Tìm hiểu về quy trình xử lý nước thải sinh hoạt

MỤC LỤCDANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU3LỜI MỞ ĐẦU5LỜI CẢM ƠN6CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT71. 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC71.1.1 Nước trong tự nhiên71.1.1 Vai trò của nước trong tự nhiên101.1.2 Hiện tượng nguồn nước bị ô nhiễm111.1.3 Ô nhiễm do nước thải121.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT131.2.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt131.2.2 Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt131.2.3 Tác hại đến môi trường141.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT151.3.1 Xử lý bằng phương pháp cơ học151.3.2 Xử lý bằng phương pháp hoá học161.3.3 Xử lý bằng phương pháp hóa lý161.3.4 Xử lý bằng phương pháp sinh học191.3.5 Xử lý nước thải bằng phương pháp tổng hợp201.4. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC201.4.1 Độ pH211.4.2 Hàm lượng các chất rắn211.4.3 Độ cứng211.4.4 Màu211.4.5 Độ đục221.4.6 Oxi hoà tan22CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CHUNG VỀ PLC S7300232.1 KHÁI NIỆM PLC232.2 VAI TRÒ CỦA PLC TRONG CÔNG NGHIỆP232.3 ƯU THẾ CỦA PLC TRONG TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP232.4 PHẦN CỨNG CỦA PLC S7 300232.4.1. Module nguồn PS307 của S7300242.4.2. Khối xử lý trung tâm (CPU)252.4.3. Module mở rộng cổng tín hiệu252.4.4. Module ghép nối (Interface moduleIM)272.5 TỔ CHỨC BỘ NHỚ CỦA CPU S7 300272.6 VÒNG QUÉT CHƯƠNG CHÌNH282.7 CẤU TRÚC MỘT CHƯƠNG TRÌNH292.7.1 Lập trình tuyến tính292.7.2 Lập trình cấu trúc30CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU PHẦN MỀM WINCC323.1. GIỚI THIỆU CHUNG323.2. CÁC BƯỚC CƠ BẢN TIẾN HÀNH THIẾT KẾ323.2.1. Khởi tạo một dự án323.2.2 Thiết kế giao diện đồ hoạ343.2.3 Thu thập dữ liệu và biểu diễn giá trị quá trình (Tag logging)343.2.4 Thu thập cảnh báo dữ liệu (alarm logging)363.3 CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA WIN CC383.3.1 Chức năng đồ hoạ Trình soạn thảo Graphic Designer383.3.2 Thiết lập và hiển thị thông báo hệ thống383.3.3 Thiết lập và hiển thị thông tin thu thập dưới dạng đồ thị393.3.4 Hệ thống thông báo (Message system)403.3.5 Hệ thống báo cáo (report system)403.3.6 Chức năng một số công cụ khác của WinCC413.3.7 Tổng quan về biến chương trình trong WinCC Tag423.3.8 Kiểu dữ liệu của các Tag trong WinCC423.4 MỘT SỐ HÀM THƯỜNG SỬ DỤNG433.4.1 Gửi dữ liệu từ winCC xuống ô nhớ PLC433.4.2 Lấy dữ liệu từ ô nhớ PLC lên biến ngoại nào đó trên WinCC43CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG GIAO DIỆN GIÁM SÁT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT454.1. CÁC LOẠI CẢM BIẾN454.1.1 Cảm biến mức chất lưu454.1.2 Cảm biến phao cơ khí …………………………………………………44 4.1.3 Điện cực đo độ PH464.2. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT484.2.1 Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt494.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN504.3.1 Trang thiết bị của hệ thống504.3.2 Yêu cầu công nghệ điều khiển514.3.3 Bảng quy định địa chỉ đầu vào ra PLC S7300524.3.4 Cấu hình phần cứng cho hệ thống554.3.5 Sơ đồ đấu nối cho hệ thống554.4. CHƯƠNG TRÌNH VIẾT CHO S7300 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG594.5. GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRÊN WIN CC594.5.1 Các tag cần tạo trong WinCC594.5.2 Giao diện giám sát và điều khiển qua WinCC60KẾT LUẬN61TÀI LIỆU THAM KHẢO62

Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU Hình 1.1: Vòng tuần hoàn nước tự nhiên Bảng 1.1: Thành phần hóa học nước tự nhiên Hình 1.2: Thiết bị tách dầu mỡ Hình 1.3: Sơ đồ thiết bị làm nước thải phương pháp đông tụ Bảng 1.2: Bảng hóa chất thường dùng để điều chỉnh độ PH Hình 2.1: Cấu trúc PLC S7 - 300 Hình 2.2: Tổ chức nhớ CPU Hình 2.3: Vòng quét chương trình Hình 2.4: Lập trình tuyến tính Hình 2.5: Lập trình cấu trúc Hình 3.1: Màn hình giao diện WINCC Hình 3.2: Kết nối với PLC Hình 3.3: Màn hình hiển thị chức Tag Logging Hình 3.4:Tạo Archive Hình 3.5: Kết thúc việc tạo Archive Hình 3.6: Tạo Table Windows Hình 3.7: Màn hình giao diên Alarm Logging Hình 3.8(a, b, c): Các bước thiết lập Alamrm Logging Hình 4.1: Cấu tạo phao khí Hình 4.2: Cấu tạo đầu đo điện cực PH đồng hồ Hình 4.3: Sơ đồ khối xử lý nước thải sinh hoạt Bảng 4.1: Bảng phân vùng địa đầu vào PLC S7-300 Bảng 4.2: Bảng phân vùng địa đầu PLC S7-300 Hình 4.4: Sơ đồ đấu nối cho modul đầu vào DI64xDC24V GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng Khoa: Điện Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Hình 4.5: Sơ đồ đấu nối cho modul đầu DO 32xAC120-230VAC/1A Hình 4.6: Sơ đầu đấu nối mạch động lực Hình 4.7: Sơ đầu đấu nối mạch động lực động bể gom, bể điều hòa Hình 4.8: Sơ đầu đấu nối mạch động lực bơm định lượng Hình 4.9: Sơ đầu đấu nối mạch động lực động máy thổi khí bơm bùn Hình 5.0: Sơ đầu đấu nối mạch động lực động máy ép bùn song chắn rác Hình 5.1: Thiết lập Tag Win CC Hình 5.2: Màn hình giao diện giám sát GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng Khoa: Điện Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học LỜI MỞ ĐẦU Con người sinh vật sống tự nhiên phần hệ sinh thái môi trường Các hoạt động người ngày tác động đến môi trường sống rõ rệt Nước thải từ hoạt động sản xuất, sinh hoạt nguy làm ô nhiễm hủy hoại môi trường sống Việc hạn chế ngăn chặn ô nhiễm nước thải vấn đề cấp thiết quan trọng người Qua trình tìm hiểu nghiên cứu tài liệu môi trường quy trình làm nước thải Em hoàn thành đồ án với nhiệm vụ “Tìm hiểu quy trình xử lý nước thải sinh hoạt” Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2012 Sinh viên Vũ Mạnh Hưng GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng Khoa: Điện Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể thầy cô giáo khoa Điện Tử đào tạo truyền đạt cho em kiến thức để chúng em thực tốt trình học tập Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến cô Bùi Thị Thu Hà Trong trình làm đồ án em nhận giúp đỡ tận tình kiến thức kinh nghiệm thực tế cô Do thời gian, kiến thức kinh nghiệm thực tế em hạn chế nên chắn báo cáo đồ án em không tránh khỏi thiếu sót, sai lầm Em mong thầy cô giáo góp ý cho em để em hiểu sâu hoàn thành báo cáo đồ án cách tốt Em xin chân thành cảm ơn thầy cô! GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng Khoa: Điện Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1 Tổng quan nước 1.1.1 Nước tự nhiên Nước tự nhiên bao gồm đại dương, biển, vịnh, song, suối, ao, nước ngầm, băng tuyết, ẩm đất không khí Gần 94% nước trái đất nước mặn, tính nước nhiễm mặn tỷ lệ lên tới 97,5% nước chiếm tỷ lệ nhỏ Nước đóng vai trò quan trọng việc điều hòa khí hậu cho sống trái đất Nước môi trường lí tưởng để hòa tan, phân bố chất vô cơ, hữu cơ, làm nguồn dinh dưỡng cho giới thủy sinh động thực vật cạn, cho giới vi sinh vật người Nước giúp cho tế bào sinh vật trao đổi chất dinh dưỡng, tham gia vào phản ứng hóa sinh cấu tạo tế bào Có thể nói đâu có nước có sống ngược lại Nhu cầu nước người dân đô thị khoảng 100150 lít/ngày để cung cấp cho ăn, uống, tắm, giặt, làm công tác vệ sinh Ngoài nhu cầu sinh hoạt nước cung cấp cho tưới tiêu thủy lợi, ngành công nghiệp chế biến nông sản, chế biến sản phẩm khác luyện kim dệt sợi, giấy… Nói chung nhu cầu nước ngày lớn Nước dung cho sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp dịch vụ Sau sử dụng trở thành nước thải bị ô nhiễm với mức độ khác lại đưa trở lại nguồn nước không xử lý (làm sạch) ô nhiễm môi trường Hơn hàng năm nạn phá rừng toàn cầu lớn làm cho lớp thực vật che phủ đất bị suy giảm, lượng nước dễ bị bay nước nguồn bị hạ xuống Như nước từ ao, hồ, song, suối phần nước ngầm bị kiệt dần chất lượng nước bị suy giảm GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng Khoa: Điện Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Hình 1.1: Vòng tuần hoàn nước tự nhiên Nước tự nhiên tuần hoàn theo mooth chu trình Theo chu trình tuần hoàn, nước chu chuyển qua trình bốc mưa (thường ngắn theo năm) Với chu trình lượng nước bảo toàn nước biến rạng từ lỏng sang rắn (băng tuyết), từ nơi sang nơi khác thủy vực, biển đại dương, nước mặt (song, suối, ao, hồ) nước ngầm 1.1.1.1 Nước mặt Đây khái niệm chung