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 NỘITRƯỜNG ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN

Đề tài: ỨNG DỤNG TỰ ĐỘNG HÓA TRONG XỬ LÝ NƯỚCTHẢI TRONG KHU CÔNG NGHIỆP

SVTH : NGUYỄN ĐÌNH TUẤN HƯNGMSSV : 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

1.1.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

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 thếhệ 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 HÓA1 Tổng quan

Ngành 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 ra các kỹ sư có kiến thức và kỹ năng về đo lường, tự động hóa vàđiều khiển, có khả năng nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, vận hành, bảo trì và quản lý các hệthống 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) củaTrường 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 đolường, 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 sửdụng các thiết bị, phần mềm chuyên dụng.

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

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

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

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

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

+Kỹ thuật điều khiển robot, Kỹ thuật điều khiển tự động, Kỹ thuật điều khiển côngnghiệp,

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

+Kỹ thuật điều khiển điều hòa, Kỹ thuật điều khiển nhiệt, Kỹ thuật điều khiển ánhsáng,

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 NGHIỆP1 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 vàđồ uống, sản xuất quần áo, giày dép, máy tính, đồ điện tử và cả xe cộ, phương tiện đilại…

Để tuân thủ các luật hiện hành, bất kỳ chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ nào đối vớinước được sử dụng trong sản xuất công nghiệp đều phải được quản lý Chất hữu cơ, kimloại và những thứ tương tự có trong nước thải phải được loại bỏ trước khi nước có thểđược thải trở lại đất liền, vào các vùng nước hoặc tái sử dụng một cách an toàn trong cáchoạt 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 khôngqua xử lý, xả thẳng ra môi trường, gây ô nhiễm trầm trọng.

Tình trạng ô nhiễm cũng có thể thấy rõ rệtở các thành phố lớn, đặc biệt là Hà Nội và Thànhphố Hồ Chí Minh Tại đây, nước thải sinh hoạtgần như không có hệ thống xử lý tập trung màtrực 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 lượnglớn 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, hiệnđại hóa, cơ sở hạ tầng còn yếu kém, lạc hậu, nhận thức của người dân về môi trườngchưa cao Đặc biệt, các nhà máy, xí nghiệp vẫn chưa có biện pháp ứng dụng côngnghệ 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 nghiệpkhác nhau và các chất gây ô nhiễm; mỗi lĩnh vực tạo ra sự kết hợp cụ thể của các chấtô nhiễm.

Các loại nước thải công nghiệp hiện nay

Vi điện tửCOD và hóa chất hữu cơKhai thác mỏSS, kim loại, axit và muối

Các ngành công nghiệp gia công nước thải công nghiệp thường chứa các kimloại nặng và các hợp chất như crom, niken, kẽm, cadimi, chì, sắt và titan, trong số đóngành công nghiệp mạ điện là một nhà phân phối ô nhiễm quan trọng Các cửa hàngxử 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 giấyphụ thuộc rất nhiều vào các chất gốc clo, và kết quả là nước thải của nhà máy giấy vàbột giấy có chứa chất hữu cơ clorua và dioxin, cũng như chất rắn lơ lửng và chất thảihữu cơ Công nghiệp hóa dầu thải ra nhiều phenol và dầu khoáng Ngoài ra nước thảitừ các nhà máy chế biến thực phẩm có hàm lượng chất rắn lơ lửng và chất hữu cơcao 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: nướcthải 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 cácngành công nghiệp hóa chất và các công trình hóa chất quy mô lớn, chủ yếu sử dụngcác chất hữu cơ cho các phản ứng hóa học.

Nước thải đầu ra chứa các chất hữu cơ có nguồn gốc và đặc tính khácnhau 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 bởicác ngành công nghiệp và nhà máy sau:

– Các nhà máy sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm, thuốc nhuộm hữu cơ, keo vàchất 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 sảnxuất dược phẩm rất khác nhau, do sự đa dạngcủa các nguyên liệu thô cơ bản, quy trình làmviệc và các sản phẩm thải bỏ Đó là một đặcđiểm của ngành dược phẩm là rất nhiều sảnphẩm cũng như các sản phẩm trung gian đượcsản xuất tại cùng một nhà máy Do đó, các loạinước thải khác nhau với chất lượng khác nhauchảy từ các khu vực sản xuất khác nhau.

Đối với các ngành công nghiệp hóa chất lớn, người ta cũng thường sản xuất các sảnphẩm dược phẩm cùng với các sản phẩm hóa chất khác Đôi khi chất thải bao gồm cặnchiết 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 cáchoạt động của công nhân viên làm việc trong khucông nghiệp Đặc điểm của nước thải này đó làchứa nhiều chất hữu cơ, cặn bã, vi trùng, vikhuẩn,…

Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng cácchất ô nhiễm cao, gây tác động xấu đến nguồnnước mặt và nước ngầm của khu vực xungquanh, 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 nấunướng, tắm rửa.

