NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT TỰ ĐỘNG MỨC ĐỘ Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP QUA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG EVNEPU ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT TỰ ĐỘNG MỨC ĐỘ Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP QUA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn : TS. Phạm Duy Phong Sinh viên thực hiện : Trần Việt Trung Lớp : Đ4 - ĐTVT Khóa : 2009 - 2014 HÀ NỘI - 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT TỰ ĐỘNG MỨC ĐỘ Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP QUA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn : TS. Phạm Duy Phong Sinh viên thực hiện : Trần Việt Trung Lớp : Đ4 - ĐTVT Khóa : 2009 – 2014 LỜI MỞ ĐẦU Tại Việt Nam, tình trạng ô nhiễm môi trường nước do nước thải công nghiệp gây ra đang ở mức báo động. Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp (KCN) và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm nặng nề. Thời gian qua, thực hiện chủ trương, chính sách của Đảng và Nhà nước về đẩy mạnh phát triển công nghiệp trong tiến trình CNH- HĐH đất nước, mỗi KCN đều là đầu mối quan trọng trong thu hút vốn đầu tư, đặc biệt là vốn đầu tư nước ngoài. Việc hình thành các KCN đã tạo động lực lớn cho phát triển công nghiệp, thúc đẩy chuyển dịch cơ cấu kinh tế ở các địa phương, tạo công ăn việc làm cho người lao động. KCN còn góp phần thúc đẩy sự hình thành khu đô thị mới, các ngành công nghiệp phụ trợ và dịch vụ. Nhưng mặt trái của các KCN mà ta có thể thấy rõ nhất đó là ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Theo số liệu năm 2009 tại Hà Nội, tổng khối lượng nước thải xả ra sông Nhuệ và sông Đáy là hơn 28.500 m 3 /ngày đêm. Trong đó, hơn 96 % là nước thải công nghiệp. Theo ghi nhận của Bộ Tài nguyên và Môi trường, hiện chỉ có 11 cơ sở xả nước thải ra sông là có xử lý đạt Tiêu chuẩn Việt Nam. Theo TTXVN, "Chỉ có một nửa trong số 8 KCN, CCN đã được phê duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường. Nhưng chính các KCN, CCN này cũng không thực hiện theo báo cáo đánh giá tác động môi trường đã được phê duyệt". Các chỉ số BOD, oxy hoà tan, các chất NH 4 , NO 2 , NO 3 ở các sông, hồ, mương nội thành đều vượt quá quy định cho phép. Kiểm soát tự động ô nhiễm nước thải từ các khu công nghiệp là cấp thiết vì hiện nay ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trược tiếp đến sức khỏe của người dân sống trên địa bàn các khu công nghiệp. Phương pháp đo, thu thập và xử lý số liệu phần lớn theo phương pháp thủ công dẫn đến tốn nhiều nhân lực, thời gian, khó có thể cảnh báo kịp thời. Trong khi đó hệ thống kiểm soát tự động cho phép giám sát thường xuyên tình trạng ô nhiễm nước thải từ các khu công nghiệp, phát hiện và cảnh báo kịp thời cho các cơ quan chức năng để có biện pháp xử lý ngăn ngừa ô nhiễm. Các hệ thống nhập ngoại cũng đã đáp ứng được những nhu cầu đó nhưng có giá thành rất cao. Trong thời gian thực tập và nghiên cứu làm đồ án tại trung tâm Nghiên cứu và Tư vấn Viễn thông Điện lực, được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cùng các anh trong trung tâm em đã xây dựng thành công giải pháp cho hệ thống kiểm soát tự động mức độ ô nhiễm nước thải qua mạng thông tin di động. Báo cáo tốt nghiệp của em gồm 3 chương: Chương 1: Thực trạng nước thải tại một số khu công nghiệp và giải pháp kiểm tra, theo dõi mức độ ô nhiễm đang được áp dụng. Chương 2: Tìm hiểu đánh giá, lựa chọn công nghệ giám sát, đo đạc và gửi các thông số giám sát chất lượng nước về trung tâm. Chương 3: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm hệ thống. LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo TS Phạm Duy Phong đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình thực tập và làm đồ án tốt nghiệp. Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo chủ nhiệm ThS Đặng Trung Hiếu cùng toàn thể các thầy cô trong Khoa Điện tử Viễn thông Trường Đại học Điện lực đã có những chỉ dẫn, định hướng trong quá trình học tập và trong khi làm đồ án. Em xin chân thành cảm ơn Trương Đại học Điện lực đã tạo điện kiện giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu tại Trường. Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người đã tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 10 tháng 01 năm 2014 Sinh viên Trần Việt Trung MỤC LỤC MỤC LỤC 6 DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ 8 CHƯƠNG 1. THỰC TRẠNG XẢ THẢI TẠI MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP VÀ GIẢI PHÁP KIỂM TRA THEO DÕI MỨC ĐỘ Ô NHIỄM ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG 9 1.1. Thực trạng xả thải tại một số khu công nghiệp hiện nay 9 1.1.1. Khu công nghiệp Tiên Sơn- Bắc Ninh 9 1.1.2. Khu công nghiệp Phố Nối A – Hưng Yên 10 1.1.3 Thực trạng tại khu công nghiệp Sài Đông B 10 1.2. Giải pháp kiểm tra theo dõi mức độ ô nhiễm nước thải 11 1.3. Đánh giá chung 12 CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ GIÁM SÁT, ĐO ĐẠC VÀ GỬI CÁC THÔNG SỐ GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC VỀ TRUNG TÂM. 14 2.1. Tìm hiểu và lựa chọn các thông số đánh giá chất lượng nước 14 2.1.1. Độ pH 14 2.1.2. Nhiệt độ 14 2.1.3. Độ mầu 14 2.1.4. Hàm lượng oxigen hòa tan (DO) 15 2.1.5. Hàm lượng chất rắn (TS) 15 2.1.6. Lựa chọn thông số cần giám sát phù hợp với nhu cầu sử dụng của doanh nghiệp 15 2.2. Công nghệ truyền thông giữa thiết bị đo đạc giám sát và trung tâm 15 2.2.1. Truyền thông qua mạng hữu tuyến 16 2.2.1.1 Chuẩn RS485 16 2.2.1.2 Truyền tín hiệu điều khiển qua đường truyền ADSL 16 2.2.2. Truyền thông qua mạng vô tuyến 17 2.2.2.1 Truyền sóng radio - RF 17 2.2.2.2 Truyền thông qua mạng di động GSM, GPRS, 3G 18 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG. 20 3.1. Phần cứng hệ thống 20 3.1.1. Phần cứng thiết bị đo giám sát 20 3.1.1.1. Module thu thập các thông số đánh giá chất lượng nước 20 3.1.1.2. Module nguồn cho thiết bị đo giám sát 21 3.1.1.3. Module gửi tín hiệu giám sát về trung tâm 21 3.1.2. Phần cứng thiết bị giám sát tại trung tâm 22 3.1.2.1. Module nhận các thông số đánh giá chất lượng nước từ thiết bị đo gửi về 22 3.1.2.2. Module giao tiếp với máy tính để giám sát các đại lượng của nước thải 22 3.1.3. Hình ảnh thiết bị sau khi hoàn thiện 23 3.2. Phần mềm hệ thống 24 3.2.1. Yêu cầu và chức năng cơ bản của phần mềm 24 3.2.2. Thiết kế giao diện và các module phần mềm 24 3.2.3. Cấu trúc khung dữ liệu 29 3.2.4. Chương trình phần mềm 29 3.2.4.1. Module xử lý giao tiếp kết nối cổng COM 29 3.2.4.2. Module xử lý nhận bản tin SMS từ Trạm đo hiện trường gửi về 31 3.2.4.3. Module xử lý xuất báo cáo theo các khoảng thời gian và theo mã Trạm 