những thiết bị công trình xử lý sơ bộ tại chỗtách những chất tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc các công trình xử

lý nước thải ổn định hoạt động

Một số công trình xử lý nước thải sử dụng phương pháp cơ học bao gồm:

-Song chắn rác:

Nhiệm vụ: song chắn rác (Hình 1.2) có tác dụng để giữ lại các tạp chất thônhư giấy, rác, túi nilon, vỏ cây và các tạp chất có trong nước thải nhằm đảm bảo chomáy bơm, các công trình và thiết bị hoạt động ổn định

ban đầu có thể bố trí nối tiếp nhau, quá trình lắng tốt có thể loại bỏ đến 90% - 95%lượng cặn có trong nước hay sau khi xử lý sinh học Để tăng cường quá trình lắng, ta

sẽ thêm vào chất đông tụ sinh học Quá trình lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng củatrọng lực

-Bể tách dầu mỡ:

Bể tách dầu mỡ (Hình 1.3) sẽ dùng để tách và thu các loại mỡ động thực vật,các loại dầu… có trong nước thải Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡkhông cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay lập tức ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chấtnổi Những chất này được bịt kín lỗ hổng giữa các vật liệu lọc có trong bể sinh học…

và chúng có thể phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính có trong bể Aerotank và được đặt trướccửa xả vào cống chung hoặc trước bể điều hòa

Chú thích: (a) Bể vớt dầu thanh gạt cơ khí

Nhiệm vụ:

- Giảm bớt sự dao động của hàm lượng các chất bẩn trong nước thải

- Tiết kiệm hóa chất để khử trùng nước thải

- Ổn định lưu lượng

- Giảm và ngăn cản các chất độc hại đi vào công trình xử lý sinh học tiếptheo

Có 3 loại bể điều hòa:

- Bể điều hòa lưu lượng

-Trao đổi ion:

Phương pháp trao đổi ion được sử dụng để làm sạch nước thải khỏi những kimloại như Zn, Cu, Cr, Pb, Hg, Cd, Mn,… cũng như các hợp chất của chất phóng xạ,Asen, phosphor, Xyanua

Phương pháp này được cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được mức

độ làm sạch rất cao Vì vậy, nó là phương pháp được ứng dụng, sử dụng rộng rãi đểtách muối trong xử lý nước và nước thải

1.4.3 Phương pháp xử lý hoá học

Những phương pháp hoá học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hoà, oxyhoá và khử Tất cả những phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên làphương pháp đắt tiền Người ta sử dụng những phương pháp hoá học để khử các chấthoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín

-Trung hoà:

Phương pháp trung hòa chủ yếu được sử dụng trong nước thải công nghiệp cóchứa kiềm hoặc axit Để tránh hiện tượng nước thải sẽ gây ô nhiễm cho môi trường

xung quanh thì người ta phải trung hòa nước thải, với mục đích là làm lắng các muốicủa các kim loại nặng xuống dưới và tách ra khỏi nước thải.

Quá trình trung hòa trước tiên phải tính đến khả năng trung hòa lẫn nhau giữacác loại nước thải chứa axit hay kiềm hay khả năng dự trự kiềm của nước thải sinhhoạt và nước hồ Trong thực tế, nếu trong hỗn hợp nước thải có pH = 6 – 8 thì nước đóđược coi là trung hòa

Trung hòa nước thải có thể thực hiện nhiều cách khác nhau:

- Trộn lẫn nước thải axit và nước thải kiềm với nhau

- Bổ sung các tác nhân hoá học

- Lọc nước axit qua các vật liệu có tác nhân trung hoà

- Hấp thụ axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit

Việc lựa chọn phương pháp trung hoà phải tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độnước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẳn có và giá thành của các tác nhân hoáhọc

-Khử trùng:

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn những vi khuẩn trong nước thải bị tiêudiệt Khi xử lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank ) sốlượng vi khuẩn sẽ giảm xuống còn 5%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1-2% Nhưng để tiêu diệt hết toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng

và những hợp chất của clo dần được thay thế bằng ozon và tia cực tím

Bảng 1.4: Ứng dụng quá trình xử lý hoá học

Trung hòa Để trung hòa nước thải có độ kiềm hoặc axit cao

Keo tụ Loại bỏ Phospho và tăng hiệu quả lắng của các chất rắn lơ lửng

trong các công trình lắng sơ cấp

Hấp phụ

Loại bỏ các chất hữu cơ không thể xử lý được bằng phương pháp hóa học hay sinh học thông dụng Cũng được dùng để khử Clo củanước thải sau xử lý, trước khi thải vào môi trường

