báo cáo nhập môn ngành điện ứng dụng tự động hóa trong xử lý nước thải trong khu công nghiệp

Tổng quanNgành ĐKTĐH Đo Lường, Tự Động Hóa, Điều khiển là một ngành học đangành, kết hợp kiến thức của nhiều lĩnh vực như kỹ thuật điện, điện tử, cơ khí, tin học,...Ngành học này đào tạo

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

*******

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN

Đề tài: ỨNG DỤNG TỰ ĐỘNG HÓA TRONG XỬ LÝ NƯỚC

THẢI TRONG KHU CÔNG NGHIỆP

SVTH : NGUYỄN ĐÌNH TUẤN HƯNG

MSSV : 20232108

GVHD : NGUYỄN TUẤN NINH

Hà Nội, tháng 1 năm 2024

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 2

A GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA 3

1.TỔNG QUAN 3

2.MỤC TIÊU ĐÀO TẠO 3

3.CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO 4

4.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN……….4

B.TỰ ĐỘNG HÓA TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU CÔNG NGHIỆP 5

1 5

1.1. Định nghĩa 5

1.2. Nước thải công nghiệp là gì? 6

1.3. Tình trạng nước thải công nghiệp trong môi trường hiện nay 6

1.4 Các loại nước thải công nghiệp hiện nay……… 6

2 Ứng dụng Tự Động Hóa trong xử lý nước thải khu công nghiệp……….7

2.1.Ứng dụng 8

2.2.Lợi ích 9

2.3.Các chức năng hệ thống tự xử lý nước thải 10

2.3.1.Điều chỉnh tự động 11

2.3.2.Giám sát điều khiển có khoảng cách hoặc từ xa 12

2.3.3.Hiển thị thông số công nghệ 12

2.3.4.Cấu hình hệ thống 13

2.3.5.Bảo vệ tự động 13

2.3.6.Cảnh báo/báo động 14

2.3.7.Lưu trữ báo cáo thống kê 14

2.4.Hiệu quả 15

KẾT LUẬN 16

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian gần 4 tháng học tập tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em cảm nhận được rằng, khác với khi còn học trung học phổ thông, bước vào giảng đường đại học, được tiếp cận với một phương thức đào tạo mới, em sẽ phải học tập với một tinh thần hoàn toàn khác, mà điểm khác biệt rõ rệt nhất là em phải thể hiện sự tự chủ, tính độc lập trong học tập Nhưng em luôn vững tin vì biết rằng đồng hành cùng em luôn là các Thầy

cô giáo – những người đang ngày đêm tận tụy trên giảng đường để truyền đạt cho bao thế

hệ sinh viên những kiến thức quý báu cùng những kỹ năng, kinh nghiệm để làm hành trang vào đời

Đặc biệt trong bộ môn Nhập môn ngành điện, được sự phân công ưu ái của nhà trường, em được thực hiện học phần này dưới sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Tuấn Ninh Dù mới qua bước đầu làm việc với Thầy, em đã cảm nhận được ở thầy sự tận tình, nhiệt huyết vô cùng lớn Dù với cương vị Giảng viên rất bận bịu, áp lực, Thầy đều không

hề tiếc thời gian phân tích, chỉ bảo, đưa ra những lời khuyên vô cùng kịp thời và quý báu

Em xin được gửi tới Thầy lời biết ơn sâu sắc nhất!

Em đã cố gắng hoàn thiện tốt nhất báo cáo này trong khả năng của mình, tuy nhiên do không có nhiều kinh nghiệm nên bản báo cáo này khó tránh khỏi còn nhiều thiếu sót Vì vậy em mong nhận được sự thông cảm, chỉ bảo của thầy cũng như quý Thầy

cô Giảng viên, Giáo vụ của Trường Điện – Điện tử

Em xin chân thành cảm ơn!

A GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA

1 Tổng quan

Ngành ĐKTĐH (Đo Lường, Tự Động Hóa, Điều khiển) là một ngành học đa ngành, kết hợp kiến thức của nhiều lĩnh vực như kỹ thuật điện, điện tử, cơ khí, tin học, Ngành học này đào tạo ra các kỹ sư có kiến thức và kỹ năng về đo lường, tự động hóa và điều khiển, có khả năng nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, vận hành, bảo trì và quản lý các hệ thống đo lường, tự động hóa và điều khiển trong các lĩnh vực công nghiệp, dân dụng, dịch vụ

2 Mục tiêu đào tạo

Mục tiêu đào tạo của ngành ĐKTĐH (Đo Lường, Tự Động Hóa, Điều khiển) của Trường Điện- Điện Tử ĐHBK HN là đào tạo ra các kỹ sư có:

+Kiến thức vững chắc về các môn học cơ sở của ngành kỹ thuật điện, điện tử, như: Toán, Lý, Hóa, Cơ học, Điện từ học, Điện tử học, Mạch điện,

+Kiến thức chuyên sâu về đo lường, tự động hóa và điều khiển, như: Kỹ thuật đo lường, Kỹ thuật tự động hóa, Kỹ thuật điều khiển,

+Kỹ năng thực hành tốt về đo lường, tự động hóa và điều khiển, có khả năng sử dụng các thiết bị, phần mềm chuyên dụng

+Khả năng nghiên cứu, phát triển các hệ thống đo lường, tự động hóa và điều khiển

+Khả năng giao tiếp, làm việc nhóm và giải quyết vấn đề tốt

3 Cấu trúc chương trình đào tạo

Chương trình đào tạo của ngành ĐKTĐH (Đo Lường, Tự Động Hóa, Điều khiển) của Trường Điện- Điện Tử ĐHBK HN được thiết kế theo hướng tích hợp kiến thức cơ

sở, kiến thức chuyên ngành và kiến thức thực hành Chương trình học bao gồm các môn học cơ sở, các môn học chuyên ngành và các môn học tự chọn

Các môn học cơ sở:

+Toán: Đại số, Giải tích, Số học, Xác suất thống kê,

+Lý: Cơ học, Nhiệt học, Điện từ học,

+Cơ học: Cơ học đại cương, Cơ học môi trường, Cơ học vật liệu,

+Điện từ học: Điện từ học đại cương, Điện từ học ứng dụng,

+Điện tử học: Điện tử học đại cương, Điện tử học ứng dụng,

+Mạch điện: Mạch điện đại cương, Mạch điện ứng dụng,

Các môn học chuyên ngành

+Kỹ thuật đo lường: Đo lường điện, Đo lường quang, Đo lường nhiệt, Đo lường lực,

+Kỹ thuật tự động hóa: Điều khiển tự động, Tự động hóa công nghiệp, Tự động hóa nhà máy,

+Kỹ thuật điều khiển: Lý thuyết điều khiển, Phương pháp điều khiển, Điều khiển

tự động số,

+Kỹ thuật điều khiển robot, Kỹ thuật điều khiển tự động, Kỹ thuật điều khiển công nghiệp,

+Kỹ thuật điều khiển hệ thống, Kỹ thuật điều khiển tối ưu, Kỹ thuật điều khiển thông minh,

+Kỹ thuật điều khiển điều hòa, Kỹ thuật điều khiển nhiệt, Kỹ thuật điều khiển ánh sáng,

4 Lịch sử phát triển

+ Năm 1956, thành lập liên khoa Cơ – Điện, một trong các khoa đầu tiên của Đại học Bách khoa Hà Nội

+ Tháng 9/1958 , thành lập khoa Điện , tách ra từ liên khoa Cơ – Điện

+ Tháng 12/1995 , sau giai đoạn quản lý 2 cấp thành lập khoa Năng lượng trên cơ

sở sát nhập 6 đơn vị trực thuộc khoa Điện trước đây

+ Tháng 12/2010 thành lập Viện Điện

+ Tháng 11/2021 Thành lập Trường Điện – Điện tử , đồng thời thành lập khoa Kĩ thuật Điều khiển và Tự động hóa

