Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng năm 2012 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐỔ RA SƠNG PHÚ LỘC, THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH RESREACH, DESIGN AUTOMATIC SYSTEM WASTEWATER TREATMENT PHÚ LỘC RIVER, ĐÀ NẴNG CITY AND FABRICATE MODEL SVTH: Lê Thanh Hưng, Đỗ Duy Tỵ, Nguyễn Đồn Lớp 07C1C, 10 CDTLT Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng GVHD: ThS.Nguyễn Thanh Việt Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng TĨM TẮT Xử lý nước thải sinh hoạt vấn đề cấp thiết thị lớn nói chung thành phố Đà Nẵng nói riêng Với quận Thanh Khê lâu nước thải đổ trực tiếp biển thơng qua sơng Phú Lộc làm nhiễm mơi trường biển vịnh Đà Nẵng Bởi cần hệ thống xử lý nước thải để đảm bảo mơi trường cho sơng Phú Lộc vịnh Đà Nẵng Để giải vấn đề cần nhiều hạng mục khác nhau, nội dung báo tập trung nghiên cứu thiết kế phai chắn, van lật chế tạo mơ hình điều khiển tự động xử lý nước thải Đây đề tài mang tính thực tế cao áp dụng vào thực tế xử lý nước thải cho thành phố ABSTRACT Wastewater treatment is a critical problem for large urban areas in general and in particular the Đà Nẵng city At Thanh Khe district, wastewater has been pouring directly into the beach through Phu Loc river It has been polluted marine environment Therefore in fact we need a wastewater treatment system to ensure a clean environment for Phu Loc river and Gulf of Da nang To solve this problem we need to many different categories, the contents of this article focused on the research, design stoplog groove, flapgate and fabricate wastewater treatment automation control model This is high practical article It can apply immediately to real wastewater treatment system for the city Đặt vấn đề Xử lí nước thải ln bái tốn khó cho thị nước ta Với thành phố Đà Nẵng tại, việc đầu tư xây dựng nhà máy xử lý nước thải lớn để xử lý tồn nước thải nước mưa đổ vịnh Đà Nẵng cần vốn đầu tư lớn Để để phù hợp với điều kiện kinh tế thành phố, ta giải việc xử lý nước thải sinh hoạt khơng mưa mưa nhỏ Bởi mưa lớn nước thải pha lỗng đổ biển gây ảnh hưởng tới mơi trường Mơ tả hệ thống giếng tách 2.1 Cấu tạo Cấu tạo hệ thống giếng tách thể hình 1 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng năm 2012 mat duong muc cao muc thap muc can Hình 1: Cấu tạo hệ thống giếng tách 1: Cống thu; 2: Lưới chắn rác; 3: Cảm biến thủy lợi; 4: Van lật; 5: Trục vit me; 6: Sàn thao tác 7: Động cơ; 8: Phai chắn; 9: Giếng thu; 10: Ống hút 2.2 Ngun tắc hoạt động Nước thải khu vực sau thải chảy theo kênh dẫn đến cống thu (1), qua lưới chắn rác (2) đến giếng thu (9) Khi khơng mưa mưa nhỏ mực nước giếng thu nằm mức cao cảm biến thủy lợi (3) van lật (4) tự động đóng lại chênh lệch mực nước giếng thu cửa xả Đồng thời điều khiển xuất tín hiệu bật động (7) dẫn động qua vitme (5) để đóng phai chắn (8) lại gửi tín hiệu cho trung tâm điều độ (TTĐĐ) để mở bơm hút nước thải hồ tập trung để xử lý Trong trường hợp nước giếng thu xuống mức cạn cảm biến thủy lợi (3) điều khiển TTĐĐ tự động ngắt bơm để bảo vệ bơm Khi mưa lớn nước đổ giếng thu nhiều mực nước giếng dâng lên cao vượt qua mức cao cảm biến thủy lợi (3), điều khiển chỗ nhận tín hiệu từ cảm biến gửi TTĐĐ để ngắt bơm Van lật (4) mở chênh lệch mực nước giếng thu cửa xả, đồng thời điều khiển chỗ xuất tín hiệu điều khiển động nâng phai chắn lên chấp nhận cho nước mưa nước thải chảy thẳng sơng mà khơng hút xử lý Khi hết mưa mực nước giếng thu dần hạ xuống mức thấp cảm biến thủy lợi (3), van lật (4) đóng mực nước ngồi cửa xả lớn mực nước giếng thu Bộ điều khiển chỗ xuất tín hiệu điều khiển động hạ phai chắn xuống đóng cửa xả lại đồng thời gửi tín hiệu cho TTĐĐ mở bơm hút nước hồ tập trung để xử lý Cứ hệ thống hoạt động cách tự động tùy theo thay đổi mực nước giếng thu 2.3 Các thiết bị Các thiết bị hoạt động mơi trường nước nên thiết bị chế tạo vật Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng năm 2012 liệu chống ăn mòn Phai chắn: Phai chắn biết tới cửa đóng tuyệt đối cho hệ giếng tách Được thiết kế cụ thể hình M K Gioang cao su ?ng C2 C2 C2 C2 C2 J K Bánh xe cao su I J Hình 2: Hệ phai chắn 1: Cửa phai 2: Khe phai 3: Trục vít me 4: Sàn thao tác.5: Thanh Cơng tac 6:Khung đỡ 7:Lan can bảo vệ 8: Bộ dẫn đơng phai chắn Cửa phai (1) trượt lên xuống khe phai (2) che kín khít hệ gioăng củ tỏi bánh xe cao su dẫn động bỡi hệ trục vít me đai ơc (3) hộp tốc độ động Trong q trình nâng