35 3.2.4.4. Module xử lý cài đặt hệ thống 37 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 43 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ Hình 1.1. Trạm xử lý nước thải tập trung tại khu CN Tiên Sơn- Bắc Ninh 9 Hình 1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước 12 Hình 2.1 Một số senso giám sát các thông số nước thải 15 Hình 2.2 Mô hình cáp dữ liệu truyền theo chuẩn RS485 16 Hình 2.3 Mô hình hệ thống truyền thông qua đường truyền ADSL 17 Hình 2.4 Mô hình hệ thống truyền thông qua sóng radio 18 Hình 2.5 Mô hình hệ thống truyền thông qua mạng di động 19 Hình 3.1 Sơ đồ mạch nguyên lý module xử lý trung tâm 20 Hình 3.2 Sơ đồ mạch nguyên lý khối nguồn cho bộ xử lý trung tâm 21 Hình 3.3 Sơ đồ mạch nguyên lý khối gửi tín hiệu giám sát về trung tâm 21 Hình 3.4 Sơ đồ mạch nguyên lý khối nhận tín hiệu giám sát về trung tâm 22 Hình 3.5 Sơ đồ mạch nguyên lý khối giao tiếp với máy tính 22 Hình 3.6. Mạch giám sát tại trung tâm sau khi hoàn thiện 23 Hình 3.7. Mạch giám sát tại trung tâm sau khi đóng hộp 23 Hình 3.8. Mạch thiết bị đo giám sát sau khi hoàn thiện 23 Hình 3.6. Giao diện hiển thị các tham số đo được tại các trạm đo hiện trường 26 Hình 3.7. Giao diện chiết xuất các tham số của trạm đo hiện trường theo các khoảng thời gian 27 Hình 3.8. Giao diện cài đặt hệ thống 28 CHƯƠNG 1. THỰC TRẠNG XẢ THẢI TẠI MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP VÀ GIẢI PHÁP KIỂM TRA THEO DÕI MỨC ĐỘ Ô NHIỄM ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG 1.1. Thực trạng xả thải tại một số khu công nghiệp hiện nay Theo ước tính, mỗi KCN thải khoảng từ 3.000-10.000 m3 nước thải/ngày đêm. Như vậy, tổng lượng nước thải công nghiệp của các KCN trên cả nước lên khoảng 500.000-700.000 m3/ngày đêm. Theo số liệu thống kê, trong số khoảng 150 KCN chỉ có khoảng 20% là có hệ thống xử lý nước thải tập trung. Ngay cả ở những KCN đã có trạm xử lý nước thải tập trung, thì chất lượng thực tế của các công trình này vẫn còn hạn chế, chưa đạt được những tiêu chuẩn quy định, gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ở một số KCN tập trung các ngành công nghiệp nhẹ như dệt may, thuộc da, ngành hoá chất Theo đoàn khảo sát, em được tiến hành khảo sát thực tế tại các khu công nghiệp: Tiên Sơn - Bắc Ninh, Phố Nối - Hưng Yên, Sài Đông B – Hà Nội và thu được một số kết quả như sau: 1.1.1. Khu công nghiệp Tiên Sơn- Bắc Ninh Nước thải công nghiệp được thu gom và xử lý tại Trạm xử lý nước thải chung của Khu công nghiệp (giai đoạn I công suất 4000m 3 /ngày đêm) bằng phương pháp vi sinh, sau đó được để lắng tại các hồ điều hoà để lắng đọng thêm bùn và tạp chất có hại. Trạm xử lý nước thải khu công nghiệp Tiên Sơn có tổng vốn đầu tư 18 tỷ đồng, áp dụng công nghệ sinh học- hoá lý với hệ thống các thiết bị máy móc tiên tiến nhập từ các nước châu Âu. Hình 1.1. Trạm xử lý nước thải tập trung tại khu CN Tiên Sơn- Bắc Ninh Theo đoàn khảo sát, em đã được cùng nhóm thực hiện khảo sát tại Công ty Gạch ốp lát Thăng Long - Khu CN Tiên Sơn - Bắc Ninh. Tại đây có trạm xử lý nước thải được xây dựng từ năm 2003 gồm các công đoạn sau: trung hoà, đông tụ, lắng, lọc, xử lý bùn. Nước thải được đưa vào từ các phân xưởng sản xuất. Môi trường nước có tính kiềm nên để trung hoà người ta thêm acid vào nước nhờ hệ thống bơm định lượng bơm. Cứ sau một khoảng thời gian thì bơm một lượng nhất định. Máy khuấy 1 hoạt động liên tục. Sau khi trung hoà nước qua bể đông tụ, tại đây liên tục thêm PAC và khuấy nhằm tăng khả năng lắng cho các chất bẩn. Hệ thống lắng gồm hai bể chìm. Khâu cuối cùng là bể lọc áp lực. Bùn tạo ra được đưa sang máy ép và đưa về tái sử dụng. Một phần nước được tuần hoàn quay lại sản xuất, một phần thải ra ngoài sau một số lần tái sử dụng. 1.1.2. Khu công nghiệp Phố Nối A – Hưng Yên Thực hiện đã khảo sát trạm xử lý nước thải tại Nhà máy thép Việt Ý. Các công đoạn xử lý gồm: Hệ lọc áp lực gồm 03 tank, tổng thể tích 1130m 3 . Nước sau lọc áp lực vào bể điều hoà V=30m 3 . Từ bể điều hoà nước được 2 bơm chìm bơm vào bể lắng đứng V=27m 3 . Bùn trong bể lắng đứng được hút ra sân phơi bùn. Nước chảy tràn từ bể lắng đứng sang bể lắng ngang. Tại bể lắng ngang vảy cán sẽ được thu bằng hệ thống cầu trục và máy cào cặn. Theo quy định thì tại khu công nghiệp phố Nối A, chủ đầu tư là Cty Hoà Phát phải xây dựng một hệ thống xử lý nước thải công suất 5.000m 3 nước thải/ngày đêm. Tuy nhiên đến tận bây giờ, nước thải vẫn đổ trực tiếp ra các cánh đồng của huyện Mỹ Hào. Lý do của việc chậm trễ này được đại diện chủ đầu tư khu công nghiệp, công ty Hoà Phát đưa ra là “Hiện tại lượng nước thải chỉ vào khoảng 2.000m 3 /ngày do một số nhà máy còn chưa đi vào hoạt động. Chính vì vậy, xây dựng nhà máy công suất 5.000 m 3 là rất lãng phí!”. Nước thải từ khu CN đã gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp của nhiều nông dân quanh vùng. 1.1.3 Thực trạng tại khu công nghiệp Sài Đông B Khu công nghiệp Sài Đồng B (Long Biên, Hà Nội) được Thủ tướng Chính phủ giao cho Công ty Điện tử Hà Nội (Hanel) làm chủ đầu tư để đầu tư xây dựng và kinh doanh cơ sở hạ tầng KCN từ năm 1996-1997. Từ khi hoàn thành và đưa vào khai thác đến nay, trung bình tại KCN này luôn có hơn 20 doanh nghiệp thuê đất làm nhà máy, xưởng sản xuất. [...]... hoạt động đã thải ra nước bẩn- nước bị ô nhiễm do lượng xút, axit và một số hoá chất làm độ pH tăng cao, độ ôxy hoà tan trong nước khá thấp… Đặc biết tạo ra lượng Nitơrit cao và các kim loại nặng làm ảnh nghiên trọng đến môi trường nước Để kiểm soát được mức độ ô nhiễm nước thải công nghiệp cần có các hệ thống tự động đo và phân tích được chất lượng nước, cụ thể là đo và kiểm soát được các thông số... và chứng minh cho chất lượng xử lý nước thải của mình Để kiểm soát được các nguồn nước thải tại các KCN ở Việt Nam, cần lắp đặt các hệ thống tự động kiểm soát ô nhiễm nước thải của từng KCN, để cho các cơ quan chức năng quản lý về môi trường có công cụ kiểm soát được Như vậy số luợng cần thiết các hệ thống tự động kiểm soát ô nhiễm nước thải sẽ là rất lớn mới kiểm soát được toàn bộ số luợng KCN CHƯƠNG... việc đưa các hệ thống tự động kiểm soát sự ô nhiễm nguồn nước thải tại các KCN và khu chế xuất trên cả nước là cần thiết Hệ thống sẽ là công cụ hiệu quả cho các nhà quản lý Nhà nước, cho đơn vị QLMT tại khu công nghiệp để giám sát nguồn nước đầu ra từ các nhà máy trong khu CN trước khi đổ vào trạm xử lý nước thải tập trung, cho bản thân các doanh nghiệp hoạt động trong khu công nghiệp để giám sát và... hoạt động, KCN này không hề có nhà máy xử lí nước thải Cũng theo số liệu của Bộ TNMT, mỗi ngày KCN Sài Đồng B thải ra môi trường từ 2.000m3 dưới 5.000m3 nước thải chưa