nguồn nước mặt đất, bao gồm dạng động (chảy) song, suối, kênh, rạch dòng tĩnh chảy chậm ao, hồ, đầm, phá… Nước mặt có nguồn gốc nước chảy tràn mưa từ nước ngầm chảy áp suất cao hay dư thừa số lượng tầng nước ngầm Nước chảy vào sông trạng thái động phụ thuộc vào lưu lượng mùa Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào lưu vực Nước qua vùng đá vôi đá phấn nước cứng Nước chảy qua vùng có tính chất nước đục mềm Các hạt hữu vô bị theo khó sa lắng Nước chảy qua rừng rậm GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng Khoa: Điện Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học nước chứa nhiều chất hữu hòa tan Nạn phá rừng tràn lan làm nước trôi hầu hết thành ohaanf đất Nước cứng thường giàu ion Canxi Magiê, pH cao (thường lớn 7) Nước có pH nhỏ nước mềm Khi chảy qua lưu vực đồng bằng, nước có nhiều phù sa, chứa nhiều tạp chất hữu (humic), số tạp chất chứa ion kim loại, đặc biệt nhôm sắt Nước vùng có độ mặn cao, điển hình nước lưu vực song Hồng vào mùa mưa Nước ao, hồ, đầm, phá mùa mưa bổ dung chảy tràn, nguyên tắc coi dòng chảy chậm, thời gian lưu lớn Nước có độ đục thấp, hàm lượng chất hữu thấp thường sử dụng làm nước sinh hoạt Trong trường hơp nước thủy vực lưu lâu sảy tượng phát triển rong tảo làm giảm chất lượng nguồn nước Ở chưa kể tới loài rong tảo có độc tính gây bệnh cho người động vật 1.1.1.2 Nước ngầm Nước ngầm tồn tầng túi đất Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào loạt yếu tố: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, chất lớp đất đá thấm qua chứa tầng nước thông thường nước chứa tạp chất hữu sinh vật, giàu ion vô Nước ngầm vùng khác vùng đá, vùng ven đô thị, công nghiệp tưới tiêu thủy lợi, đặc biệt cvungf trồng công nghiệp tập trung cà phê Tây Nguyên 1.1.1.3 Nước biển Nước biển tương đối đồng thành phần, đặc biệt giàu muối Nacl, nước biển gọi nước mặn Khoảng ¾ bề mặt trái đất bao phủ nước biển Có thể phân theo tỷ lệ muối hòa tan từ mức độ lớn tới nhỏ nước mặn vùng biển đại dương, nước lợ vùng cửa song ven biển, nước song ngòi, ao hồ Thành phần chủ yếu nước biển ion Cl, SO42, CO32 SiO32, Na+, Ca2+, Mg2+ … Nước biển thích hợp với loài thủy sản nước mặn, môi trường sống quan trọng nhiều giới sinh vật Biển đóng vai trò quan trong chu trình tuần hoàn nước hoàn cầu GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng Khoa: Điện Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Thành phần Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Nước biển Nồng độ mg/l Thứ tự Nước sông, hồ, đầm Nồng độ mg/l Thứ tự Các ion chính: Clo (Cl) 19340 Natri (Na+) 10770 Sunfat (SO4) 2712 Magiê (Mg2+) 1290 11 Canxi (Ca2+) 412 Kali (K+) 399 15 Bicacbonat (HCO3) 146 7 Bromua (Br) 65 58 Stronti (Sr) 9 Các nguyên tố vi lượng Microgam/lit Microgam/lit Bảng 1.1: Thành phần hóa học nước tự nhiên 1.1.1 Vai trò nước tự nhiên Nước đóng vai trò quan trọng việc điều hoà khí hậu cho sống trái đất Nước dung môi lí tưởng để hoà tan, phân bố chất vô cơ, hữu cơ, làm nguồn dinh dưỡng cho giới thuỷ sinh động thực vật cạn, cho giới vi sinh vật người Nước giúp cho tế bào sinh vật trao đổi chất dinh dưỡng, tham gia vào phản ứng hoá sinh cấu tạo tế bào mới.Có thể nói đâu có nước có sống ngược lại.Nhu cầu nước người dân đô thị khoảng 100-150 lít/ngày để cung cấp cho ăn, uống, tắm, giặc, làm công tác vệ sinh Ngoài nhu cầu sinh hoạt, nước cung cấp cho tưới tiêu thuỷ lợi, ngành công nghiệp chế biến nông sản, chế biến sản phẩm khác luyện kim dệt sợi, giấy… Nói chung nhu cầu nước ngày lớn Nước dùng cho sinh hoạt sau sử dụng trở thành nước thải bị ô nhiễm với mức độ khác lại đưa trở lại nguồn nước không xử lý (làm sạch) làm ô nhiễm môi trường Hơn hàng năm nạn phá rừng toàn cầu lớn làm cho lớp thực vật che phủ đất bị suy giảm, lượng nước dễ bay nước nguồn bị hạ xuống Như nước từ ao, hồ, GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng Khoa: Điện Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học sông, suối phần nước ngầm bị kiệt dần chất lượng nước bị suy giảm 1.1.2 Hiện tượng nguồn nước bị ô nhiễm Nước bị ô nhiễm hay nước nhiễm bẩn quan sát cảm quan qua tượng khác thường sau: thay đổi màu sắc (nước”nở hoa”), có mùi lạ, đục… Màu sắc: Nước tự nhiên không màu Nhìn sau vào bề sau nước ta có cảm giác màu xanh nhẹ hấp thụ chọn lọc bước sóng định ánh sáng Nước có rong tảo phát triển có màu xanh đậm Nước có màu vàng nhiễm sắc, màu vàng bẩm sinh nhiễm axit humic có mùn Nước thải làm cho nước có nâu đen đen Mỗi loại nước thải có màu sắc đặc trưng, số trường hợp nước nhiễm bẩn có màu nâu đen Mùi vị: Nước mùi vị, nhiễm bẩn có mùi lạ Thí dụ: mùi thối, vị tanh, chát …Trong nước bẩn chứa nhiều tạp chất hoá học làm cho nước có mùi vị lạ đặc trưng Quá trình phân giải chất hữu có nước cứng làm cho nước có mùi vị khác thường Độ trong: Nước tự nhiên tạp chất thường Khi bị nhiễm bẩn, loại nước thải thường bị đục: độ giảm độ đục tăng Độ đục chất lơ lửng gây Các chất lơ lửng có kích thước rát khác dạng keo phân tán thô Nước đục do: Lẫn bụi hoá chất công nghiệp Các chất hoà tan vào nước, sau kết tủa thành hạt rắn Đất hoà vào nước dạng hạt phân tán Các dạng hạt vật chất lơ lửng thường hấp thụ ion kim loại độc hại vi sinh vật (trong có loài gây bệnh) Nếu lọc nước không kĩ ảnh hưởng xấu đến người động vật sử dụng Độ đục lớn khả ánh sáng qua nước bị giảm dẫn đến trình quang hợp nước bị yếu, nồng độ ôxi hoà tan nước nhỏ môi trường nước trở nên kị khí ảnh hưởng đến đời sống nhiều động, thực vật thuỷ sinh, có vi sinh vật GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng Khoa: Điện Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Một số tượng khác thường:”Nước nở hoa”: Nước bình thường quan sát thấy nước có cánh hổ ăn nước, nước giàu chất dinh dưỡng, đặc biệt hàm lượng photpho cao làm cho tảo “bùng nổ” sinh trưởng phát triển Nhiều trường hợp khác nước bình thường nhnưng thấy cá tôm đờ đẫn, thở ngáp mặt nước, hàng loạt, có loại bèo, đặc biệt bèo tấm, bị chết số toàn bộ…Những trường hợp nước bị nhiễm độc khí hoà tan, ion kim loại nặng, hợp chất phenol, chất bảo vệ thực vật, phân hoá học, hàm lượng cao chất hữu (kể chất dễ bị phân huỷ có giá trị dinh dưỡng), oxi hoà tan nhỏ môi trường nước Các chất gây ô nhiễm môi trường nước bao gồm: chất hữu bền vững khó bị phân huỷ, chất hữu dễ bị phân huỷ, chủ yếu tác nhân sinh học; kim loại nặng; ion vô cơ; dầu mỡ chất hoạt động bề mặt; chất có mùi màu; chất rắn; chất phóng xạ; vi sinh vật 1.1.3 Ô nhiễm nước thải Nước thải sinh hoạt ô nhiễm chủ yếu thông số BOD5, COD, SS, Tổng N, Tổng P, dầu mỡ – chất béo Hàm lượng chất gây ô nhiễm nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào điều kiện sống, chất lượng bữa ăn, lượng nước sử dụng hệ thống tiếp nhận nước thải Để đánh giá xác, cần khảo sát đặc điểm nước thải vùng dân cư đô thị, nông thôn, miền núi, đồng bằng, khu du lịch…Để dễ tính toán người ta tính số lượng nước dùng cho người ngày 100-150 lít kể trại chăn nuôi 250 lít/người/ngày 1.2 Tổng quan nước thải sinh hoạt 1.2.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt nước thải phát sinh từ hoạt động sinh hoạt cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 10 Khoa: Điện Tử Trang 10 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học 4.2 Công nghệ xử lý nước thải Nước thải Song chắn rác Xe rác Hố gom Bể điều hòa sục khí Nhà để hóa chất Bể phản ứng Bể lắng Máy nén khí Bể Aeroten I, II Bể chứa bùn Bể khử trùng Hồ tuần hoàn Xe chứa bùn Đường nước thải Đường bùn Đường khí Đường hóa chất Hình 4.3 Sơ đồ khối sử lý nước thải sinh hoạt GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 48 Khoa: Điện Tử Trang 48 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học “Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt em dùng theo phương pháp hoá học học” Nước tập trung lại bể gom nhờ đường dẫn nước thải, Sau lọc học song chắn rác để loại bỏ rác thải có đường kính lớn Tiếp đến nước thải đưa qua giai đoạn oxi hoá, giảm độ cứng độ PH, sau người ta lắng nước thải cho qua máy ép bùn, sản phẩm bánh bùn khô, nước trước thoát hồ tuần hoàn phải qua trình lọc, khử trùng, nước trình ép hồi lại bể điều hòa để xử lý tiếp 4.2.1 Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt 4.2.1.1 Tại thùng chứa hoá chất Các hoá chất chuẩn bị sẵn thùng chứa hoá chất trình xử lý, hoá chất trộn Các hoá chất theo đường ống dẫn đến nơi cần xử lý thông qua bơm định lượng Điều khiển bơm định lượng thực PLC 4.2.1.2 Tại bể gom Nước thải từ khu dân cư tập trung lại bể gom Trước vào bể gom, nước thải cho chảy qua song chắn rác để loại bỏ rác thải có đường kính lớn Mực nước bể gom giám sát cảm biến LS1 LS2 4.2.1.3 Tải bể điều hoà Nước thải tập trung bể gom sau bơm BG1 bơm BG2 bơm lên bể điều hoà Bể điều hoà bể lớn bể lại, lưu lượng nước thải ổn định thể tích bể điều hoà chứa lượng nước ngày gom lại nhiệm vụ bể điều hoà tạo ổn định lưu lượng nước cần xử lý ổn định thành phần hoá học nước Bể điều hoà sục khí suốt trình xử lý 4.2.1.4 Tại bể phản ứng Tại bể phản ứng nước thải thường xuyên thêm hoá chất để xử lý hoá học Việc trung hoà độ pH giám sát cảm biến PH1 PH2 Phèn chua Polyme định lượng đưa vào để làm tăng độ kết tủa cho chất lơ lửng nước GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 49 Khoa: Điện Tử Trang 49 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học 4.2.1.5 Tại bể lắng Nước sau trung hoà độ pH tăng độ kết tủa đưa sang bể lắng Bể lắng đặt thêm nghiêng để làm nhanh trình lắng tụ bùn Nước qua bể lắng loại bỏ hết cặn bẩn lơ lửng Cặn bùn lắng xuống đáy bơm bùn BB1 bơm bùn sang bể chưa bùn 4.2.1.6 Tại bể Aeroten 1, Nước thải từ bể lắng đưa sang bể Aeroten để loại bỏ chất BOD, COD mùi hôi nước thải 4.2.1.7 Tại bể khử trùng Nước thải chảy qua bể khử trùng Tại bơm hoá chất khử trùng vào để loại bỏ vi sinh vật có hại nước thải 4.2.1.8 Tại bể chưa bùn Bùn để lắng tụ, phần nước bên bơm trả lại bể điều hoà Khi lượng cặn bùn chứa bể lớn chúng bơm bùn BB2 bơm vào máy tách bùn ly tâm Nước thải máy tách bùn đưa trở lại bể điều hoà, bùn đưa lên xe chở sân phơi bùn Sau bùn khô đem chôn lấp 4.3 Thiết kế hệ thống điều khiển 4.3.1 Trang thiết bị hệ thống Hệ thống xử lý nước thải gồm 19 động xoay chiều pha 380V, 50HZ BBG1,2 Động bơm bể gom Công suất 3,7KW/Động BBDH1,2 Động bơm bể điều hoà Công suất 3,7KW/Động MK1,2 Động khuấy bể phản ứng Công suất 1,5KW/Động MK3,4 Động khuấy bồn hoá chất Công suất 0,75KW/Động ĐL1, 2,3,4,5 Động bơm định lượng hoá chất Công suất 0,3KW/Đông MTK1,2 Máy thổi khí Công suất 18,5KW/động BB1,2 Động bơm bùn Công suất 1,5KW/Động MEB Động máy tách bùn ly tâm Công suất 3,7KW SCR Động song chắn rác Công suất 0,75KW GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 50 Khoa: Điện Tử Trang 50 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học 4.3.2 Yêu cầu công nghệ điều khiển Để điều khiển hệ thống trước tiên người vận hành nhấn nút chọn chế độ vận hành tay hay tự động Sau chọn xong chế độ điều khiển người vận nhấn nút ON để hệ thống làm việc theo chế độ chọn 4.3.2.1 Ở chế độ điều khiển tự động Song chắn rác hoạt động Bơm Bể Gom tự hoạt động luân phiên theo tín hiệu Phao1 (nếu người vận hành không nhấn nút chọn chế độ bơm hoạt động theo phao hay nhấn nút bơm hoạt động theo phao người vận hành nhấn nút chạy luân phiên Bơm 12) chế độ chạy luân phiên theo Phao Bơm mà xảy tượng Bể Gom đầy lượng nước thải nhiều Phao báo đầy Bơm1, Bơm2 hoạt động đồng thời lúc để bơm nước vào bể điều hoà Nếu người vận hành mà nhấn nút Bơm hoạt động theo phao Phao báo đầy Bơm tự động hoạt động Nếu người vận hành mà nhấn nút Bơm hoạt động theo phao Phao báo đầy Bơm tự động hoạt động Bơm Bể Điều hoà 2: Bơm chạy luân phiên Phao báo bể cạn, Bơm dừng Phao báo đầy tiếp tục hoạt động luân phiên trở lại Phao có tín hiệu báo cạn Máy thổi khí 2: Chạy luân phiên Động khuấy MK1, MK2, MK3, MK4 hoạt động liên tục chế độ tự động Bơm Định Lượng 2,3,4,5 hoạt động liên tục chế độ tự động Bơm Định Lượng hoạt động theo tín hiệu cảm biến đo nồng độ PH1 PH2 Bơm Bùn hoạt động theo nút nhấn ON OFF tương ứng Máy Ép Bùn hoạt động theo nút nhấn ON OFF 4.3.2.2 Ở chế độ điều khiển tay Song chắn rác hoạt động theo nút nhấn ON, OFF Bơm Bể Gom hoạt động theo nút nhấn ON, OFF tương ứng Bơm GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 51 Khoa: Điện Tử Trang 51 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Bơm Bể Điều hoà 2: Bơm hoạt động theo nút nhấn ON OFF Phao báo đầy bơm dừng, bơm chạy mà Phao báo đầy bơm dừng lại tự động chạy lại tín hiệu Phao có tín hiệu báo cạn Máy thổi khí 2: chạy theo tín hiệu ON OFF tương ứng Động khuấy MK1, MK2, MK3, MK4 hoạt động theo nút nhấn ON OFF tương ứng Bơm Định Lượng 1,2,3,4,5 hoạt động theo nút bấm ON OFF tương ứng Bơm Bùn hoạt động theo nút nhấn ON OFF tương ứng Máy Ép bùn hoạt động theo nút nhấn ON OFF 4.3.3 Bảng quy định địa đầu vào PLC S7300 Bảng 4.1: Bảng phân vùng địa đầu vào STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Tín hiệu Manu Auto ON OFF TĐ BBG1 ON BBG1 OFF BBG1 TĐ BBG2 ON BBG2 OFF BBG2 TĐ B12 ON BBDH1 OFF BBDH1 ON BBDH2 OFF BBDH2 ON MK1 OFF MK1 ON MK2 Ghi Chọn chế độ điều khiển tay Chọn chế độ điều khiển tự động Tín hiệu khởi động hệ thống Tín hiệu dừng hệ thống Tín hiệu điều khiển tự động bơm BG1 Tín hiệu chạy tay bơm BG1 Tín hiệu dừng tay bơm BG1 Tín hiệu điều khiển tự động bơm BG2 Tín hiệu chạy tay bơm BG2 Tín hiệu dừng tay bơm BG2 Tín hiệu điều khiển tự động bơm luân phiên Tín hiệu chạy tay bơm BDH1 Tín hiệu dừng tay bơm BDH1 Tín hiệu chạy tay bơm BDH2 Tín hiệu dừng tay bơm BDH2 Tín hiệu chạy tay MK1 Tín hiệu dừng tay MK1 Tín hiệu chạy tay MK2 Địa I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 19 20 21 22 23 24 25 26 OFF MK2 ON MK3 OFF MK3 ON MK4 OFF MK4 ON BĐL1 OFF BĐL1 ON BĐL2 Tín hiệu dừng tay MK2 Tín hiệu chạy tay MK3 Tín hiệu dừng tay MK3 Tín hiệu chạy tay MK4 Tín hiệu dừng tay MK4 Tín hiệu chạy tay bơm ĐL1 Tín hiệu dừng tay bơm ĐL1 Tín hiệu chạy tay bơm ĐL2 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 I3.1 GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 52 Khoa: Điện Tử Trang 52 Trường ĐHCN Hà Nội 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 OFF BĐL2 ON BĐL3 OFF BĐL3 ON BĐL4 OFF BĐL4 ON BĐL5 OFF BĐL5 ON MTK1 OFF MTK1 ON MTK2 OFF MTK2 ON BB1 OFF BB1 ON BB2 OFF BB2 ON EB OFF EB ON SCR OFF SCR PH1 PH2 Phao BG Phao BG Phao Phao Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Tín hiệu dừng tay bơm ĐL2 Tín hiệu chạy tay bơm ĐL3 Tín hiệu dừng tay bơm ĐL3 Tín hiệu chạy tay bơm ĐL4 Tín hiệu dừng tay bơm ĐL4 Tín hiệu chạy tay bơm ĐL5 Tín hiệu dừng tay bơm ĐL5 Tín hiệu chạy tay Máy TK1 Tín hiệu dừng tay Máy TK1 Tín hiệu chạy tay Máy TK2 Tín hiệu dừng tay Máy TK2 Tín hiệu chạy tay bơm Bùn Tín hiệu dừng tay bơm Bùn Tín hiệu chạy tay bơm Bùn Tín hiệu dừng tay bơm Bùn Tín hiệu chạy tay máy Ép Bùn Tín hiệu dừng tay máy Ép Bùn Tín hiệu chạy tay song chắn rác Tín hiệu dừng tay song chắn rác Tín hiệu báo pH nhỏ 6.5 Tín hiệu báo pH lớn Tín hiệu phao điều khiển bơm BG1 Tín hiệu phao điều khiển bơm BG1,2 Tín hiệu phao báo mức cao BDH Tín hiệu phao báo mức thấp BDH I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 I4.0 I4.1 I4.2 I4.3 I4.4 I4.5 I4.6 I4.7 I5.0 I5.1 I5.2 I5.3 I5.4 I5.5 I5.6 I5.7 I6.0 I6.1 I6.2 Bảng 4.2: Bảng quy định địa đầu STT 10 11 12 13 Tín hiệu BBG1 BBG2 BBDH1 BBDH2 MK1 MK2 MK3 MK4 BĐL1 BĐL2 BĐL3 BĐL4 BĐL5 Ghi Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BBG1 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BBG2 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BBDH1 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BBDH2 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT MK1 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT MK2 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT MK3 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT MK4 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BĐL1 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BĐL2 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BĐL3 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BĐL4 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BĐL5 GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 53 Địa Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Khoa: Điện Tử Trang 53 Trường ĐHCN Hà Nội 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 MTK1 MTK2 BB1 BB2 MEB DC SCR Đèn Auto Đèn Manual Đèn ON Đèn