hạ cửa phai bị kẹt hệ truyền động phải ngưng kịp thời điện vào động phải ngắt để đảm bảo an tồn cho động cấu Thiết kế hệ thống điều khiển mơ hình 3.1 Thiết bị điều khiển PLC S7-200 hãng Siemens loại PLC thơng dụng, giá thành thấp, làm việc ổn định, dễ lập trình kết nối mạng với nhau, mở rộng nên phù hợp với hệ thống Mơ hình sử dụng điều khiển chủ yếu PLC S7-200, kinh phí có hạn nên sử dụng thêm mạch vi điều khiển nhỏ để đáp ứng thêm tín hiệu vào cho mơ hình Hệ thống thiết kế có chế độ điều khiển manual auto: Chế độ điều khiển tự động (Auto) sử dụng trường hợp bình thường Trong trường hợp có xảy cố muốn điều khiển phai chắn lên xuống ta dụng chế độ điều khiển tay (manual) Chế độ điều khiển tay sử dụng nút bấm bảng điều khiển tay gắn vào tủ điều khiển Khi có cố điện muốn điều khiển phai chắn lên xuống ta sử dụng tay quay để nâng hạ phai chắn Tại trạm bơm sử dụng phương án dự phòng(sử dụng máy phát điện mini) Sơ đồ kết nối phần cứng mơ hình đươc giới thiệu hình 3 Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng năm 2012 Trong computer kết nối với PLC thơng qua cáp RS232/PPI PLC kết nối với thiết bị cảm biến, cấu chấp hành, cơng tắc hành trình …theo phương thức điểm nối điểm COMPUTER PLC S7-200 BÁ O ĐỘ NG CÔ NG TẮ C HÀ NH TRÌNH ĐỘ NG CƠ NÂ NG HẠPHAI CHẮ N CẢ M BIẾ Â N MỰC NƯỚ C Hình 3: Sơ đồ kết nối hệ thống - Sơ đồ thuật tốn để điều khiển mơ hình thể hình START STOP Y DUNG HE THONG N CB_H Y SU CO N GOI CT MO CONG DUNG BOM Y N CB_L BAO SU CO Y SU CO N GOI CT DONG CONG MO BOM Y N BAO SU CO Y CB_D DUNG BOM N Hình 4: Sơ đồ thuật tốn điều khiển hệ thống STOP: Nút dừng hệ thống; CB_H: Cảm biến mức cao ;CB_L: Cảm biến mức thấp;CB_D: Cảm biến hết nước; Sự cố 1: Báo cố cửa 1; Sự cố 2: Báo cố cửa 3.2 Phần mềm hỗ trợ -Phần mềm lập trình cho PLC STEP MicroWIN V4.0 -Phần mềm thiết kế giao diện giám sát thu thập liệu WINCC 7.0 -Phần mềm kết nối S7-200 với WINCC PC Access V1.0 Việc giám sát thu thập liệu q trình hoạt động hệ thống thực PC, giao diện hình Căn vào giao diện ta biết trạng thái hoạt động phai chắn, mức nước tại, cố xảy can thiệp vào việc tăng cường số lượng bơm cần Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng năm 2012 Hình 5: Giao diện giám sát thu thập liệu Chế tạo mơ hình Để áp dụng vào thực tế nên cần chế tạo mơ hình để mơ đánh giá tính thực tiễn đề tài Từ kết nghiên cứu thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình mơ hoạt động hệ thống Do điều kiện kinh phí thời gian có hạn nên mơ hình mơ số vấn đề đề tài Kết luận Với kết thu từ việc nghiên cứu thiết kế hệ thống giếng tách chế tạo mơ hình mơ phỏng, thấy mơ hình hoạt động ổn định giải vấn đề đặt Như đề tài hồn tồn áp dụng vào hệ thống xử lý nước thải sơng Phú Lộc, thành phố Đà Nẵng Tuy nhiên đề tài hạn chế chỗ chưa xử lý triệt để nước thải (khi lưu lượng nước qua giếng thu lớn) Mở rộng đề tài: Sử dụng hệ thống SCADA DCS để quản lý tồn trạm xử lý nước thải cho thành phố TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Ngọc Bích, Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy (2011), Điều khiển giám sát với S7300 PC Access WinCC, Nhà xuất Đại học Quốc gia, TP Hồ Chí Minh [2] Phan Xn Minh (1997), Tự động hóa với Simatic S7-200, Nhà xuất NN&PTNN [3] Hồng Minh Sơn (2006), Mạng truyền thơng cơng nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] GS.TS Trương Đình Dụ, PGS TS Nguyễn Đăng Cường (2005), Sổ tay kỹ thuật thủy lợi, Phần Cơng trình thủy lợi, Tập Cửa van thiết bị đóng mở, Nhà xuất Nơng Nghiệp, Hà Nội [5] GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiên, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xn Việt (2007), Sổ tay cơng nghệ chế tạo máy Tập 1,2,3, Nhà xuất Khoa học Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ Đại học Đà Nẵng năm 2012 Kỹ thuật, Hà Nội ... dụng vào hệ thống xử lý nước thải sơng Phú Lộc, thành phố Đà Nẵng Tuy nhiên đề tài hạn chế chỗ chưa xử lý triệt để nước thải (khi lưu lượng nước qua giếng thu lớn) Mở rộng đề tài: Sử dụng hệ thống. .. thập liệu Chế tạo mơ hình Để áp dụng vào thực tế nên cần chế tạo mơ hình để mơ đánh giá tính thực tiễn đề tài Từ kết nghiên cứu thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình mơ hoạt động hệ thống Do điều... Cứ hệ thống hoạt động cách tự động tùy theo thay đổi mực nước giếng thu 2.3 Các thiết bị Các thiết bị hoạt động mơi trường nước nên thiết bị chế tạo vật Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên