Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị phun sương cho nhà máy xử lý rác thải

Header Page of 133 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ PHUN SƢƠNG CHO NHÀ MÁY XỬ LÝ RÁC THẢI Ngành : TỰ ĐỘNG HOÁ Mã số :23 Học Viên : PHẠM QUANG THANH Người HD Khoa học : PGS.TS NGUYỄN DOÃN PHƯỚC Thái Nguyên, 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 133 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 133 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tôi, có hỗ trợ từ Thầy hướng dẫn người cảm ơn Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực chưa công bố công trình Thái nguyên, ngày 28 tháng 07 năm 2009 Tác giả Phạm Quang Thanh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 133 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 133 Chƣơng I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ RÁC THẢI 1.1 Cấu trúc chung hệ thống 1.1.1 Giới thiệu nhà máy chế biến xử lý rác thải thành phố Nam Định * Hiện trạng thu gom xử lý rác thải Nam Định Bảng 1: Khối lƣợng thu gom tỷ lệ thu gom chất thải rắn khu vực thành phố Nam Định Khối lượng CTR phát Khối lượng CTR Khối lượng CTR Tỷ lệ thu sinh tỉnh, thành phố phát sinh nội khu công nghiệp thành, nội thị nội thị thị 612.5 (tấn) 186.6(tấn) 124.5(tấn) 66(tấn) thu gom nội thành gom CTR đô Bảng 2: Tổng hợp biện pháp xử lý CTR thành phố Nam Định Loại chất thải rắn CTR hữu Sinh hoạt Công nghệ xử lý Chế biến phân compost Chôn lấp hợp vệ sinh CTR vô Tái chế, tái sử dụng Tên công trình công suất Diện tích (ha) Bãi chôn lấp CTR Lộc Hà nhà máy xử lý rác thải 21 Nam Định (250 Đốt TP Nam Định tấn/ngày) Lò đốt CTR y tế Y tế nguy hại Địa điểm Bệnh nguy hại viện đa khoa tỉnh (400 kg/ngày) Công nguy hại Nông nguy hại nghiệp Chôn lấp an toàn Đốt nghiệp Chôn lấp an toàn Đốt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 133 Lưu kho vận chuyển Ninh Bình Tam Ninh Bình Lưu kho vận chuyển Ninh Bình Điệp, 200 Tam Điệp, 200 Ninh Bình http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 133 * Giới thiệu nhà máy chế biến xử lý rác thải Bãi chôn lấp rác thải thành phố Nam Định đặt xã Lộc Hoài - ngoại thành TP Nam Định Bãi nằm bên trái đường Nam Định - Phủ Lý, cách trung tâm thành phố Nam Định km cách đường sắt khoảng 600 – 700m Bãi có diện tích 3ha, đưa vào xử dụng từ năm 1995, với lượng rác tập kết ngày khoảng 150m3 Tổng lượng rác thải đổ lên đến 200.000m3 Xung quanh bãi có bờ đất sét, nguyên bờ ao cá Theo công ty môi trường Nam Định bờ hồ đắp thêm để cao mặt rác Hiện nay, phần diện tích rác đổ đầy lấp đất rộng, 1ha Mặt bãi san gạt phẳng đất phủ đầm nén chặt Mặt phần phủ đất cao mặt đường vào 1m (lớp rác dầy khoảng 3m) Hàng tuần, công ty môi trường Nam Định, đơn vị quản lý bãi rác có tiến hành phun thuốc khử mùi, lần trước san gạt có rắc vôi bột khử trùng Xung quanh bãi rác thải chưa có hành rào san gạt, phủ đất có bảo vệ thường xuyên nên an toàn Nhìn chung, theo nghiên cứu chiển khai đánh giá cho thấy, bãi chôn lấp xử lý rác Lộc Hoà có mức độ vệ sinh tốt so với bãi chôn lấp vùng Nhà máy xử lý rác thải TP-Nam Định khánh thành ngày mùng tháng năm 2003 Nhà máy phía trái tuyến đường Nam Định - Phủ Lý, cách trung tâm thành phố khoảng 7km, cách bãi bãi chôn lấp xử ý rác cũ gần 20m Cho đến vào hoạt động năm Dây chuyền xử lý rác để chế biến thành phân hữu xây dựng theo công nghệ Pháp * Quy trình chế biến xử lý rác thải yêu cầu phải xử lý môi trƣờng Khối lượng rác thu gom xử lý bình quân toàn thành phố 150tấn/ngày Khối lượng đưa vào nhà may để xử lý đạt 80% Sau phân loại sơ sàng tinh nhà máy, lượng rác thải vô phải đưa bãi chôn lấp khoảng 40% Nhà máy xử lý rác thải thành phố Nam Định nằm km số – Làng Man xã Hoà Lộc thành phố Nam Định Nhà máy xây dựng năm 2000 vào hoạt động năm 2003 với công nghệ Pháp theo dự án “xử lý rác thải thành phố Nam Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 133 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 133 Định” Công suất thiết kế 250tấn rác/ngày Nhà máy có tổng diện tích 2,8ha với 18 nhà ủ men hiếu khí, khu nhà xưởng phân loại rác diện tích 1.320m2 dẫy nhà ủ chín Nhà máy sử dụng phương pháp ủ hiếu khí có thổi khí cưỡng để xử lý thành phần rác thải hữu Sàng phân loại: Rác thải sau thu gom, tập kết nhà xưởng cho qua hệ thống phân loại tách thành phần rác thải theo chế: Tách theo trọng lượng kích thước Qua thành phần hữu có trọng lượng nhẹ tách riêng với thành phần vô đem sản xuất phân hữu Thành phần vô sau tách chạy qua băng tải có hàng công nhân đứng để phân loại thu gom thành phần tái sử dụng được: nilon, cao su, kim loại Phần vô lại đem chôn lấp Thành phần hữu xử lý theo phương pháp ủ phân hiếu khí có thổi gió cưỡng bể ủ thiết kế theo hình hộp chữ nhật có chiều dài 10-12m, chiều rộng 4-6m, cao 2-3m Đáy bể ủ có hệ thống thoát nước, đáy bể ủ xây dựng có độ nghiêng khoảng 50 độ để nước rỉ rác chẩy bể chứa riêng để xử lý Ở đáy bể ủ, thiết kế hệ thống phân phối khí, hệ thống phân phối khí rãnh hình chữ nhật có chiều sâu khoảng 15cm, chiều ngang 20cm chiều dài gần chiều dài bể ủ Không khí cấp hệ thống nén khí nhiệt độ đống ủ lên cao hệ thống đo nhiệt phát hệ thống cấp khí hoạt động để giảm nhiệt độ đống ủ đồng thời đuổi số khí có hại cho sinh vật lòng đống ủ Phía rãnh phân phối khí có đặt lưới kim loại có đục lỗ để ngăn chất thải rơi vào rãnh để không khí thoát Sản phẩm phân ủ sau hoàn tất tách mùn hệ thống sàng tự động Sản phẩm sau tách mùn, phối trộn với thành phần phụ gia để tăng chất lượng phân ủ đóng bao tiêu thụ thị trường Quy trình xử lý rác thải công đoạn phát sinh chất thải hà máy xử lý rác thải thành phố Nam Định Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 133 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 133 Phát tán mùi nước rỉ rác Rác thải thu gom Cân Tái chế Tập kết nhà xưởng chờ phân loại Phát tán mùi nước rỉ rác Sàng phân loại Phát tán mùi Chôn lấp Phát tán mùi rac phân huỷ, nước rỉ rác Ủ tinh Ủ chín Phát tán mùi Sàng phân loại đóng bao Hình Quy trình xử lý rác thải nhà máy xử lý rác thải Nam Định Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 133 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 133 * Nhận xét quy trình công nghệ chế biến xử lý rác thải nhà máy xử lý rác thành phố Nam Định: Nhà máy xử lý rác thải thành phố Nam Định công nghệ Pháp, nhà máy xử lý rác thải đại nước ta Từ đưa vào hoạt động nhà máy thực tốt việc xử lý rác thải phát sinh thành phố Nam Định với số lượng rác phát sinh 150tấn/ngày Nhà máy có hệ thống xử lý rác theo cánh đồng lọc, bãi lọc bãi chôn lấp rác đánh giá bãi chôn lấp đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh Mặc dù nhà máy xây dựng với công nghệ đại, hoàn toàn tự động nhà máy khác nước vấn đề mùi hôi phát sinh rác thải xung quang khu vực nhà máy chưa giải triệt để Vì thành phần rác hữu xử lý theo phương pháp ủ phân hiếu khí có thổi gió cưỡng Mỗi lần thổi gió sục khí bụi mùi hôi bay gây ô nhiễm môi truờng xung quanh Để xử lý bụi mùi hôi bốc lên ta dùng phương pháp phun dung dịch Enchoice dạng sương Ngoài hôm trời nắng không tiến hành sục khí phát sinh mùi hôi, ta tiến hành phun dung dịch định kỳ theo thời gian thích hợp Đây vấn đề quan tâm chủ yếu 1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống 1.2.1 Sơ đồ nguyên lý Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 133 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 133 Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống 1.2.2 Tổng quan sơ đồ Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển phun sương khử mùi tự động cho nhà máy xử lý rác thải Nam Định khu vực sau nhà máy: - Khu vực nhà tuyển chọn (sau phân loại sơ bộ) - Khu vực nhà tập kết rác hữu - Khu vực nhà ủ lên men (hai dẫy nhà ủ gồm tổng cộng 18 nhà) Ngoài việc điều khiển hệ thống phun xịt khử mùi cho khu vực phát sinh mùi nước rỉ rác, hệ thống đảm nhiệm thêm nhiệm vụ pha trộn Enchoice Solutions với nước để có dung dịch đạt nồng độ kỹ thuật mong muốn cho trình phun sương khử mùi 1.2.3 Chức điều khiển tự động 1.2.3.1 Điều khiển bể trộn dung dịch