OFF Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT MTK1 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT MTK2 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BB1 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT BB2 Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT MEB Đóng cuộn hút rơle TG điều khiển CTT SCR Đèn báo hệ thống làm việc chế độ Auto Đèn báo hệ thống làm việc chế độ Manual Đèn báo hệ thống làm việc Đèn báo hệ thống dừng Q1.5 Q1.6 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 4.3.4 Cấu hình phần cứng cho hệ thống Căn vào số lượng đầu vào cần thiết 51 Đầu vào 23 Đầu ta cấu hình cho PLC sau: Modul nguồn PS307 10A S7300 CPU 314 Modul đầu vào DI64×DC24V Modul đầu DO32×AC120V-230V/1A 4.3.5 Sơ đồ đấu nối cho hệ thống 4.3.5.1 Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 54 Khoa: Điện Tử Trang 54 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Hình 4.4: Sơ đồ đấu nối cho modul đầu vào DI64×DC24V GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 55 Khoa: Điện Tử Trang 55 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Hình 4.5 Sơ đồ đấu cho modul đầu DO32×AC120V-230V/1A 4.3.5.2 Sơ đồ đấu nối mạch lực Sơ đồ đấu tiếp điểm thường mở, đóng thường đóng rơle trung gian điều khiển công tắc tơ, đèn báo trạng thái làm việc động Hình 4.6 Sơ đồ đấu nối mạch lực 4.3.5.4 Sơ đồ đấu mạch lực động GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 56 Khoa: Điện Tử Trang 56 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Hình 4.7: Sơ đồ đấu mạch lực động bể gom bể điều hòa Hình 4.8: Sơ đồ đấu mạch lực động bơm định lượng GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 57 Khoa: Điện Tử Trang 57 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Hình 4.9: Sơ đồ đấu mạch lực động máy thổi khí bơm bùn Hình 5.0: Sơ đồ đấu mạch lực động máy ép bùn song chắn rác GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 58 Khoa: Điện Tử Trang 58 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học 4.4 Chương trình viết cho PLC S7 – 300 điều khiển hệ thống Tham khảo phụ lục phía sau 4.5 Giao diện giám sát điều khiển Win CC 4.5.1 Các tag cần tạo WinCC Hình 5.1: Thiết lập Tag win CC GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 59 Khoa: Điện Tử Trang 59 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học 4.5.2 Giao diện giám sát điều khiển qua WinCC Hình 5.2: Giao diện giám sát thực tế GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 60 Khoa: Điện Tử Trang 60 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học KẾT LUẬN Đồ án giải vấn đề sau: - Tìm hiểu nguồn nước nguyên nhân gây việc ô nhiễm nguồn nước - Tìm hiểu quy trình xử lý nước thải sinh hoạt - Ứng dụng PLC S7 – 300 phần mềm Win CC vào việc giám sát điều khiển tự động trình xử lý nước thải sinh hoạt Sau đồ án hoàn thành em nhận thấy để xây dựng hệ thống điều khiển giám sát tự động cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cần nhiều yếu tố cấu thành khác để tạo hệ thống điều khiển tự động hoàn chỉnh Hướng phát triển đồ án: - Xây dựng hệ điều khiển tự động hoàn toàn với việc xử lý tín hiệu tương tự có áp dụng điều khiển theo thuật toán PID, thuật toán liên tục,… - Xây dựng giao diện giám sát hoàn chỉnh với mục chi tiết thiết kế giao diện giám sát khâu trình Do trình độ kiến thức hạn chế nên đồ án nhiều thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn để đồ án thêm hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng 05 năm 2012 Sinh viên Vũ Mạnh Hưng GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 61 Khoa: Điện Tử Trang 61 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học Tài liệu tham khảo: Giáo trình giảng S7 – 300 Công ty TNHH TM & DV Kỹ thuật SIS Tự động hóa với Simatic S7 – 300 - Nguyễn Doãn Phước Tự động hóa công nghiệp với WinCC - Nhà xuất Hồng Đức Giáo trình PLC – Th.S Lê Văn Bạn Đồ án tốt nghiệp khóa GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 62 Khoa: Điện Tử Trang 62 [...]