Khử trùng Để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh Các phương pháp này thường

sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine, ozone…

Các quá trình khác

Nhiều loại hóa chất được sử dụng để đạt được những mục tiêu nhất định nào đó Ví dụ như là dùng hóa chất để kết tủa các kim loại nặng trong nước thải

1.4.4 Phương pháp xử lý sinh học

Những chất hữu cơ ở dạng keo, huyền phù và dung dịch là nguồn thức ăn của visinh vật Trong quá trình hoạt động, vi sinh vật oxy hóa hoặc khử các hợp chất hữu cơnày, kết quả là làm sạch nước thải khỏi các chất bẩn hữu cơ

Xử lý nước thải sẽ dùng phương pháp sinh học hiếu khí: quá trình xử lý nướcthải được dựa trên sự oxy hóa của các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự dohòa tan Nếu oxy được cấp bởi thiết bị hoặc nhờ cấu tạo công trình, thì đó là quá trìnhsinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo Ngược lại, nếu lượng oxy được vận chuyển

và hòa tan trong nước nhờ các yếu tố tự nhiên thì đó là quá trình xử lý sinh học hiếukhi trong điều kiện tự nhiên

1.4.4.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

-Các công trình xử lý nước thải trong đất:

Những công trình xử lý nước thải trong đất là những vùng đất quy hoạch tướinước thải định kỳ gọi là cánh đồng ngập nước (cánh đồng tươi và cánh đồng lọc).Cánh đồng ngập nước sẽ được tính toán thiết kế dựa vào khả năng giữ lại, chuyển hóachất bẩn trong đất Khi lọc qua đất, chất lơ lửng và keo sẽ được giữ lại ở lớp trên cùng.Các chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số vi sinh vật có khả năng hấp phục và oxy hóacác chất hữu cơ có trong nước thải Hiệu suất xử lý nước thải ở cánh đồng ngập nướcphụ thuộc vào các yếu tố như loại đất, độ ẩm của đất, mực nước ngầm, tải trọng, chế

độ tưới, phương pháp tưới, nhiệt độ và thành phần của tính chất nước thải Đồng thời,

nó phụ thuộc vào các loại cây trồng ở trên bề mặt

1.4.4.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

-Xử lý nước thải dùng phương pháp sinh học hiếu khí:

Quá trình xử lý hiếu khí nhân tạo dựa vào nhu cầu oxy cần cung cấp cho visinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển Nhiệm vụ: chuyển hóa(oxy hóa) những chất hòa tan và những chất dễ phân hủy sinh học thành những sản

phẩm cuối cùng có thể chấp nhận được, hấp phụ và kết tủa cặn lơ lửng và chất keokhông lắng thành bông đông tụ sinh học hay màng sinh học, chuyển hóa/khử chất dinhdưỡng (N và P).

mà quá trình oxy hóa được thực hiện

Những loại bể Biophin thường dùng:

-Xử lý nước thải dùng phương pháp sinh học kỵ khí – bể UASB:

Nước thải sẽ được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồngđều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) vànhững chất hữu cơ bị phân hủy

Những bọt khí metan, NH3 và H2S nổi lên trên và thu được nhờ các chụp thukhí để dẫn ra khỏi bể Nước thải tiếp đó sẽ chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2pha lỏng rắn Sau đó đưa ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn

Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được rất quan trọng khi vận hành bể UASB.