B TỰ ĐỘNG HÓA TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU CÔNG NGHIỆP

1 Tổng quan

1.1.Định nghĩa

Xử lý nước thải trong khu công nghiệp là một quá trình quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng Tự động hóa là một công nghệ hiện đại có thể được ứng dụng trong xử lý nước thải để nâng cao hiệu quả, giảm chi phí và cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý

1.2.Nước thải công nghiệp là gì?

Nước thải khu công nghiệp không chỉ là chất thải của các công ty sản xuất dầu khí

hay khai thác mỏ và hóa chất, mà còn là chất thải của các ngành chế biến thực phẩm và

đồ uống, sản xuất quần áo, giày dép, máy tính, đồ điện tử và cả xe cộ, phương tiện đi lại…

Để tuân thủ các luật hiện hành, bất kỳ chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ nào đối với nước được sử dụng trong sản xuất công nghiệp đều phải được quản lý Chất hữu cơ, kim loại và những thứ tương tự có trong nước thải phải được loại bỏ trước khi nước có thể được thải trở lại đất liền, vào các vùng nước hoặc tái sử dụng một cách an toàn trong các hoạt động của nhà máy

1.3.Tình trạng nước thải công nghiệp trong môi trường hiện nay

Theo khảo sát, tại một số làng nghề luyện kim, sắt thép, đúc đồng, nhôm, chì, giấy, dệt, nhuộm, người ta phát hiện mỗi ngày có hàng ngàn mét khối nước thải không qua xử lý, xả thẳng ra môi trường, gây ô nhiễm trầm trọng

Tình trạng ô nhiễm cũng có thể thấy rõ rệt

ở các thành phố lớn, đặc biệt là Hà Nội và Thành

phố Hồ Chí Minh Tại đây, nước thải sinh hoạt

gần như không có hệ thống xử lý tập trung mà

trực tiếp xả ra sông, hồ, mương Bên cạnh đó,

nước thải khu công nghiệp ở các nhà máy sản

xuất, bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa áp dụng hệ thống xử lý nước thải Khiến lượng lớn chất thải rắn không được thu gom hết, làm vấn đề ô nhiễm ngày càng trầm trọng

Sự ô nhiễm nguồn nước chính là mặt trái của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cơ sở hạ tầng còn yếu kém, lạc hậu, nhận thức của người dân về môi trường chưa cao Đặc biệt, các nhà máy, xí nghiệp vẫn chưa có biện pháp ứng dụng công nghệ xử lý nước thải để giảm thiểu tình trạng đáng báo động này

1.4.Các loại nước thải công nghiệp hiện nay

Có nhiều loại nước thải khu công công nghiệp dựa trên các ngành công nghiệp khác nhau và các chất gây ô nhiễm; mỗi lĩnh vực tạo ra sự kết hợp cụ thể của các chất

ô nhiễm

Các loại nước thải công nghiệp hiện nay

Sắt và thép BOD, COD, dầu, kim loại, axit, phenol và xyanua Dệt may và da thuộc BOD, chất rắn, sunfat và crom

Bột giấy và giấy BOD, COD, chất rắn, hợp chất hữu cơ clo

nhà máy lọc dầu BOD, COD, dầu khoáng, phenol và crom

Hóa chất COD, hóa chất hữu cơ, kim loại nặng, SS và xyanua Kim loại màu Flo và SS

