Tìm hiểu công nghệ và xây dựng giao diện SCADA cho nhà máy xử lí nước thải, Phố nối BHưng Yên

Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là trong đó có hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễ bịphân huỷ hydratcacbon, protein, chất béo, các chất vô cơ sinh dưỡng phospho, nitơcùng với các vi khuẩn

NHẬN XÉT

(của giảng viên phản biện)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay tại Việt Nam, mặc dù các cấp các nghành đã có nhiều cố gắng trongviệc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ônhiễm môi trường nước vẫn đang là vấn đề nóng, nhiều nhà máy xử lý nước thải đãđược xây dựng để giải quyết vấn đề này Nhưng chưa đáp ứng được yêu cầu xử lýhiện nay

Nhận thấy vai trò cấp bách môi trường hiện nay, chúng em đã đi thực tế tìmhiểu công nghệ của nhà máy xử lý nước thải thuộc khu công nghiệp Phố Nối – TỉnhHưng Yên Mục tiêu tìm hiểu thực tế công nghệ xử lý nước thải của nhà máy Địnhhướng nghiên cứu ứng dụng các kiến thức đã học vào trong thực tế Chúng em nhậnthấy nhà máy chỉ được vận hành tự động hóa một phần, chưa có hệ thống giám sátđiều khiển tập chung ngôn ngữ sử dụng là tiếng anh đã gây không ít khó khăn trongcông tác quản lý

Qua tìm hiểu chúng em muốn đề xuất một giao diện giám sát điều khiển chungcho toàn hệ thống, dễ vận hành sử lý giúp người dùng có thể hình dung tổng thế toàn

bộ dây chuyền Phương pháp dùng phần mền WINCC thiết kế giao diện giám sát điềukhiển Tuy vậy do han chế về thời gian và kiến thức cũng như kinh nghiệm nên cácmục tiêu đề ra của chúng em sẽ là:

-Tìm hiểu chung về ô nhiễm môi trường và công nghệ xử lý nước thải

-Nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải ở Hưng Yên

-Tìm hiểu hiện trạng hệ thống đo lường điều khiển của nhà máy

-Thiết kế các lưu đồ thuật toán, xây dựng giao diện SCADA bằng WINCC.Trên cơ sở mục tiêu đề ra chúng em đưa ra cách thực hiện như sau:

-Nghiên cứu hiện trạng môi trường ở Phố Nối- Hưng Yên

-Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải của nhà máy

-Phần mềm thiết kế giao diện WINCC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÀ XỬ LÝ Ô NHIỄM MÔI

TRƯỜNG Ở VIỆT NAM HIỆN NAY.

1.1 Khái niệm và nguyên nhân

- Ô nhiễm môi trường là sự thay đổi tính chất của môi trường vi phạm tiêu chuẩn môitrường Chất ô nhiễm là những nhân tố làm cho môi trường trở nên độc hại Thôngthường tiêu chuẩn môi trường là những chuẩn mực, giới hạn cho phép được quy địnhdùng làm căn cứ để quản lí môi trường

-Sự ô nhiễm môi trường có thể là hậu quả của các hoạt động tự nhiên, như hoạt độngnúi lửa, thiên tai, lũ, lụt, bão hoặc các hoạt động do con người thực hiện trong côngnghiệp, giao thông và trong sinh hoạt

-Có nhiều phương pháp đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường dựa vào tình trạng sứckhoẻ và bệnh tật của con người và sinh vật sống trong môi trường ấy hoặc dựa vàothang tiêu chuẩn đánh giá chất lượng môi trường

-Với mỗi loại môi trường (đất, nước, không khí…) ta có cách xử lí ô nhiễm khácnhau

-Trong phạm vi đồ án này “Tìm hiểu công nghệ và xây dựng giao diện SCADA cho

nhà máy xử lí nước thải, Phố nối B-Hưng Yên” ,vì vậy ta chỉ trình bày tổng quan

những vấn đề về ô nhiễm môi trường nước và xử lí môi trường nước

1.2 Nước trong tự nhiên

- Nước trong tự nhiên bao gồm toàn bộ các đại dương, biển, vịnh, sông, suối, ao, hồ,nước ngầm, băng tuyết, hơi ẩm trong đất và trong không khí Gần 94% nước trên tráiđất là nước mặn, nếu tính cả nước nhiễm mặn thì tỉ lệ này lên tới khoảng 97.5% nướcngọt chiếm tỉ lệ rất nhỏ

-Nước dùng cho sinh hoạt, trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp dịch vụ Sau khiđược sử dụng đều trở thành nước thải bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và lạiđược đưa trở lại các nguồn nước và nếu không xử lí (làm sạch) thì sẽ làm ô nhiễm môitrường Hơn nữa hàng năm nạn phá rừng trên toàn cầu rất lớn làm cho lớp thực vật

che phủ đất bị suy giảm, lượng nước ngọt càng dễ bay hơi và nước nguồn bị hạxuống Như vậy nước ngọt từ các ao, hồ, sông, suối và một phần nước ngầm bị kiệtdần và chất lượng nước cũng bị suy giảm.