Sử dụng cho các nguồn thải có nồng độ BOD5 >1000mg/l và COD > 2000 mg/

l và xử lý cho những nguồn thải có lưu lượng < 50000 m3/ngđ

Ưu điểm: đã xử lý được các nguồn nước thải có nồng độ ô nhiễm các chất hữu

cơ cao

Nhược điểm: xử lý không hoàn toàn

Sau bể sinh học ký khí thường phải có bể sinh học hiếu khí

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ

NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ – ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Yêu cầu của hệ thống xử lý nước thải khu dân cư

- Công suất xử lý khoảng 80000 m3/ ngày đêm

- Các tiêu chuẩn của nước sau xử lý được thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.5: Các tiêu chuẩn của nước sau xử lý

- Tăng dung tích của các bể

- Giảm thời gian xử lý của hệ thống

- Cải tiến công nghệ xử lý để nước đầu ra giảm mùi hôi, đảm bảo các yêu cầu

về độ pH, độ đục…

2.3 Đề xuất phương pháp

Với thành phần ô nhiễm là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ cácloại chất không tan đến ít tan và cả những hợp chất tan trong nước, việc xử lý nướcthải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước để có thể đưa nước trở lại môitrường hoặc tái sử dụng

2.3.1 Phương pháp xử lý hoá học

Những phương pháp xử lý hóa học gồm có: oxy hóa khử, trung hòa, tạo kết tủahoặc phản ứng phân hủy các hợp chất độc hại Cơ sở phương pháp xử lý này là nhữngphản ứng hóa học diễn ra giữa chất ô nhiễm và hóa chất thêm vào Do đó, ưu điểm củaphương pháp là có hiệu quả cao, thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nướckhép kín Tuy nhiên, phương pháp hóa học có nhược điểm là chi phí vận hành khá cao

và không thích hợp cho các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với quy mô lớn

2.3.2 Phương pháp xử lý hoá – lý

Các phương pháp thường được áp dụng là: keo tụ, tuyển nổi, đông tụ, hấp phụ,trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc… Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là các giaiđoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh họctrong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh Phương pháp hoá lý là giải pháp cuốicùng hoặc là giai đoạn xử lý sơ bộ cho giai đoạn tiếp theo

2.3.3 Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp này được dùng để loại những chất phân tán nhỏ, keo và hữu cơ hoàtan (đôi khi cả vô cơ) khỏi nước thải Nguyên lý của phương pháp là dựa vào hoạtđộng sống của những vi sinh vật có khả năng phân huỷ và bẻ gãy các đại phân tử hữu

cơ thành các chất đơn giản hơn đồng thời chúng cũng được sử dụng các chất có trongnước thải làm nguồn dinh dưỡng như Cacbon, Nitơ, Phôtpho, Kali,… Quá trình xử lýsinh học ở một điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn (xử lý sinh học hoàn toàn)với BOD giảm tới 90 - 95% và không hoàn toàn bởi BOD giảm tới 40 - 80% Phươngpháp sinh học là một phương pháp triệt để nhất, nó tạo ra những sản phẩm thân thiệnvới thiên nhiên hoặc biến đổi những chất có hại trở thành hữu ích Quá trình xử lý hiếukhí sử dụng bùn hoạt tính là quá trình xử lý sinh học thường được ứng dụng nhất

2.3.4 Kết luận

Qua phân tích các phương pháp như trên, để nâng cao tính hiệu quả của quá trình

xử lý nước thải, ta sẽ áp dụng kết hợp cả 3 phương pháp trên vào hệ thống này

2.4 Quy trình công nghệ trong hệ thống

Những lợi ích cơ bản của việc điều hòa lưu lượng là:

+ Quá trình xử lý sinh học được nâng cao do không bị hoặc giảm đến mứcthấp nhất tải trọng các chất ảnh hưởng đến quá trình xử lý

+ Chất lượng nước thải sau xử lý được cải thiện rõ rệt do tải trọng chất thải lêncác công trình ổn định

Để tránh lắng cặn và nước thải được trộn lẫn, làm đồng đều các thành phần cótrong nước thải, các thiết bị khuấy trộn được lắp đặt trong bể cân bằng Bể điều hoàđược dùng để điều hoà lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm và trung hoà pH (khi cần)

Bể điều hòa sẽ được đảo trộn bởi quá trình cấp khí từ máy sục khí, tránh tình trạngphát sinh mùi trong quá trình xử lý

2.4.1.2 Cấu tạo của bể cân bằng

Hai cảm biến để đo mực nước (P1_C, P1_T) trong bể cân bằng

Một máy bơm nước (MB2): dùng để bơm nước từ bể cân bằng lên bể trung hoà

Hình 2.7: Bể cân bằng

2.4.1.3 Hoạt động của bể cân bằng

Khi P1_T hoặc P2_C tác động thì khởi động MB1 bơm nước thải vào bể cânbằng, bơm đến khi P1_C tác động thì ngừng bơm MB1

Khi cảm biến P2_T hoặc P1_C tác động thì khởi động bơm MB2, khi nước đầy,cảm biến P2_C hoặc P1_T tác động thì ngừng bơm MB2 và khởi động MK ở bể trunghoà

2.4.2 Bể trung hoà pH

2.4.2.1 Tổng quan về bể trung hòa

Là nơi xử lý độ cân bằng tính axit/bazơ trong nước thải, đảm bảo cho độ pHtrong nước thải luôn duy trì ở mước cho phép (Hình 2.3)

Mục đích của bể này dùng để tránh được hiện tượng ăn mòn, phá hủy vật liệu của

hệ thống ống dẫn, công trình thoát nước, cũng như đảm bảo độ pH cho phép ở nguồnnước tiếp nhận như sông, ngòi, ao hồ, nước thải công nghiệp có tính axit

2.4.2.2 Cấu tạo của bể trung hòa

Hình 2.8: Bể trung hòa pH

Gồm các bộ phận chính như sau:

+ Bồn chứa axit: gồm có máy bơm axit (MBAX)

+ Bồn chứa bazơ: gồm có máy bơm bazơ (MBBZ)

+ 1 máy khuấy (MK): được đặt trong bể trung hoà và có tác dụng khuấy đềukhi cho axit/bazo vào nước thải trong quá trình trung hoà pH

+ Cảm biến để đo mức nước cao (P2_C) và mức nước thấp trong bể (P2_T).+ Cảm biến đo pH: có nhiệm vụ kiểm tra độ pH trong bể

+ 1 bơm tự động (MB3): có nhiệm vụ đưa nước thải đã được trung hoà qua bể

kỵ khí

2.4.2.3 Hoạt động của bể trung hòa

Thực hiện quá trình trung hoà pH Cảm biến P2_C kết hợp với thiết bị đo pHchuyên dụng với thang đo 14 để điều khiển MK cũng như các bơm AX và BZ

+ Khi pH trong nước nhỏ hơn 6 thì bơm bazơ hoạt động, bơm bazơ từ bồnbazơ vào bể Đồng thời máy khuấy trong bể sẽ hoạt động, bazơ được bơm cho đến khi

pH trong nước đạt được mức cho phép

+ Khi pH trong nước lớn hơn 8 thì bơm axit hoạt động, bơm axit từ bồn axitvào bể Đồng thời máy khuấy trong bể hoạt động, axit được bơm cho tới khi pH trongnước thải đạt mức cho phép

Kỵ khí là phản ứng sinh hóa rất phức tạp được thực hiện ở một số bước của một

số loại vi sinh vật được đòi hỏi ít hoặc không có oxy để sống Trong quá trình này, mộtloại khí chủ yếu gồm khí carbon dioxide và methane được gọi là khí sinh học được sảnxuất Lượng khí sản sinh ra khác nhau tùy vào số lượng chất thải hữu cơ làm thức ăn

và nhiệt độ ảnh hưởng tỷ lệ phân hủy và sản sinh khí đốt (gas)

2.4.3.2 Cấu tạo của bể kỵ khí

Gồm các bộ phận chính như sau:

+ Hai cảm biến để đo mực nước (P3_C, P3_T) trong bể kỵ khí

+ Một máy bơm nước (MB4): dùng để bơm nước từ bể kỵ khí lên bể hiếu khí

2.4.3.3 Hoạt động của bể kỵ khí

Khi cảm biến P3_T và nồng độ pH ở bể trung hoà đạt yêu cầu thì tác động thìkhởi động bơm MB3, khi nước đầy, cảm biến P3_C hoặc P2_T tác động thì ngừngbơm MB3

sử dụng trên toàn thế giới

2.4.4.2 Cấu tạo của bể hiếu khí

Gồm các bộ phận chính như sau:

Hai cảm biến để đo mực nước (P4_C, P4_T) trong bể hiêu khí

Một máy bơm nước (MB5): dùng để bơm nước từ bể hiếu khí sang bể lắng saukhi được các vi sinh vật xử lí

Máy sục khí (MSK) trong bể hiếu khí luôn hoạt động để cung cấp oxi nuôi cácsinh vật hiếu khí

2.4.4.3 Nguyên lý hoạt động của bể hiếu khí

Khi cảm biến P4_T hoặc P3_C tác động thì khởi động bơm MB4, khi nước đầy,cảm biến P4_C hoặc P3_T tác động thì ngừng bơm MB4

sẽ kết dính và hình thành nên những bông cặn có kích thước và khối lượng lớn hơngấp nhiều lần so với những hạt cặn lắng ban đầu có thể giúp chúng lắng tốt hơn tạothành lớp bùn cặn dưới đáy bể lắng Phần bùn này sau đó sẽ được bơm ra bể chứa bùn

Phần nước phía trên của bể lắng được cho chảy tự nhiên qua bể vi sinh nhờ vào trọnglực.

2.4.5.2 Cấu tạo của bể lắng

và trong Tiếp theo nếu cặn không được lấy ra thì nó sẽ ép và chiều cao lớp cặn bịgiảm Trong bể lắng liên tục cũng có những vùng tương tự nhưng chiều cao của chúngkhông thay đổi trong suốt quá trình

Ngoài ra, trong bể lắng một hạt di chuyển theo dòng nước có vận tốc v và dướitác dụng của trọng lực chuyển động xuống dưới với một vận tốc ω Như vậy, bể lắng

có thể lắng những hạt có quỹ đạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dàicủa nó.Vận tốc chuyển động của nước ở trong bể lắng không lớn hơn 0,01 m/s Thờigian lắng 1 giờ

Cảm biến đo mức bùn có nhiệm vụ sẽ đo mức bùn có trong bể Khi lượng bùntrong bể vượt quá mức cho phép thì tiến hành cho máy bơm bùn MBB hoạt động, hútbùn trong bể lắng sang bể chứa bùn Khi mức bùn giảm xuống dưới mức cảm biếnmức thấp thì cho ngừng máy bơm bùn MBB

2.4.6 Bể chứa bùn

2.4.6.1 Tổng quan về bể chưa bùn

Là nơi chứa bùn sau khi lắng và bùn được xử lí sơ cấp bằng cơ chế nén bùn

2.4.6.2 Hoạt động của bể chứa bùn

Bùn vi sinh dư sẽ được bơm ra định kỳ và tập trung lại tại bể chứa bùn Tại đâycùng với thời gian, bùn vi sinh sẽ bị phân hủy thành nước bẩn và xác bùn Nước bẩn sẽđược xử lý theo một chu trình, còn xác bùn cùng với các cặn lắng khác sẽ được hút bỏ

và vận chuyển bằng xe bồn chuyên dụng, định kỳ khoảng 6 tháng 1 lần

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG

NGHIỆP

3.1 Khái quát chung

3.1.1 Khái niệm chung về mạng truyền thông công nghiệp

Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là khái niệm chung nhằmchỉ những hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp, được dùng để ghép nốicác thiết bị công nghiệp

3.1.2 Vai trò mạng truyền thông công nghiệp

Ghép nối thiết bị, trao đổi thông tin là những vấn đề quan trọng trong bất cứ mộtgiải pháp tự động hóa nào Một bộ điều khiển cần được ghép nối với những cảm biến

và cơ cấu chấp hành

* Ưu điểm của việc sử dụng mạng truyền thông trong công nghiệp:

- Thay thế được hoàn toàn tất cả các hệ thống truyền cũ như: 0 – 20mA, 10V…

0 Cho phép làm việc với các sản phẩm của nhiều nhà sản xuất khác nhau

- Là hệ thống mở, đồng thời cho phép hiệu chỉnh điều khiển từ phòng điềukhiển trung tâm

- Hệ thống hoạt động với độ tin cậy cao hơn

- Độ mềm dẻo không có giới hạn

- Giá thành thấp

- Lượng thông tin truyền tải lớn

3.1.3 Mô hình phân cấp trong mạng truyền thông công nghiệp

Hình 3.10: Mô hình phân cấp các hệ thống mạng trong công nghiệp