Vi điện tử COD và hóa chất hữu cơ

Khai thác mỏ SS, kim loại, axit và muối

Các ngành công nghiệp gia công nước thải công nghiệp thường chứa các kim loại nặng và các hợp chất như crom, niken, kẽm, cadimi, chì, sắt và titan, trong số đó ngành công nghiệp mạ điện là một nhà phân phối ô nhiễm quan trọng Các cửa hàng

xử lý ảnh thải ra bạc, các cửa hàng giặt hấp và sửa chữa ô tô tạo ra chất thải dung môi,

và các nhà máy in thải ra mực và thuốc nhuộm Ngành công nghiệp giấy và bột giấy phụ thuộc rất nhiều vào các chất gốc clo, và kết quả là nước thải của nhà máy giấy và bột giấy có chứa chất hữu cơ clorua và dioxin, cũng như chất rắn lơ lửng và chất thải hữu cơ Công nghiệp hóa dầu thải ra nhiều phenol và dầu khoáng Ngoài ra nước thải

từ các nhà máy chế biến thực phẩm có hàm lượng chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ cao Giống như các đặc tính khác nhau của nước thải khu công nghiệp

Thông thường, nước thải khu công nghiệp có thể được chia thành hai loại: nước thải công nghiệp vô cơ và hữu cơ

a Nước thải công nghiệp vô cơ

Nước thải công nghiệp hữu cơ chứa dòng chất thải công nghiệp hữu cơ từ các ngành công nghiệp hóa chất và các công trình hóa chất quy mô lớn, chủ yếu sử dụng các chất hữu cơ cho các phản ứng hóa học

Nước thải đầu ra chứa các chất hữu cơ có nguồn gốc và đặc tính khác nhau Chúng chỉ có thể được loại bỏ bằng cách xử lý sơ bộ đặc biệt đối với nước thải, sau đó là xử lý sinh học Hầu hết nước thải khu công nghiệp hữu cơ được sản xuất bởi các ngành công nghiệp và nhà máy sau:

– Các nhà máy sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm, thuốc nhuộm hữu cơ, keo và chất kết dính, xà phòng, chất tẩy rửa tổng hợp, thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ; – Nhà máy thuộc da và nhà máy da;

– Các nhà máy dệt;

– Nhà máy sản xuất giấy và xenlulo;

– Các nhà máy của ngành lọc dầu;

– Nhà máy bia và các nhà máy lên men;

– Công nghiệp gia công kim loại

Nước thải sản xuất từ ngành công nghiệp dược phẩm

Chất lượng của các chất thải từ quá trình sản

xuất dược phẩm rất khác nhau, do sự đa dạng

của các nguyên liệu thô cơ bản, quy trình làm

việc và các sản phẩm thải bỏ Đó là một đặc

điểm của ngành dược phẩm là rất nhiều sản

phẩm cũng như các sản phẩm trung gian được

sản xuất tại cùng một nhà máy Do đó, các loại

nước thải khác nhau với chất lượng khác nhau

chảy từ các khu vực sản xuất khác nhau

Đối với các ngành công nghiệp hóa chất lớn, người ta cũng thường sản xuất các sản phẩm dược phẩm cùng với các sản phẩm hóa chất khác Đôi khi chất thải bao gồm cặn chiết xuất của dung môi tự nhiên và tổng hợp, dung dịch dinh dưỡng đã qua sử dụng, các chất độc hại cụ thể, và nhiều chất hữu cơ khác

b Nước thải sinh hoạt tại các khu công nghiệp

Nguồn nước thải sinh hoạt chủ yếu từ các

hoạt động của công nhân viên làm việc trong khu

công nghiệp Đặc điểm của nước thải này đó là

chứa nhiều chất hữu cơ, cặn bã, vi trùng, vi

khuẩn,…

Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng các

chất ô nhiễm cao, gây tác động xấu đến nguồn

nước mặt và nước ngầm của khu vực xung

quanh, chẳng hạn như:

– Hàm lượng chất hữu cơ lớn xả ra môi trường làm giảm lượng oxy trong nước, nguy hại đến các loài thủy sinh, đe dọa sức khỏe con người nếu sử dụng để nấu nướng, tắm rửa

– Hàm lượng N, P trong nước thải cao có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa đất đai, tạo điều kiện cho tảo biển phát triển, ảnh hưởng đến mùa màng, chất lượng sống của người dân