Enchoice Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 133 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 133 Hệ thống tín hiệu mức nước bể trộn (tín hiệu mức cao /thấp) để định bật bơm nước vào bể trộn Cùng lúc đó, bật động máy trộn làm việc tín hiệu cho công nhân làm việc đổ dung dịch Enchoice vào bể trộn Tỉ lệ pha dung dịch enchoice cho trình phun sương nhỏ (1L enchoice với 250L nước) thể tích dung dịch enchoice sử dụng ngày không lớn (vào khoảng 2m3) bể trộn cần làm việc 1lần/ngày (vào đầu làm việc) Do yêu cầu tỷ lệ dung dịch Enchoice không ngặt nghèo lên việc điều khiển mức nước bể trộn theo tín hiệu mức cao/ thấp chấp nhận Ta cần xác định thể tích nuớc bể từ mức thấp mức cao, sau đổ vào bể lượng Enchoice phù hợp 1.2.3.2 Điều khiển hệ thống phun sương khử mùi Hệ thống phun sương có hệ thống tủ bơm, đường ống vòi phun Có tủ bơm sử dụng:  Tủ bơm S1: Cấp dung dịch cho hệ thống nhà ủ đánh số từ tới  Tủ bơm S2: Cấp dung dịch cho nhà ủ đánh số từ 10 tới 18, cho nhà tập kết rác hữu nhà tuyển chọn Lựa chọn tủ bơm lý công suất Người thiết kế muốn lựa chọn tủ bơm có công suất gần Tuy nhiên tủ bơm S2 phải cung cấp dung dịch cho khu vực khác nhau, có qui trình phun xịt khác nhau, đường ống dẫn tới khu vực phải lắp thêm van có điều khiển để đảm bảo qui trình phun xịt Chức điều khiển: Dãy nhà ủ lên men: Trong hệ thống nhà ủ có sẵn, nhà ủ có quạt thổi hoạt động nhiệt độ ủ lên đến ngưỡng Theo yêu cầu người thiết kế hệ thống phun xịt phải thiết kế điều khiển tự động phun xịt quạt thổi hoạt động nhằm mục đích khử mùi rác thải bốc lên quạt Như phải lắp đặt đường ống dung dịch Enchoice vào nhà ủ van điều khiển Van mở có tín hiệu trạng thái quạt thổi nhà ủ tương ứng mở Tuy nhiên để dảm bớt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 133 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 10 of 133 chi phí, đồng thời quan sát thực tế quạt dãy nhà ủ thổi gần đồng thời, thay lắp đặt trên, ta dùng phương án van điều khiển để cấp dung dịch Enchoice phun sương cho dãy nhà ủ Van mở có tín hiệu mở quạt nhà ủ dãy Do hệ thống điều khiển quạt nhà ủ có điều khiển on/off theo nhiệt độ đơn giản, không qua điều khiển trung tâm nên ta không hy vọng lấy tín hiệu “ mềm” mà phải lắp đặt cảm biến quạt thổi cho quạt nhà ủ (có thể tận dụng tiếp điểm phụ contactor relay trung gian điều khiển quạt) Ngoài việc phun sương tự động theo hoạt động quạt thổi, việc phun sương tiến hành định kỳ theo thời gian Nhà tập kết hữu cơ: phun sương định kỳ Nhà tuyển chọn : phun sương định kỳ Thời gian bơm van hoạt động chu kỳ hoạt động chúng xem thông số vận hành hệ thống thay đổi vận hành Do số củ thể không nói 1.2.3.3 Chức khác Ngoài chức điều khiển tự động, tủ điều khiển phải thực chức khác như: - Cho phép người vận hành giám sát hoạt động hệ thống - Cảnh báo cố dừng hệ thống cần thiết - Cho phép chuyển chế độ tự động / tay - Cho phép thay đổi thông số vận hành Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 10 of 133 10 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 68 of 133 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 68 of 133 68 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 69 of 133 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 69 of 133 69 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 70 of 133 Bắt đầu (Điều khiển tủ bơm S2) Điều khiển van V1 Điều khiển van V2 Điều khiển van V3 S2:= V1 or V2 or V3 Kết thúc (Điều khiển tủ bơm S2) DKtuS2 (SBR8) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 70 of 133 70 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 71 of 133 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 71 of 133 71 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 72 of 133 Bắt đầu (Điều khiển van V1) Khai báo/cập nhật đếm chu ky làm việc Bộ đếm chu kỳ làm việc tràn Đúng Mở van V1 Sai Khai báo/cập nhật Time thời gian làm việc Time thời gian V1 làm việc tràn Đúng Đóng van V1 Sai Kết thúc (Điều khiển van V1) Dkvan1 (SBR5) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 72 of 133 72 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 73 of 133 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 73 of 133 73 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 74 of 133 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 74 of 133 74 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 75 of 133 Bắt đầu (Điều khiển van V2) Khai báo/cập nhật Time thời gian làm việc Bộ đếm chu kỳ làm việc tràn Đúng Mở van V2 Sai Khai báo/cập nhật Time thời gian làm việc Time thời gian V2 làm việc tràn Đúng Đóng van V2 Sai Kết thúc (Điều khiển van V2) DKvan2(SBR6) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 75 of 133 75 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 76 of 133 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 76 of 133 76 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 77 of 133 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 77 of 133 77 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 78 of 133 Bắt đầu (điều khiển van V3) Quạt nhà ủ 10-18 bật Thời gian V3 làm việc:= Thời gian làm việc theo tín hiệu quạt Sai Bộ đếm chu kỳ làm việc tràn Mở van Đúng Mở van V3 Đúng Thời gian V3 làm việc:= Thời gian làm việc theo chu kỳ Sai Khai báo/cập nhật đếm chu kỳ làm việ c Khai bao/cập nhật Timer thời gian van V3 làm việc Timẻ thời gian V1 làm việc tràn? Đóng van V3 Đúng Sai Kết thúc (Điều khiển tủ bơm V3) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 78 of 133 DKvan3 (SBR7) 78 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 79 of 133 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 79 of 133 79 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 80 of 133 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 80 of 133 80 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 81 of 133 Kết luận Rác thải vấn đề môi trường rác thải gây vấn đề nhức nhối mà toàn xã hội quan tâm Để hạn chế tác động rác thải môi trường người ta xây dựng nhà máy xử lý rác thải, biến rác thải thành phân hữu Một toán đặt việc phát sinh mùi hôi bụi nhà tập kết, tuyển chọn rác nhà chứa ủ rác Cụ thể nhà máy xử lý rác thải thành phố Nam Định ta phải xử lý mùi hôi bụi nhà tập kết, nhà tuyển chọn rác hai dãy nhà ủ rác Ở ta dùng phương pháp phun dung dịch Enchoice dạng sương để khử mùi bụi Để thực việc ta xây dựng hệ thống bơm, van phun bể chứa Đề tài em xây dựng hệ thống điều khiển bơm, van phun có tín hiệu quạt thổi hay phun sương theo định kỳ điều khiển bể trộn dung dịch Enchoice Em xây dựng tủ điều khiển PLC S7-200 viết chương trình điều khiển phầm mềm Micro/Win 4.0 Kết mô phần đáp ứng yêu cầu công nghệ đề Phương hướng phát triển: - Ứng dụng vào nhà máy xử lý rác thải - Ứng dụng vào toán xử lý mùi tương tự - Tự động hoá trình kiểm tra nồng độ dung dịch Enchoice, để phục vụ cho yêu cầu công nghệ đòi hỏi tỷ lệ dung dịch có độ xác cao Đây lần em thực đề tài mang tính chất thực tế, nên dù nỗ lực nhiều, luận văn chánh khỏi nhiều sai sót Rất mong nhận góp ý thầy cô bạn Cuối em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Doãn Phƣớc tạo điều kiện thuận lợi, đồng thời tận tình bảo kiến thức Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 81 of 133 81 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 82 of 133 khoa học phương pháp nghiên cứu để em hoàn thành luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 82 of 133 82 http://www.lrc-tnu.edu.vn ... biến xử lý rác thải nhà máy xử lý rác thành phố Nam Định: Nhà máy xử lý rác thải thành phố Nam Định công nghệ Pháp, nhà máy xử lý rác thải đại nước ta Từ đưa vào hoạt động nhà máy thực tốt việc xử. .. nguyên lý hệ thống điều khiển phun sương khử mùi tự động cho nhà máy xử lý rác thải Nam Định khu vực sau nhà máy: - Khu vực nhà tuyển chọn (sau phân loại sơ bộ) - Khu vực nhà tập kết rác hữu... Chƣơng I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ RÁC THẢI 1.1 Cấu trúc chung hệ thống 1.1.1 Giới thiệu nhà máy chế biến xử lý rác thải thành phố Nam Định * Hiện trạng thu gom xử lý rác thải Nam Định Bảng 1: