Mô hình cấp nước và xử lý nước thải tái sử dụng cho nhà cao tầng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH MÔ HÌNH CẤP NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TÁI SỬ DỤNG CHO NHÀ CAO TẦNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỰ ĐỘNG ĐÀ NẴNG, 2022 ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN TỐT NHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔ HÌNH CẤP NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TÁI SỬ DỤNG CHO NHÀ CAO TẦNG CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD : ThS VÕ HOÀNG ANH SVTH : NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH LỚP : K24-EDT2 MSSV : 24211715319 ĐÀ NẴNG, 2022 Nguyễn Đức Tuấn Thành 4 ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN TỐT NHIỆP MỤC LỤC PHỤ LỤC HÌNH ẢNH 3 PHỤ LỤC BẢNH BIỂU 5 PHỤ LỤC CÔNG THỨC 6 LÒI CAM ĐOAN 8 LỜI MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .10 I.1 TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG BƠM NƯỚC 10 I.1.1 Hệ thống cấp nước là gì? 10 I.1.2 Tại sao lại cần hệ thống bơm nước 11 I.1.3 Các nguồn cung cấp nước chính 11 I.1.4 Phân loại 12 I.1.5 Một số quy chuẩn trong hệ thống bơm nước 12 I.2 TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG BƠM NƯỚC QUY MÔ TÒA NHÀ 13 I.2.1 Vai trò 13 I.2.2 Đặc điểm 13 I.2.3 Sơ đồ, cấu tạo của hệ thống cấp nước 14 I.2.4 Quan hệ giữa bơm nước –xử lý nước thải– và môi trường 15 I.3 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT .16 I.4 CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT .17 I.4.1 Các chỉ tiêu vật lý : 17 I.4.2 Các chỉ tiêu hóa học : 18 I.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY 20 I.5.1 Phương pháp lý học 20 I.5.2 Phương pháp hóa học 21 I.5.3 Phương pháp trích ly 22 I.5.4 Phương pháp sinh học 23 I.5.5 Phương pháp lọc màng .24 I.5.6 Lựa chọn phương pháp 24 CHƯƠNG II: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 25 II.1 LỰA CHỌN BƠM 25 II.2 LỰA CHỌN MÁY SỤC KHÍ OXY .33 II.3 CẢM BIẾN ĐO MỨC NƯỚC .34 II.4 LỰA CHỌN CẢM BIẾN DO 36 II.4.1 Công dụng và vai trò của cảm biến DO 36 II.4.2 Cảm biến sử dụng trong đề tài 36 II.5 CẢM BIẾN ĐO ĐỘ ĐỤC TRONG NƯỚC THẢI TSS 37 NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH 1 ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN TỐT NHIỆP II.6 LỰA CHỌN NÚT NHẤN VÀ ĐÈN BÁO 38 II.6.1 Lựa chọn nút nhấn 38 II.6.2 Lựa chọn đèn báo 39 II.7 LỰA CHỌN APTOMAT .40 II.7.1 Nguyên lý làm việc 40 II.7.2 Tính chọn aptomat 41 II.8 LỰA CHỌN RƠ LE .48 II.9 BỘ NGUỒN 24V 49 II.10 LỰA CHỌN CONTACTOR VÀ RƠLE NHIỆT .50 II.10.1 Tính toán và lựa chọn contactor 50 II.10.2 Tính toán lựa chọn rơ le nhiệt 57 II.11 LỰA CHỌN CÁC LOẠI VAN, ĐỒNG HỒ ĐO LƯU LƯỢNG .58 II.11.1 Vị trí, vai trò và yêu cầu trong đề tài 58 II.11.2 Các loại van và đồng hồ đo lưu lượng nước 59 II.11.3 Lựa chọn đồng hồ lưu lượng 61 II.11.4 Lựa chọn van 62 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA 64 III.1 XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 64 III.2 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 64 III.2.1 Toàn hệ thống 64 III.2.2 Chế độ bằng tay 65 III.2.3 Chế độ tự động .66 III.3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG .68 III.3.1 Sơ đồ đấu nối PLC 68 III.3.2 Cấu hình phần cứng 72 III.3.3 Lập trình PLC S71200 72 III.4 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA 73 CHƯƠNG IV:KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ MỤC