2 Ứng dụng Tự Động Hóa trong xử lý nước thải khu công nghiệp

2.1 Ứng dụng

+Điều khiển các thiết bị vận hành hệ thống xử lý nước thải: Tự động hóa có thể được ứng dụng để điều khiển các thiết bị vận hành hệ thống xử lý nước thải, chẳng hạn như bơm, quạt, máy móc, Điều này giúp đảm bảo các thiết bị hoạt động chính xác và hiệu quả, tránh tình trạng quá tải hoặc hư hỏng

+Kiểm soát quá trình xử lý nước thải: Tự động hóa cũng có thể được ứng dụng để kiểm soát quá trình xử lý nước thải, chẳng hạn như giám sát các thông số chất lượng nước thải, điều chỉnh các thông số vận hành hệ thống, Điều này giúp đảm bảo quá trình

xử lý nước thải diễn ra đúng quy trình và đạt hiệu quả cao

+Thu thập và lưu trữ dữ liệu: Tự động hóa có thể được ứng dụng để thu thập và lưu trữ dữ liệu liên quan đến quá trình xử lý nước thải, chẳng hạn như thông số chất lượng nước thải, thông số vận hành hệ thống, Dữ liệu này có thể được sử dụng để phân tích, đánh giá quá trình xử lý nước thải và đưa ra các quyết định tối ưu

2.2 Lợi ích

Tự động hoá xử lý nước thải là điều cần thiết bởi các lợi ích sau:

Cải thiện điều kiện làm việc: Lợi ích đầu tiên của tự động hoá (TĐH) là loại bỏ

được công việc lặp đi lặp lại nhàm chán và khó nhọc cho việc vận hành, ví dụ: liên tục theo dõi, kiểm tra nhiều thông số công nghệ, tắt bật cơ cấu chấp hành, ghi chép số liệu, sự cố, Tự động hoá và giám sát bằng máy tính làm tiện lợi thêm khả năng khống chế từ xa một số lượng lớn các thông tin, đơn giản hóa nhiệm vụ khai thác, giám sát và quản lý

Nâng cao hiệu quả của thiết bị: Trước hết ta có thể cải thiện chất lượng xử lý

nước bằng các thiết bị đo và điều chỉnh Ví dụ như định lượng chất phản ứng, mức độ ô

xy hoá, kiểm tra nhiệt độ các bể phản ứngTự động hoá quá trình cho phép giải phóng con người và làm tăng tốc độ tin cậy của hệ thống Nhưng mục tiêu quan trọng là nâng cao độ chắc chắn vận hành của thiết bị có tính đến các tiêu chuẩn độ tin cậy qua việc nghiên cứu các sự cố vận hành Nghĩa là dự phòng các phương án để thiết bị có thể làm việc liên tục trong trường hợp bị hỏng hóc một bộ phận nào đó bằng cách đưa tự động các thiết bị dự phòng vào làm việc và giải quyết hỏng hóc Tự động hoá cho phép việc nghiên cứu thống

kê các dữ liệu đã thu được, mở ra con đường tối ưu của việc xử lý

Tăng năng suất lao động: Tự động hoá nhằm nâng cao năng suất bằng cách giảm

chi phí vận hành Ta cũng có thể tối ưu hóa giá thành năng lượng chi phí hàng giờ và chi phí vật liệu Giảm nhân công vận hành và giảm công việc bảo dưỡng cũng cho phép giảm giá thành

Trợ giúp việc giám sát: Nó bao gồm việc lắp đặt bộ biến đổi, phát hiện báo động,

đặt các phương tiện ghi các dữ liệu và truyền đi xa cho đến nơi giám sát bằng máy tính

2.3 Các chức năng hệ thống tự động hóa xử lý nước thải

2.3.1.Điều chỉnh tự động

Điều chỉnh tự động là sử dụng các thiết bị tự động để tác động lên quá trình công nghệ cần điều khiển theo một chế độ làm việc đã định sẵn Mỗi quá trình công nghệ xảy ra trong đối tượng điều chỉnh được đặc trưng bởi một hay vài đại lượng Một số đại lượng được duy trì không đổi, một số đại lượng khác được thay đổi trong giới hạn cho trước nào đó Đây là một trong những chức năng quan trọng nhất quyết định đến mức độ

tự động hoá Trong dây chuyền XLNT thường có ba khâu điều chỉnh tự động là điều chỉnh pH tại bể trung hòa, lưu lượng nước vào bể kỵ khí và DO tại bể hiếm khí

2.3.2.Giám sát điều khiển có khoảng cách hoặc từ xa

Nếu điều khiển bằng tay trực tiếp tại chỗ người vận hành có thể phải tiếp xúc với môi trường độc hại, đi lại khó khăn và tốn thời gian Mặt khác nhiều trường hợp, ví dụ như có sự cố hoặc mất điều khiển tự động, đòi hỏi điều khiển tay phải kịp thời và đồng

bộ, ví dụ như dừng nhanh nhiều máy bơm đặt tại nhiều vị trí khác nhau, điều khiển cùng lúc nhiều quá trình có liên quan hệ quả với nhau Để làm được điều này hệ thống TĐH phải có chức năng điều khiển có khoảng cách, cụ thể là điều khiển từ Trung tâm đặt cách dây chuyền công nghệ một khoảng cách nhất định (hàng chục đến hàng trăm mét) Điều khiển từ xa qua mạng LAN, WAN cũng là một chức năng không thể thiếu hiện nay trong nhiều hệ thống TĐH nói chung và xử lý nước thải nói riêng Giám sát, điều khiển, trao đổi dữ liệu từ xa là nền tảng cho việc xây dựng hệ thống điều hành sản xuất MES (Manufacturing Execution System) nhằm đem lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế, xã hội một cách toàn diện MES tạo ra một cầu nối thông suốt hai chiều giữa khối quản lý và sản xuất, giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất từ khâu hoạch định kế hoạch đến khâu sản xuất ra thành phẩm cuối cùng, cung cấp các chức năng lập kế hoạch; quản lý nhân lực, thiết bị, nguyên vật liệu; theo dõi quá trình sản xuất, chất lượng sản phẩm, sự cố máy móc, Ngoài ra, điều khiển từ xa còn cho phép giảm đáng kể số lượng chuyên gia công nghệ, kỹ thuật cần thiết cho vận hành, bảo trì hệ thống tự động hoá Một nhóm chuyên gia có thể điều hành cùng lúc cả mạng lưới các nhà máy xử lý nước thải tại nhiều nơi trong thành phố, nhiều tỉnh mà không cần đến tận nơi Đặc biệt, ngày nay mạng Internet toàn cầu đã rút ngắn khoảng cách về không gian và thời gian khiến cho khó ai có thể tin được từ cách

xa hàng nghìn km vẫn có thể giám sát, điều khiển thậm chí chuẩn đoán, sửa lỗi, nạp lại chương trình cho thiết bị điều khiển từ bất kỳ địa điểm nào trên thế giới,

Hệ thống tự động hoá XLNT công nghiệp có chức năng giám sát điều khiển có khoảng cách (từ Trung tâm điều khiển) và từ xa (qua mạng LAN hoặc Internet) các máy bơm, máy khuấy, máy gạt bùn, ép bùn, thổi khí, van điện từ và các thông số công nghệ

2.3.3.Hiển thị thông số công nghệ

Chức năng này giúp cho việc theo dõi, giám sát các

thông số chất lượng nước, trạng thái thiết bị, sự cố một cách

thuận tiện, dễ hiểu đối với người vận hành Việc hiển thị được

thiết kế hợp lý về màu sắc, bố trí các cửa sổ, kiểu thể hiện