qua xử lý Nước thải từ KCN theo các ống cống đổ ra kênh Cầu Bây, nguy hiểm hơn, nước thải từ đây dẫn thẳng ra hệ thống sông Nhuệ, sống Đáy 1.2 Giải pháp kiểm tra theo dõi mức độ ô nhiễm nước thải Tại các KCN và khu chế xuất, trong qua. .. rác thải tại các khu công nghiệp, khu chế xuất ngày càng bất ổn Cụ thể Hà Nội môi trường tại các khu, cụm công nghiệp chưa đảm bảo Thực tế 50% nước thải công nghiệp TP HCM chưa được xử lý, Đà Nẵng: Sáu khu công nghiệp có một hệ thống xử lý nước thải tập trung, thưc tế nước thải không qua hệ thống xử lý Các Doanh nghiệp thì coi thường bảo vệ môi trường, đây quả là mâu thuẫn khó giải quyết Chính vì vậy... trong nước Giá trị pH của nguồn nước góp phần xác định chất lượng của nguồn nước Theo quy chuẩn nước thải quốc gia về nước thải công nghiệp của Bộ Tái nguyên Môi trường thì pH nằm trong khoảng 6 – 9 thì đủ điều kiện xả ra môi trường 2.1.2 Nhiệt độ Nhiệt độ cũng là một trong những thông số mà Bộ Tái nguyên Môi trường quy định đối với nước thải khi xả ra môi trường Theo quy chuẩn nước thải quốc gia về nước. .. đường cáp hữu tuyến 2.2.2 Truyền thông qua mạng vô tuyến 2.2.2.1 Truyền sóng radio - RF Sóng radio được thí nghiệm thành công từ thế kỷ 19 và là tiền đề cho việc phát triển các phương thức truyền thông tin qua không gian Ngày nay, dựa trên sóng RF, rất nhiều hệ thống thông tin vô tuyến đã ra đời và đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải tín hiệu, dữ liệu và thông tin qua khoảng cách lớn Có thể kể... hơn 30 thông số để đánh giá chất lượng của nước thải Trong quá trình khảo sát em được biết, trong hệ thống quan trắc môi trường tự động chúng ta cần lựa chọn một vài thông số phù hợp với nhu cầu sử dụng của từng doanh nghiệp để chúng ta giám sát Vừa làm tối ưu hệ thống nhỏ gọn trong việc thi công, vừa giảm chi phí đầu tư cho doanh nghiệp Hình 2.1 Một số senso giám sát các thông số nước thải 2.2 Công nghệ... thúc phiên truyền, gửi và nhận các bản tin Hình 2.5 Mô hình hệ thống truyền thông qua mạng di động Phương án sử dụng mạng thông tin di động để truyền tín hiệu về trung tâm như được giới thiệu phía trên ta thấy được nhiều ưu điểm hơn rất nhiều so với các phương án giới thiệu trước đó Vì ngày nay chất lượng mạng đã được các nhà mạng chú trọng rất nhiều Sóng di động được phủ đến khắp mọi nới trên mọi... trực tiếp qua cổng COM máy tính - Có thể thiết lập, thay đổi các thông số cần giám sát - Số lượng các thông số giám sát không giới hạn, do vậy khi thiết kế phần mềm yêu cầu thiết kế ở dạng mở để có thể thay đổi các thông số giám sát khi có nhu cầu - Phần mềm có khả năng theo dõi, giám sát các thông số môi trường qua mạng Thông tin di động - Hệ thống có khả năng hiển thị cảnh báo ngưỡng các thông số đo . ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG EVNEPU ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT TỰ ĐỘNG MỨC ĐỘ Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP QUA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG . thống kiểm soát tự động mức độ ô nhiễm nước thải qua mạng thông tin di động. Báo cáo tốt nghiệp của em gồm 3 chương: Chương 1: Thực trạng nước thải tại một số khu công nghiệp và giải pháp kiểm. VIỄN THÔNG BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT TỰ ĐỘNG MỨC ĐỘ Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP QUA MẠNG THÔNG