TIÊU PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 75 IV.1 TẢI CHƯƠNG TRÌNH XUỐNG PLC 75 IV.2 CHẠY RUNTIME SCADA 76 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 78 CODE LẬP TRÌNH .79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH 2 ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN TỐT NHIỆP PHỤ LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Trạm sử lý nước trong hệ thống cấp nước 10 Hình 2: Hệ thống cấp nước – xử lý nước giếng khoan gia đình .11 Hình 3: Sơ đồ hệ thống cấp nước 1 nguồn .14 Hình 4: Sơ đồ hệ thống cấp nước nhiều nguồn .15 Hình 5: Liên hệ mật thiết giữa cấp nước, thoát nước và môi trường 16 Hình 6: Sự biến động lưu lượng theo thời gian của nước thải sinh hoạt 17 Hình 7: Bể tách bùn và rác thô .21 Hình 8: Modul keo tạo tụ bông 22 Hình 9: Bể xử lí hiếu khí 24 Hình 10: Máy bơm nước cho đồ án 30 Hình 11: Máy bơm chìm nước thải PERONI 0,75kW 32 Hình 12: Bơm chìm hút bùn có phao NTP HSF280-12.2 265T 3HP 33 Hình 13: Máy thổi khí Con sò Saverti 34 Hình 14: Thiết bị đo mức nước dạng phao từ Finetek Model FC/FD 35 Hình 15: Cảm biến Đo Oxy hòa tan (DO) .37 Hình 16: Đồng hồ đo độ đục trong nước thải 38 Hình 17: Phương thức hoạt động của nút nhấn Switches 38 Hình 18: Nút nhấn DHPT .39 Hình 19: Đèn báo chế độ vận hành 39 Hình 20: Cấu tạo của Aptomat 40 Hình 21: Nguyên lý làm việc của Aptomat 41 Hình 22: Aptomat MCCB 3P 80A 25KA .42 Hình 23: Aptomat ABB DS201 C6 AC100 100mA 6A 1P+N 6kA .43 Hình 24: Aptomat ABB DS201 C6 AC100 100mA 6A 1P+N 6kA 43 Hình 25: Aptomat ABB DS201 C6 AC100 100mA 6A 1P+N 6kA .44 Hình 26: Aptomat ABB DS201 C16 AC100 30mA 16A 1P+N 6kA 45 Hình 27: Aptomat ABB DS201 C6 AC100 100mA 6A 1P+N 6Ka 45 Hình 28: Aptomat ABB XT2L 120KA 25A 4P .46 Hình 29: Aptomat ABB S804S-C10 50KA 10A 4P .47 Hình 30: Aptomat ABB S804S-C16 50KA 16A 4P 48 Hình 31: Rơle trung gian 1 chiều 2 cặp tiếp điểm 49 Hình 32: Bộ nguồn 24 VDC S8VK-C06024 5A 50 Hình 33: Contactor Chint NXC-32 51 Hình 34: Contactor MC 6A 52 Hình 35: Contactor MC 6A cho bơm 3 53 Hình 36: Contactor MC 22A cho bơm bùn 54 NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH 3 ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN TỐT NHIỆP Hình 37: Contactor MC 6A cho máy khử ô zôn .55 Hình 38: Contactor 12A LC1D12Q7 56 Hình 39: Contactor 18A LC1D18Q7Contactor 57 Hình 40: Van dạng cổng 60 Hình 41: Van dạng bướm 61 Hình 42: Đồng hồ đo lưu lượng Apator WI 62 Hình 43: Van cổng DN-1200 63 Hình 44: Lưu đồ thuật toán hệ thống .65 Hình 45 : Lưu đồ thuật toán chế độ bằng tay 65 Hình 46: Lưu đồ thuật toán hệ thống bơm nước .66 Hình 47: Lưu đồ thuật toán chế độ xử lý nước thải 67 Hình 48: Sơ đồ đấu nối PLC 1214 DC/DC/DC 68 Hình 49: Sơ đồ đấu nối module 16DI/16DO 69 Hình 50 :Bảng tag đầu vào Input trong phần mềm tia portal 71 Hình 51: Bảng tag đầu ra Output trong phần mềm tia portal 71 Hình 52: Cấu hình phần cứng PLC 72 Hình 53: Phần cứng Scada 73 Hình 54: Kết nối PLC với Scada 74 Hình 55: Giao diện SCADA 74 NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH 4 ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN TỐT NHIỆP PHỤ LỤC BẢNH BIỂU Bảng 1: Các chỉ tiêu của nước thải 20 Bảng 2: Phương pháp cơ học vào xử lí nước thải 21 Bảng 3: Phương pháp hóa học xử lí nước thải 22 Bảng 4: Tham khảo Bảng 3.1 trong TCXDVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế 26 Bảng 5: Tham khảo Bảng 3.2 trong Bảng 3.2 trong TCXDVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế 28 Bảng 6: Hệ số không điều hòa chung .31 Bảng 7: Đặc tính của nước thải sinh hoạt tại khu cư dân N03 .31 Bảng 8: Thông số kỹ thuật Finetek Model FC/FD 36 Bảng 9: Thông số kĩ thuật của contactor MC 6A 52 Bảng 10: Thông số kĩ thuật của contactor MC 22A .54 Bảng 11: Thông số kĩ thuật của contactor MC 6A 55 Bảng 12: Thông số kĩ thuật của contactor 12A LC1D12Q7 56 Bảng 13: Thông số kĩ thuật của contactor 18A LC1D18Q7 57 Bảng 14: Thông số đồng hồ đo lưu lượng .62 Bảng 15: Danh sách tag đầu vào PLC 69 Bảng 16: Danh sách tag đầu vào PLC 70 NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH 5 ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN TỐT NHIỆP PHỤ LỤC CÔNG THỨC (2 1)Tính toán lưu lượng cấp nước trung bình ngày của toàn dự án: .25 (2 2) Tính toán lưu lượng bơm nước lớn nhất trong ngày của chung cư: 25 (2 3) hệ số dùng nước không điều hòa K giờ xác định theo biểu thức: 26 (2 4) lưu lượng bơm nước lớn nhất trong 1 giờ là: 26 (2 5) lưu lượng bơm được nhiều nhất trong 1 s là 26 (2 6) Vận tốc nước khi bơm từ lên bể mái là: 28 (2 7) công thức tính toán tổn thất thủy lực Hazen – William: .29 (2 8) Tính toán tổn áp dọc đường 29 (2 9) Xác định tổn thất cục bộ cho hệ thống ống bơm nước sinh hoạt 29 (2 10) Xác định áp lực yêu cầu tối thiểu tại đầu ra của máy bơm 29 (2 11) Tính công suất máy bơm: 30 (2 12) Lưu lượng nước thải trung bình giờ (với Qtb = 200m3/ngày đêm) .31 (2 13) Lưu lượng nước thải trung bình giây: 31 (2 14) Lưu lượng lớn nhất : 31 (2 15) Lưu lượng nhỏ nhất: 31 (2 16) Chọn công suất bơm nước thải: 32 (2 17) Chọn Công suất bơm bùn: 32 (2 18) Công suất máy sục khí: 33 (2 19) Chọn aptomat tổng .41 (2 20) Chọn aptomat cho bơm nước 1,2 và 3: .42 (2 21) Chọn aptomat cho Bơm nước 4 và 5: 42 (2 22) Chọn aptomat cho Bơm nước 6: 44 (2 23) Chọn aptomat cho Bơm bùn 44 (2 24) Chọn aptomat cho Máy khử Ozone 45 (2 25) Chọn aptomat tổng .46 (2 26) Chọn aptomat cho Máy lọc IFW 47 (2 27) Chọn contactor t cho bơm nước 1,2 và 3: 51 ( 2 28) Lựa chọn contactor cho Bơm 4,5 và 6 52 (2 29) Lựa chọn contactor cho Bơm bùn .53 (2 30) Lựa chọn contactor cho Máy khử Ozone 54 (2 31) Lựa chọn contactor cho Máy lọc IFW 55 (2 32 ) Lựa chọn contactor cho Máy sục khí Oxy: 56 (2 33) Chọn rơ le nhiệt cho Máy bơm 1,2 và 3 (11 kW) 58 (2 34) Chọn rơ le nhiệt cho Máy bơm 4 và 5 (0,75 kW) 58 (2 35) Chọn rơ le nhiệt cho Máy bơm 6 (0,35 kW) .58 (2 36) Chọn rơ le nhiệt cho Bơm bùn 58 NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH 6 ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN TỐT NHIỆP (2 37) Chọn rơ le nhiệt cho Máy khử Ozone 58 (2 38) Chọn rơ le nhiệt cho Máy sục khí Oxy 58 (2 39) Chọn rơ le nhiệt cho Máy lọc IFW .58 NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH 7 ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐỒ ÁN TỐT NHIỆP LÒI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng khóa luận tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của bản thân mình Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo có trong đồ án đã được liệt kê và nêu rõ ra tại phần tài liệu tham khảo Đồng thời những số liệu hay kết quả trình bày trong đồ án đều mang tính chất trung thực, không sao chép, đạo nhái Nếu như sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu tất cả các kỷ luật của bộ môn cũng như nhà trường đề ra Đà Nẵng, ngày tháng năm Sinh viên thực hiện NGUYỄN ĐỨC TUẤN THÀNH 8