-Nước trong tự nhiên được tuần hoàn theo một chu trình Theo chu trình tuần hoàn,nước ngọt được chu chuyển qua quá trình bốc hơi và mưa (thường là ngắn theo năm).Với chu trình này lượng nước được bảo toàn nhưng nước được biến dạng từ lỏng sanghơi và rắn (băng tuyết), hoặc từ nơi này sang nơi khác ở các thuỷ vực, biển và đạidương, nước mặt (sông, suối, ao, hồ) và nước ngầm

-Nước cứng thường giàu các ion Canxi và Magiê, pH cao ( thường lớn hơn 7).Nước có pH nhỏ hơn 7 là nước mềm Khi chảy qua các lưu vực sông ở đồng bằng,nước có nhiều phù sa, chứa nhiều tạp chất hữu cơ ( humic ), một số tạp chất chứa ionkim loại, đặt biệt là nhôm và sắt Nước ở vùng này có độ mặn cao, điển hình nhất lànước ở lưư vực sông Hồng vào mùa mưa

-Nước ở ao, hồ, đầm, phá về mùa mưa được bổ sung và chảy tràn, về nguyên tắc cóthể coi là dòng chảy chậm, thời gian lưu lớn.Nước này có độ đục thấp, hàm lượng cácchất hữu cơ thấp thường được sử dụng làm nước sinh hoạt Trong trường hợp nước ởcác thuỷ vực này lưu quá lâu có thể xảy ra hiện tượng phát triển của rong tảo làmgiảm chất lượng nguồn nước Ở đây chưa kể tới các loài rong tảo có độc tính gây bệnhcho người và động vật

1.2.2 Nước ngầm

-Nước ngầm tồn tại ở các tầng hoặc các túi trong trong đất Chất lượng nước ngầmphụ thuộc vào một loạt yếu tô: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, bản chất lớpđất đá nước thấm qua hoặc chứa tầng nước Thông thường nước chứa ít tạp chất hữu

cơ và sinh vật, giàu các ion vô cơ và vi sinh vật, giàu các ion vô cơ Nước ngầm ở ởcác vùng khác có các thành phần khác nhau, như ở vùng đá, vùng ven đô thị, vùngcông nghiệp Nước ngầm vùng ven biển dễ bị ô nhiễm mặn.

-Nước ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cấp cho các vùng đô thị , công nghiệp,tưới tiêu thuỷ lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp tập trung, như cây cà phê

sự ô nhiễm đã ở mức độ nguy hiểm và gây một số bệnh tật ở người

1.3.2 Các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước

a Ô nhiễm do nước chảy tràn trên mặt đất

-Nước chảy tràn trên mặt đất do mưa hoặc do thoát ra từ tưới tiêu đồng ruộng lànguyên nhân gây ô nhiễm nước sông , hồ…Nước đồng ruộng cuốn theo thuốc bảo vệthực vật, phân bón (kể cả phân hữu cơ và phân hoá học), cũng như nước mưa, lũ lụtcùng nước ngầm chảy tràn cuốn theo các chất mầu mỡ của đất, như mùn, phù sa, các

vi sinh vật và các nguồn nước

b.Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên

-Nước ở vùng cửa sông thượng bị nhiễm mặn và có thể chuyển ô nhiễm này vào sâutrong đất liền Ở các vùng nhiễm phèn có thê theo kênh rạch chuyển ô nhiễm vào cácvùng khác Các yếu tố tự nhiên cần phải kể đến như ảnh hưỏng của thành phần cấu tạođất hoặc hoàn cảnh địa lí của từng khu vực Thí dụ: vùng có quặng khoáng sản, núilửa hoạt động,… nước ở các vùng này sẽ bị ô nhiễm do ảnh hưởng của nham thạch,khoáng sản

c Ô nhiễm do nước thải

-Nước thải là nước đã qua sử dụng vào các mục đích như sinh hoạt, dịch vụ, tưới tiêuthuỷ lợi, chế biến nông nghiệp, chăn nuôi Thông thường nước thải được phân theonguồn gốc phát sinh ra chúng.

