Đồ án xử lý nước thải ứng dụng mạng truyền thông SCADA

Là đồ án xử lý nước thải sinh hoạt, ứng dụng công nghệ SCADA gồm Wincc kết nối với PLC S7 300, với các phương pháp xử lý nước thải hiện có..Đây là đồ án K7 mà bọn mình thực hiện để tốt nghiệp..rất có ích với tất cả các bạn làm về đồ án xử lý nước thải

1 MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt DANH MỤC HÌNH BẢNG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Việc xử lý nước thải sinh hoạt nước ta vấn đề quan trọng để đảm bảo vệ sinh môi trường sức khỏe cho cộng đồng Ngày mô hình xử lý nước thải sinh hoạt có nhiều cải tiến nhằm phục vụ cho mục đích quản lý điều khiển dễ dàng cho người sử dụng Tiêu biểu việc áp dụng công nghệ tự động hóa mô hình SCADA, hoạt động giám sát điều khiển người quản lý thực thao tác PC Chỉ cần kích chuột hay gõ phím đơn giản thay điều khiển tay công đoạn khâu xử lý Việc góp phần nâng cao hiệu quả, tiết kiệm thời gian sức lực cho người sử dụng Sử dụng PLC S7-200 WinCC giúp nâng cao tính linh hoạt sản xuất, khả giám sát, lưu trữ liệu, cảnh báo… Tuy nhiên, để kết nối với PLC S7–200 với WinCC PLCSim điều dễ dàng, cần phải sử dụng PC Access để thực kết nối tạo nên khó khăn làm việc giám sát SCADA với WinCC Ngày nay, với phát triển vượt bậc PLC, PLC S7–300 với ứng dụng rộng phức tạp, nhiều I/O hơn, có thiết kế modun mở rộng Chính vậy, giải pháp thay việc kết nối dễ dàng hơn, giúp người vận hành dễ thao tác không lựa chọn S7–200 để kết nối mà chuyển sang dùng PLC S7 – 300 để kết nối, điều khiển hệ thống Trong trình học tập làm đồ án tốt nghiệp, giúp đỡ cô giáo Phùng Thị Vân tham khảo thêm tài liệu với đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt ứng dụng mạng truyền thông SCADA” Tuy nhiên trình làm tránh sai sót, em mong nhận góp ý, nhận xét thầy cô giáo bạn để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Chương - TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT HIỆN NAY Ở VIỆT NAM 1.1 Sơ lược nước thải sinh hoạt Nước đóng vai trò quan trọng việc điều hòa khí hậu đảm bảo cho sống Trái Đất Nước nguồn tài nguyên quý thiếu người, với phát triển xã hội Nhu cầu nước cho việc tưới tiêu nuôi trồng ngày nhiều Chất lượng nước cho đối tượng khác trồng vật nuôi tiêu thụ nước cần phát triển bình thường không bị nhễm độc trước mắt lâu dài Như biết ô nhiễm nguồn nước nước thải từ khu dân cư, xí nghiệp công nghiệp, thương mại dịch vụ, từ khu vui chơi giải trí, trường học, nước chảy tràn mặt đất nước tưới tiêu thủy lợi kéo theo chất màu mỡ đất, thuốc trừ sâu, phân bón… vào nguồn nước ao hồ, sông ngòi, biển… kể nước ngầm Trong đó, coi nước thải nguồn gây ô nhiễm Hầu hết trường hợp hoạt động người Các nguồn gây ô nhiễm nước chủ yếu nước thải sinh hoạt từ hoạt động người nước thải công nghiệp, ta ngiên cứu nước thải sinh hoạt 1.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt nước sử dụng cho mục đích ăn uống, sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa… khu dân cư, công trình công cộng sở dịch vụ Như nước thải sinh hoạt hình thành từ trình sinh hoạt người, số hoạt động dịch vụ công cộng bệnh viện, trường học, nhà ăn… tạo nước thải có thành phần tương tự nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt gồm nguồn thải sau: • Khu dân cư: Lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư xác định sở nước cấp Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt khu dân cư đô thị thường từ 100 đến 250/1người/ngày (đối với nước phát triển) từ 150 đến 500/l/người/ngày (đối với nước phát triển) Tiêu chuẩn cấp nước đô thị nước ta dao động từ 120 đến 180/người/ngày Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt từ 50 đến 120/người/ngày Tiêu chuẩn nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước Thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy 80 đến 100% tiêu chuẩn cấp nước cho mục đích Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết tập quán sinh hoạt nhân dân Lượng nước thải sinh hoạt sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phục vụ • Khu thương mại: Gồm chợ (chợ tập trung, chợ xanh, chợ cóc,…) cửa hàng, bến xe, trụ sở kinh doanh, trung tâm mua bán khu vực Lượng nước thải khu vực tính m3/ngày dựa số lượng nước cấp đầu vào, trung bình 7,5 - 14m3/ha/ngày • Khu vui chơi giải trí: Gồm quán cà phê, câu lạc bộ, bể bơi… Ở lượng nước thải thay đổi rõ rệt theo mùa năm • Khu vực quan: Gồm quan, công sở, trường học, bệnh viện, nhà tù, nhà nghỉ, nhà ăn… Tiêu chuẩn thải nước số loại sở dịch vụ công trình công cộng nêu bảng 1.1 Bảng 1.1 Tiêu chuẩn thải nước số loại sở dịch vụ công trình công cộng Nguồn nước thải Nhà ga, sân bay Khách sạn Nhà ăn Siêu thị Bệnh viện Trường đại học Bể bơi Khu triển lãm giải trí Đơn vị tính Hành khách Khách Nhân viên phục vụ Người ăn Người làm việc Giường bệnh Nhân viên phục vụ Sinh viên Người bơi Người tham quan Lưu lượng m3/1 ngày 7,5 – 15 152 – 212 30 – 45 7,5 – 15 26 – 50 743 – 908 19 – 56 56 – 113 19 – 45 15 – 30 Lượng nước tập trung đô thị lớn, lượng nước thải thành phố 20 vạn dân khoảng 40.000 m3/ngày đến 60.000 m3/ngày Tổng lượng nước thải thủ đô Hà Nội (năm 2011) gần 500.000 m 3/ngày Trong trình sinh hoạt, người xả vào hệ thống thoát nước lượng chất bẩn định, phần lớn cặn, chất hữu cơ, chất dinh dưỡng Ở nước ta tiêu chuẩn TCXD51 năm 2012 quy định lượng chất bẩn tính cho người dân xả vào hệ thống thoát nước ngày theo bảng 1.2 Bảng 1.2 Lượng chất bẩn người ngày xả vào hệ thống thoát nước (theo quy định cuả TCXD 51:2012) Các chất Chất lơ lửng (SS) BOD5 nước thải chưa lắng BOD5 nước thải lắng Nitơ amôn (N – NH4) Photphat (P2O5 ) Clorua (Cl- ) Giá trị g/ng.d 60/65 65 30/35 3,3 10 1.1.2 Thành phầnvà tính chất nước thải sinh hoạt Thành phần nước thải sinh hoạt gồm loại: • Nước thải ô nhiễm từ tiết người từ nhà vệ sinh • Nước thải ô nhiễm chất thải sinh hoạt Các thành phần ô nhiễm tổng quát nước thải sinh hoạt chủ yếu có nguồn gốc hữu dễ phân hủy sinh học (60% hữu cơ, 40% vô cơ) Các chất hữu nước thải sinh hoạt có tính chất hóa học protein, hydrat carbon, chất béo, dầu mỡ, Ure Các chất dinh dưỡng nitơ photpho gây ô nhiễm nước (phú dưỡng hóa) Nitơ nước thải sinh hoạt tính theo NTK (nito hữu amoni) thường chiếm 15 – 20 BOD, khoảng 10 -15g/người/ngày đêm Photpho khoảng 4g/người/ngày đêm Các chất hoạt động bề mặt ABS dùng để tẩy rửa gây nên tượng sủi bọt trắng bể Các chất vô nước thải sinh hoạt như: cát, đất sét, axit, bazơ vô cơ, dầu khoáng… Ngoài nguồn nước thải sinh hoạt cóchứa lượng lớn vi khuẩn tính theo Coliform tính thành phần ô nhiễm • Các kim loại nặng: Trong nước thải gây ô nhiễm nguồn nước có chưa ion kim loại nặng chì, thủy ngân, asen… • Các chất rắn bao gồm chất vô hữu cơ, sinh vật(xác động vật, thực vật mảnh mẫu thể chúng) Chất rắn dạng keo dạng huyền phù Chất rắn nước thải từ nguồn người thải bỏ trực tiếp vào nước • Các chất màu: Màu nâu đen chất tamin, lignin chất hữu có nước bị phân giải, màu vàng sắt mangan dạng keo hòa tan tạo thành Thành phần nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước điều kiện trang thiết bị vệ sinh tham khảo theo bảng 1.3 sau Bảng 1.3 Hàm lượng chất hữu có nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu Tổng chất rắn (TS) Chất rắn hòa tan (TDS) Chất rắn lơ lửng (SS) BOD5 Trongkhoảng (mg/l) 350 – 1200 250 – 850 100 – 350 110 – 400 Trung bình(mg/l) 720 500 500 220 Tổng nitor Nitor hữu Nitor Amoni Nitor Nitrit Nitor Nitrat Clorua Độ kiềm CaCO3 Tổng chất béo Tổng phôtpho 20 – 85 – 35 12 – 50 – 0,1 0,1 – 0,4 30 – 100 50 – 200 50 – 150 40 15 25 0,05 0,2 50 100 100 Đặc trưng nước thải sinh hoạt hàm lượng chất hữu lớn (từ 50% đến 55%) chứa nhiều vi sinh vật, có vi sinh vật gây bệnh Đồng thời nước thải chứa vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ, cần thiết cho trình chuyển hóa chất bẩn nước Trong nước thải đô thị có vi khuẩn gây bệnh phát triển, tổng số coliform từ 106 đến 109 MPN/100ml, feca coliform từ 104 đến 107 MPN/100ml Ở nước phát triển có Việt Nam nước thải xử lý trước đưa môi trường có tỷ lệ thấp lý cho việc tài thiếu hiểu biết hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt chi phí thấp mà chấp nhận xả thẳng môi trường gây nên hậu nặng nề Hơn sông vùng ven biển nước ta bị ô nhiễm nặng nề nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý, nên việc xử lý nước thải sinh hoạt cần siết chặt quản lý chặt chẽ Hiện nay, có nhiều công ty xử lý nước thải sinh hoạt thành lập vào hoạt động nhằm cải thiện tình trạng ô nhiễm nguồn nước với nhiều phương pháp xử lý phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta 10 Hình 1.1 Một nhà máy xử lý nước thải Hà Nội 1.2 Ảnh hưởng nước thải sinh hoạt đến môi trường 1.2.1 Ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên • Môi trường đất: Nước thải làm tăng BOD sinh thái môi trường đất Những đo đạc cho biết, có BOD lên đến 10.000ppm ngưỡng BOD dung dịch 20ppm Đồng thời với hàng loạt vi sinh vật gây thối nồng nặc xuất làm hại môi trường sinh thái Ngoài ra, nước thải sinh hoạt gây ô nhiễm Ecoli, Coliform, ô nhiễm chất tẩy rửa cho môi trường đất • Môi trường nước: Nước thải không xử lý thích đáng cho chảy vào ao hồ, đầm phà, sông ngòi làm cho thủy vực bị nhiễm bẩn gây hậu xấu nguồn nước: • Làm thay đổi tính chất hóa lý, độ trong, màu , mùi vị, độ pH, hàm lượng chất hữu cơ, vô cơ, kim loại nặng có độc tính, chất nổi, chất lắng cặn… • Làm thay đổi hệ sinh vật nước, kể vi sinh vật, xuất vi sinh gây bệnh, làm chết sinh vật nước Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu tất dạng nước thải chưa qua xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi tính chất lý, hóa sinh học nguồn nước Sự có mặt chất độc hại nước thải xả vào nguồn nước làm phá vỡ cân sinh thái tự nhiên kìm hãm trình tự làm 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Kết luận - Xây dựng thành công hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt ứng dụng mạng truyền thông SCADA - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải với cấu hiển thị mức nước thông qua cảm biến đặt bể, vận hành máy bơm thông qua cảm biến PLC S7 – 300 - Thiết kế hoàn chình giao diện WinCC với chức vận hành hệ thống, giám sát, chức hiển thị cảnh báo, điều khiển tất thiết bị hệ thống cách dễ dàng Bảng điều khiển đèn hiển thị hình WinCC giúp người vận hành thao tác tốt - Lựa chọn cảm biến, động phù hợp với hệ thống để tránh tổn thất chi phí đầu tư cho thiết bị - Lập trình PLC cho hệ thống theo thuật toán xây dựng ban đầu  Hướng phát triển đề tài - Xây dựng giải thuật điều khiển vòng kín để nâng cao hiệu cho trình vận hành - Kết hợp với biến tần để điều khiển bơm để nâng cao hiệu tiết kiệm lượng - Thiết lập thêm hệ thống mạng để tạo điều kiện thuận lợi cho trình vận hành, giám sát xử lý có vấn đề hư hỏng xảy 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Đào Thái Diệu (2008), Giáo trình kỹ thuật cảm biến đo lường điều khiển, nhà xuất Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh ThS Trần Thu Hà - KS Phạm Quang Huy (2008), Lập trình với S7 WinCC tự động hóa công nghiệp với Win CC, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Vũ Vân Hòa - Nguyễn Doãn Phước - Phan Xuân Vũ (2000), Tự Động Hóa với SIMATIC S7-300, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 4.TS Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội Nguyễn Thu Thủy (2000), Giáo trình Ebook xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [...]... pháp xử lý hóa lý Phương pháp xử lý hóa học Phương pháp xử lý cơ học 1.3.1 Phương pháp xử lý sinh học Phương pháp sinh học thường được sử dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ: H 2S, sulfide, amonia… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển Các quá trình xử lý sinh... 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 nước thải sinh hoạt thích hợp thường được căn cứ trên đặc điểm của các loại tạp chất có trong nước thải, căn cứ dựa vào chất thải sinh hoạt sau khi đã phân loại Các phương pháp chính thường được sử dụng trong các công trình xử lý nước thải sinh hoạt là: • • • • Phương pháp xử lý sinh học... bảo vệ nguồn nước tránh bị ô nhiễm và có biện pháp an toàn cho nguồn nước mình đang sử dụng 12 Hình 1.3 Nước thải sinh hoạt ảnh hưởng tới sinh vật sống 1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải Với các thành phần ô nhiễm có trong nước thải là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ các loại không tan cho đến chất ít tan và cả những hợp chất tan trong nước, việc xử lý nước thải là loại... quá trình xử lý hóa lý và xử lý sinh học Mặc dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý nhưng vẫn có thể gây ra một số vấn đề trong thực tế như: giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét, rỉ thiết bị máy móc Vôi (Ca(OH)2) thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các nước thải có tính axit, axit sulfuric (H2SO4) là một chất tương đối rẻ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính... đâu hoặc sau xử lý sinh học Để có thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học Hình 1.11 Bể lắng hình chữ nhật và hình tròn Sau khi nước thải ở bể lắng được xử lý thì nước thải sẽ được phân phối vào ống lắng trung tâm, bùn sẽ lắng xuống đáy bể, nước trong sẽ chảy tràn bề mặt và theo hệ thống máng thu nước chảy về bể khử trùng • Bể khử trùng nước thải Khử trùng nước thải là quá... Hình 2.1 Các loại PLC của hãng Siemens 2.1.2 Cấu trúc phần cứng của PLC Hệ thống PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản gồm: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao diện nhập/xuất (I/O), và thiết bị lập trình (Hình 2.2) Hình 2.2 Các thành phần cơ bản của một PLC a Bộ xử lý Bộ xử lý còn gọi lả bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động... tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các hợp chất độc hại Phương pháp này có ưu điểm là hiệu quả xử lý cao, thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khép kin Tuy nhiên phương pháp này cũng có một số nhược điểm nhất định như chi phí vận hành hệ thống cao, không phù hợp với các hệ thống xử lý nước thải có quy mô lớn a Phương pháp trung hòa Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc... nước c Bể điều hòa Trong quá trình sinh hoạt, lưu lương và chất lượng nước thải thường không giống nhau tại các thời điểm, nước thải đầu vào không ổn định khiến việc xử lý gặp nhiều khó khăn, xây dựng các công trình xử lý tốn kém mà hiệu quả đem lại không cao, thậm chí có thể gây hư hại thiệt bị… Chính vì vậy, việc đảm bảo chất lượng và lưu lượng nước thải đầu vào là điều kiện quan trọng để xử lý nước. .. để Kết quả làm nước sạch và khối vi sinh vật tăng lên • Bể lắng Sau khi xử lý bằng sinh học hiếu khí, nước thải sẽ được chảy qua 25 bể lắng để tách sinh khối vi sinh vật có trong dòng nước thải theo nguyên tắc trọng lực Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ 90% – 95% lượng cặn có trong nước thải Vì vậy đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, bể lắng thường... định nước thải trong hồ xảy ra dưới tác dụng kết hợp của quá trình kết tủa và quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thành CO2, CH4, các khí khác, các acid hữu cơ và tế bào mới Hiệu suất chuyển hóa BOD 5 /ha.ngày có thể đạt đến 70% – 85% 18 Hình 1.6 Sơ đồ hồ hiếu khí tùy tiện 1.3.2 Phương pháp hóa lý Phương pháp hóa lý trong hệ thống xử lý nước thải là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa vào nước