– Hàm lượng N, P trong nước thải cao có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa đấtđai, tạo điều kiện cho tảo biển phát triển, ảnh hưởng đến mùa màng, chất lượng sốngcủa 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 thểđược ứng dụng để điều khiển các thiết bị vận hành hệ thống xử lý nước thải, chẳng hạnnhư bơm, quạt, máy móc, Điều này giúp đảm bảo các thiết bị hoạt động chính xác vàhiệu 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 đểkiểm soát quá trình xử lý nước thải, chẳng hạn như giám sát các thông số chất lượngnước thải, điều chỉnh các thông số vận hành hệ thống, Điều này giúp đảm bảo quá trìnhxử 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 vàlưu trữ dữ liệu liên quan đến quá trình xử lý nước thải, chẳng hạn như thông số chấtlượng nước thải, thông số vận hành hệ thống, Dữ liệu này có thể được sử dụng để phântích, 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 tụctheo dõi, kiểm tra nhiều thông số công nghệ, tắt bật cơ cấu chấp hành, ghi chép số liệu, sựcố, Tự động hoá và giám sát bằng máy tính làm tiện lợi thêm khả năng khống chế từ xamột 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 ôxy hoá, kiểm tra nhiệt độ các bể phản ứngTự động hoá quá trình cho phép giải phóng conngười và làm tăng tốc độ tin cậy của hệ thống Nhưng mục tiêu quan trọng là nâng cao độchắc chắn vận hành của thiết bị có tính đến các tiêu chuẩn độ tin cậy qua việc nghiên cứucác sự cố vận hành Nghĩa là dự phòng các phương án để thiết bị có thể làm việc liên tụctrong trường hợp bị hỏng hóc một bộ phận nào đó bằng cách đưa tự động các thiết bị dựphòng vào làm việc và giải quyết hỏng hóc Tự động hoá cho phép việc nghiên cứu thốngkê 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 chiphí vật liệu Giảm nhân công vận hành và giảm công việc bảo dưỡng cũng cho phép giảmgiá 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 trìnhcông nghệ cần điều khiển theo một chế độ làm việc đã định sẵn Mỗi quá trình công nghệxảy ra trong đối tượng điều chỉnh được đặc trưng bởi một hay vài đại lượng Một số đạilượng được duy trì không đổi, một số đại lượng khác được thay đổi trong giới hạn chotrước nào đó Đây là một trong những chức năng quan trọng nhất quyết định đến mức độtự động hoá Trong dây chuyền XLNT thường có ba khâu điều chỉnh tự động là điềuchỉnh 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 vớimôi trường độc hại, đi lại khó khăn và tốn thời gian Mặt khác nhiều trường hợp, ví dụnhư có sự cố hoặc mất điều khiển tự động, đòi hỏi điều khiển tay phải kịp thời và đồngbộ, ví dụ như dừng nhanh nhiều máy bơm đặt tại nhiều vị trí khác nhau, điều khiển cùnglúc nhiều quá trình có liên quan hệ quả với nhau Để làm được điều này hệ thống TĐHphải có chức năng điều khiển có khoảng cách, cụ thể là điều khiển từ Trung tâm đặt cáchdây chuyền công nghệ một khoảng cách nhất định (hàng chục đến hàng trăm mét) Điềukhiển từ xa qua mạng LAN, WAN cũng là một chức năng không thể thiếu hiện nay trongnhiều hệ thống TĐH nói chung và xử lý nước thải nói riêng Giám sát, điều khiển, traođổi 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 mộtcách toàn diện MES tạo ra một cầu nối thông suốt hai chiều giữa khối quản lý và sảnxuất, giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất từ khâu hoạch định kế hoạch đến khâu sản xuất rathành 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, kỹthuật cần thiết cho vận hành, bảo trì hệ thống tự động hoá Một nhóm chuyên gia có thểđiều hành cùng lúc cả mạng lưới các nhà máy xử lý nước thải tại nhiều nơi trong thànhphố, nhiều tỉnh mà không cần đến tận nơi Đặc biệt, ngày nay mạng Internet toàn cầu đãrút ngắn khoảng cách về không gian và thời gian khiến cho khó ai có thể tin được từ cáchxa hàng nghìn km vẫn có thể giám sát, điều khiển thậm chí chuẩn đoán, sửa lỗi, nạp lạichương 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 điềukhiển 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 sốcông nghệ.

2.3.3.Hiển thị thông số công nghệ

Chức năng này giúp cho việc theo dõi, giám sát cácthông số chất lượng nước, trạng thái thiết bị, sự cố một cáchthuận tiện, dễ hiểu đối với người vận hành Việc hiển thị đượcthiết kế hợp lý về màu sắc, bố trí các cửa sổ, kiểu thể hiện.