... khỏi nước thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ Đối với các các tạp chất vô cơ có trong nước thải thì phương pháp xử lý sinh học có thể khử các muối sulfat muối a moni, nitrat…các chất chưa bị oxi hoá hoàn toàn Sản phẩm của quá trình phân huỷ này là khí CO2, nước, khí N2, ion sulfat Các quá trình sinh học chủ yếu trong xử lý nước thải: Các quá trình sinh học dung trong xử lý nước thải đều xuất xứ trong tự nhiên... chỉnh pH nước thải 1.3.4 Xử lý bằng phương pháp sinh học Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là sử dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân huỷ các chất hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nước thải Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hoá và trở thành những chất vô cơ trong nước và... N và P, quá trình xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính là quá trình xử lý sinh học thường được ứng dụng nhất 1.3.5 Xử lý nước thải bằng phương pháp tổng hợp Tuỳ theo từng loại nước thải với các thành phần khác nhau ta có thể sử dụng 3 phương pháp trên một cách riêng biệt Nhưng trong thực tế thì nước thải sau khi được sử dụng, nhất là nước thải công nghiệp sẽ qua nhiều giai đoạn làm nguồn nước bị ô nhiễm... kín Tuy nhiên phương pháp hoá học có nhược điểm là chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các HTXLNT sinh hoạt với quy mô lớn 1.3.3 Xử lý bằng phương pháp hóa lý Bản chất của phương pháp hoá lý là trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây ra tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất... không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ, tuyển nổi, đông tụ, hấp thụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược, và siêu lọc…Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hoà, phản... chất tan trong nước, việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng Việc lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp thường được căn cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong nước thải 1.2.3 Tác hại đến môi trường Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra COD,... sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra) Màu: mất mỹ quan, làm giảm cường độ ánh sáng Dầu mỡ: gây mùi ngăn cản khuyếch tán oxy trên bề mặt 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt Thường ta có các phương pháp xử lý nước thải sau: Xử lý bằng phương pháp cơ học Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học GVHD: Bùi Thị Thu Hà SVTH: Vũ Mạnh Hưng 12 Khoa:... tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong công trình nhân tạo quá trình làm sạch chất bẩn diễn ra nhanh hơn Trong thực tế hiện nay người ta vẫn tiến hành xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học ở điều kiện tự nhiên và điều kiện nhân tạo tuỳ thuộc khả năng kinh phí, yêu cầu công nghệ, địa lý cùng hàng loạt các yếu tố khác Nói chung các quá trình sinh học trong xử lý nước thải gồm năm quá trình chủ... trí, cơ quan công sở,…Thông thường nước thải của hộ sinh hoạt gia đình được chia ra làm 2 loại chính: nước đen và nước xám Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng Nước xám là nước phát sinh từ các quá trình rửa, tắm, giặt với thành phần các chất ô nhiễm không đáng kể Lượng nước thải của một khu dân cư phụ thuộc... bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông, rạch còn các vùng ngoại thành, nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm 1.2.2 Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh hoạt là BOD5, COD, N và Phốt Pho Trong nước thải sinh hoạt hàm lượng N và ... Tử Trang Trường ĐHCN Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học nước chứa nhiều chất hữu hòa tan Nạn phá rừng tràn lan làm nước trôi hầu hết thành ohaanf đất Nước cứng thường giàu ion Canxi Magiê, pH cao. .. hoá để trung hoà mg/l axit Canxi cacbonat Canxi oxit Canxi hidroxit Magiê oxit Magiê hidroxit Vôi sống Vôi dolomit học CaCO3 CaO Ca(OH)2 MgO Mg(OH)2 [CaO0 .6 MgO0.4] [(Ca(OH)2)0.6(Mg kiềm tính... đầu bit chuyển từ sang hay ngược lại Thời gian thu thập lưu trữ: Thời gian thu thập (Acquisition Time): khoảng thời gian mà giá trị chép từ trình thực thông qua mạng Thời gian lưu trữ (Archiving