-Nước thải sinh hoạt hay nước thải từ khu dân cư bao gồm nước sau khi sử dụng từcác hộ gia đình, bệnh viện, trường học, cơ quan, khu vui chơi giải trí

Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là trong đó có hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễ bịphân huỷ (hydratcacbon, protein, chất béo), các chất vô cơ sinh dưỡng (phospho, nitơ)cùng với các vi khuẩn (có thể vi sinh vật gây bệnh), trứng giun, sán…

-Hàm lượng các chất gây ô nhiểm trong nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào điều kiệnsống, chất lượng bữa ăn, lượng nước sử dụng và hệ thống tiếp nhận nước thải Đểđánh giá chính xác, cần khảo sát đặt điểm nước thải từng vùng dân cư như ở đô thị,nông thôn, miền núi, đồng bằng, khu du lịch…Để có thể dễ tính toán người ta tính sốlượng nước dùng cho một người trong một ngày là 100-150 lít và kể cả trại chăn nuôi

là 250 lít/nguời/ngày

-Nước thải công nghiệp:

-Nước thải từ các xí nghiệp sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp, giao thông vận tảigọi chung là nước thải công nghiệp Nước thải loại này không có đặc điểm chung màphụ thuộcvào quy trình công nghệ của từng loại sản phẩm Nước thải từ các cơ sở sảnxuất nông sản, thực phẩm và thủy sản (đường, sữa, bột , tôm, cá, rượu bia…) có nhiềuchất hữu cơ dễ bị phân huỷ, nước thải từ các nhà máy thuộc da chứa nhiều kim loạinặng, sulfua: nước thải của các xí nghiệp làm acquy có nồng độ axit và chì cao

-Nói chung nước thải của các ngành công nghiệp hoặc các xí nghiệp khác nhau cóthành phần hoá học và hoá sinh là rất khác nhau

-Nước thấm qua: Đó là nước mưa thấm vào hệ thống ống bằng nhiều cách khác nhau,qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành của hố ga hay hố xí

-Nước thải tự nhiên:Nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở những thành phốhiện đại, chúng được thu gom theo một lối thoát riêng

-Nước thải đô thị:Nước thải đô thị là một thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thốngống thoát của một thành phố, đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên.

1.3.3 Hiện tượng nước bị ô nhiễm

-Nước bị ô nhiễm hay nước nhiễm bẩn có thể quan sát bằng cảm quan qua các hiệntượng khác thường như sau: thay đổi màu sắc (nước”nở hoa”), có mùi lạ, đục…

-Màu sắc:Nước tự nhiên sạch không màu Nhìn sau vào bề sau nước sạch ta có cảmgiác màu xanh nhẹ do sự hấp thụ chọn lọc các bước sóng nhất định của ánh sáng.Nước có rong tảo phát triển có màu xanh đậm hơn Nước có màu vàng do nhiễm sắc,màu vàng bẩm sinh do nhiễm axit humic có trong mùn Nước thải làm cho nước cónâu đen hoặc đen Mỗi loại nước thải đều có những màu sắc khá đặc trưng, nhưng sốcác trường hợp nước nhiễm bẩn đều có màu nâu hoặc đen

-Mùi vị: Nước sạch không có mùi vị, khi nhiễm bẩn có mùi lạ Thí dụ: mùi thối, vịtanh, chát …Trong nước bẩn chứa nhiều tạp chất hoá học và làm cho nước có mùi vị

lạ đặc trưng Quá trình phân giải các chất hữu cơ có trong nước cứng làm cho nước cómùi vị khác thường

-Độ trong: Nước tự nhiên sach không có tạp chất thường rất trong Khi bị nhiễm bẩn,các loại nước thải thường bị đục: độ trong giảm và độ đục tăng Độ đục do các chất lơlửng gây ra Các chất lơ lửng có kích thước rát khác nhau ở dạng keo hoặc phân tánthô

Nước đục do:

-Độ đục càng lớn thì khả năng của ánh sáng qua nước bị giảm dẫn

+Lẫn bụi và các hóa chất công nghiệp

+Các chất hoà tan vào nước, rồi sau đó kết tủa thành các hạt rắn

+Đất hoà vào nước ở dạng hạt phân tán

-Các dạng hạt vật chất lơ lửng thường hấp thụ các ion kim loại độc hại và các vi sinhvật (trong đó có loài gây bệnh) Nếu lọc nước không kĩ sẽ ảnh hưởng xấu đến người

và động vật sử dụng

đến quá trình quang hợp trong nước bị yếu, nồng độ ôxi hoà tan trong nước nhỏ vàmôi trường trong nước trở nên kị khí ảnh hưởng đến đời sống của nhiều động, thựcvật thuỷ sinh, trong đó có vi sinh vật

-Một số hiện tượng khác thường:”Nước nở hoa”: Nước vẫn bình thường nhưng quansát thấy nước như có cánh hổ ăn trong nước,là do nước giàu chất dinh dưỡng, đặc biệt

là hàm lượng photpho cao làm cho tảo “bùng nổ” sinh trưởng và phát triển Nhiềutrường hợp khác nước vẫn bình thuờng nhnưng thấy cá tôm đờ đẫn, thở ngáp trên mặtnước, thậm chí chết hàng loạt, có khi cả các loại bèo, đặc biệt là bèo tấm, bị chết một

số hoặc toàn bộ…Những trường hợp này có thể là do nước bị nhiễm độc các khí hoàtan, các ion kim loại nặng, các hợp chất phenol, các chất bảo vệ thực vật, phân hoáhọc, hoặc cũng có thể là do hàm lượng quá cao các chất hữu cơ (kể cả chất dễ bị phânhuỷ có giá trị dinh dưỡng), oxi hoà tan nhỏ hoặc không có trong môi trường nước

1.3.4.Những thông số cở bản đánh giá chất lượng nước

-Đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ ô nhiễm cần dựa vào một số thông số cơbản so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần hoá học và sinh học đối với từngloại nước sử dụng cho các mục đích khác nhau Những thông số đó bao gồm là: a.Độ pH:

-Là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải Chỉ số này chothấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính luợng hoá chất cần thiết trong quátrình xử lí đông keo tụ, khử khuẩn

-Sự thay đổi trị số pH làm thay đổi quá trình hoà tan hoặc keo tụ, làm tăng, giảm vậntốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước

b.Hàm lượng các chất rắn:

Các chất rắn trong nước là:

-Các chất vô cơ là dạng muối hoà tan hoặc không tan như đất đá ở dạng huyền phù lơlửng.

-Các chất hữu cơ như xác vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động vật phù du -các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, các chất thải công nghiệp

-Các chất rắn trong nước làm trở ngại cho việc sử dụng và lưu thông nước, làm giảmchất lượng nước sinh hoạt và sản xuất, gây trở ngại cho việc nuôi trồng thuỷ sản

c Độ cứng:

-Nước tự nhiên được phân thành nước cứng và nuớc mềm Phụ thuộc vào nông độ

Ca2+,Mg2+ nước có độ cứng < 50mg/l là nước mềm, độ cứng trung bình từ50-100mg/l

-Độ cứng của nước thường không được coi là ô nhiễm vì không gây hại cho sức khoẻcon người Nhưng độ cứng lại gây ảnh hưởng lớn đến công nghệ, như cấu tạo lò hơi,các thiết bị có gia nhiệt nước

d.Màu:

-Nước có thể có màu, đặc biệt là nước thải có màu đen hoặc đỏ nâu

-Các chất hữu cơ trong xác động, thực vật phân rã tạo thành

-Nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hoà tan

-Nước có chất thải công nghiệp

-Màu của nước được phân thành hai dạng: màu thực do các chất hoà tan hoặc dạng hạtkeo ; màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước tạo nên Trong thực tếngười ta xác định màu thực của nước, ngihã là sau khi lọc bỏ các chất không tan

e Độ đục:

-Độ đục của nước là do các hạt lơ lửng , các chất hữn cơ phân huỷ hoặc do giới thuỷsinh gây ra Độ đục làm giảm khả năng quang hợp của các sinh vật tự dưỡng trong

nước gây giảm thẩm mỹ và giảm chất lượng của nước khi sử dụng.Vi sinh vật có thể

bị hấp thụ bởi cá hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn

f DO (oxi hoà tan) :

-Oxi hoà tan trong nước rất cần cho sinh vật hữu khí Bình thường oxi hoà tan trongnước khoảng 8-10 mg/l, chiếm 70-80% khi oxi bão hoà Nồng độ oxi hoà tan trongnước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt độngcủa thế giới thuỷ sinh,các hoạt động hoá sinh, hoá học và vật lý của nước.Trong môitrường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dụng nhiều cho quá trình hoá sinh và xuấthiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng

g BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) :

-Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy cần thiết để sinh vật oxy hóa các chất hữu

cơ có khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí Khái niệm “ có khả năngphân hủy ” có nghĩa là chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi sinh vật

-BOD là một trong các chỉ tiêu được dùng để đánh giá mức độ gây ô nhiễm của cácchất thải sinh hoạt, nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và khả năng tự làmsạch của nguồn nước và là tiêu chuẩn để kiểm tra chất lượng các dòng thải và nguồnnước này BOD là cơ sở để chọn phương pháp xử lý và xác định kích thước của cácthiết bị và để đánh giá hiệu quả của từng đơn vị trong hệ thống xử lý

h COD (nhu cầu oxy hóa học):

-Chỉ tiêu COD được dùng để xác định hàm lượng chất hữu cơ có trong nước thải sinhhoạt và nước thải công nghiệp COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu

cơ thành CO2 và H2O dưới tác dụng của chất oxy hóa mạnh

-Ưu điểm chính của phân tích chỉ tiêu COD là cho kết quả nhanh (3h) ngắn hơn nhiều

so với BOD (5 ngày) Do đó trong nhiều trường hợp, COD được dùng để đánh giámức độ ô nhiễm chất hữu cơ thay cho BOD Thường BOD = F x COD, trong đó F là

hệ số thực nghiệm

k Ngoài ra còn có các thông số khác để đánh giá chất lượng môi trường nước như :chất rắn tổng số (Tss), Nitơ tổng số, Phốtpho tổng số, các kim loại nặng As, Hg, Cd,

Pb

1.4 Các phương pháp xử lí nước thải

-Thường ta có các phương pháp xử lí nước thải sau:

-Trong nước thải thường có các loại tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn theo như rơm

cỏ, gỗ mẫu, bao bì, chất dẻo, giấy, dầu mỡ nỗ, cát sỏi, các vụn gạch ngói… Ngoài racòn có các loại hạt (lơ lửng ở dạng huyềnh phù) rất khó lắng Tuỳ theo kích cỡ, cáchạt huyền phù được chia thành hạt chất rắn lơ lửng có thể lắng được , hạt chất rắn keođược khử bằng đông tụ

-Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lí cơ học là thích hợp (trừ các hạtdạng rắn keo)

-Trong phương pháp này ta dùng song chắn rác để giữu lại các vật thô, kích thước lớn.Sau khi chắn rác ta dùng lưới lọc để loại bỏ các tạp chất nhỏ hơn, mịn hơn

-Ngoài ra dựa vào nguyên lí trọng lượng để chế tạo các “bẫy” lắng cát, sỏi hay để táchdầu mỏ Đối với bể lắng cát, sỏi thì cát, sỏi nặng sẽ lắng xuống và kéo theo một phầnchất đông tụ Còn bể lọc dầu mỡ, do dầu mỡ nhẹ hơn nước nên nổi lên trên nước.-Đối với những tạp chất phân tán nhỏ mà bể lắng không lắng được thì người ta dùngphương pháp lọc Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc dung vật liệu dạngtấm và loại hạt Ngoài tác dụng tách các phần tử tạp chất phân tán trong nước, các

màng sinh học trên các vật liệu lọc cũng biến đổi các chất hoà tan trong nước thải nhờquần thể vi sinh vật có trong màng sinh học.

1.4.2 Xử lí bằng phương pháp hoá lí và hoá học:

-Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hoá học, các quá trình hoá lí diễn ragiữa các chất bẩn với hoá chất thêm vào là oxi hoá, trung hoà và đông keo tụ Thôngthường quá trình keo tụ thưòng kèm theo quá trình trung hoà các hiện tượng vật líkhác

-Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hoà, phản ứng oxi hoá khử, phản ứng tạochất kết tủa hoặc phản ứng phân huỷ các chất độc hại

-Trung hoà: Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau Muốn nước thải được

xử lí tốt bằng phương pháp hoá học phải tiến hành trung hoà và điều chỉnh pH vềvùng 6.6÷7.6.Trung hoà bằng cách dùng các dung dich axit hoặc muối axit, các dungdich kiềm hoặc oxit kiềm để trung hoà nưứoc thải

-Keo tụ: Trong qua trình lắng cơ học chỉ tách đựoc các hạt chất rắn huyền phù có kích

ta có thể làm tăng kích cỡ các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kếtvào các tập hợp hạt để có thể lắng được Muốn vậy trước hết cần trung hoà điện tíchcủa chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích các hạtgọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành từ các bông lớn từ các hạt nhỏ- quátrình keo tụ

-Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt hoặc muối nhômhoặc hỗn hợp của chúng Các muối nhôm gồm có: Al(SO4)3.18H2O, NaAlO2,

pH=5-7.5

-Các muối sắt dùng làm chất keo tụ là Fe2(SO4)3.2H2O, Fe(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O

và FeCl3

-Hấp thụ:

+Phương pháp hấp thụ được dùng để loại hết các chất bẩn hoà tan vào nước màphương pháp xử lí sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được Với hàmlượng rất nhỏ Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc có mùi,

vị và màu rất khó chịu

+Các chất hấp thụ thường là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm, một

số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ mạt sắt

-Tuyển nổi:

Các phần tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kếtdính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước Sau đó người ta tách các bọt khí cùngcác phần tử khí ra khỏi nước

-Phương pháp tuyển nổi được dung rộng rãi trong luyện kim , thu hồi khoáng sản quý

và cũng được dung trong xử lí nước thải

-Trao đổi ion:

-Thực chất của phương pháp trao đổi ion là một quá trình trong đócác ion trên bề mặtchất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau.Các chất này gọi là các ionit Chúng hoàn toàn không tan trong nước

Phương pháp này làm sạch nước nói chung, phổ biến nhất là dùng để làm mềm nước,

-Khử khuẩn:

-Dùng các hoá chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun,sán để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vẹ sinh để đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng.Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dung hoá chất hoặc tác nhân vật lí như Ozon, tia tửngoại…

1.4.3.Xử lí nước thải bằng phuơng pháp sinh học:

-Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật,chủ yếu là vi khuẩn di dưỡng hoại sinh, trong đó có nước thải Quá trình hoạt động

của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hoá và trởthành những chất vô cơ trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh huởng khác.

-Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số kháng chất làmnguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trính dinh dưỡng làm cho chúng sinh sảnlàm tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch (có thể là gần hoàntoàn) các chất hữu cơ hoà tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ Do vậy, trong xử lí sinhhọc, người ta phải loại bỏ các chất thô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lí sơ bộ.Đối với các các tạp chất vô cơ có trong nước thải thì phương pháp xử lí sinh học cóthể khử các muối sulfat muối amon, nitrat…các chất chưa bị oxi hoá hoàn toàn Sản

-Các quá trình sinh học chủ yếu trong xử lí nước thải

+Các quá trình sinh học dung trong xử lí nước thải đều xuất xứ trong tự nhiên Nhờthực hiện các biện pháp tăng cưòng hoạt động của vi sinh vật trong công trình nhântạo quá trình làm sạch chất bẩn diẽn ra nhanh hơn Trong thực tế hiện nay người tavẫn tiến hành xư lí nước thải bằng phương pháp sinh học ở điều kiện tự nhiên và điềukiện nhân tạo tuỳ thuộc khả năng kinh phí, yêu cầu công nghệ, địa lí cùng hang loạtcác yếu tố khác Nói chung, các quá trình sinh học trong xử lí nước thải gồm năm quátrình chủ yếu sau: quá tình hiếu khí, quá trình kị khí, quá tình trung gian-anoxic, quátrình tuỳ tiện và quá trình ở ao hồ Từ những quá trình chủ yếu này lại thêm các quátrình phụ như sinh trưởng lơ lửng, quá trình dính bám

1.4.4.Xử lí nước thải bằng phương pháp tổng hợp

-Tuỳ theo từng loại nước thải với các thành phần khác nhầum ta có thể sử dụng 3phương pháp trên một cách riêng biệt Nhưng trong thục tế thì nước thải sau khi được

sử dụng, nhất là nước thải công nghiệp sẽ qua nhiều giai đoạn làm nguồn nước bị ônhiễm với nhiều thành phần rất phức tạp Việc xử lí các nguồn chất thải này cần cómột phương pháp tổng hợp để xử lí hầu hết các thành phần cặn, chất độc trong nước

1.5 Công nghệ xử lý nước thải nói chung

Tại các khu công nghiệp khu chế xuất nước thải thường được tập chung vàomột nơi để tiến hành xử lý trước khi được thải ra môi trường Nước thải trong các khu

công nghiệp đều độc hại phải qua rất nhiều các công đoạn như xử lý sơ cấp, trung cấp

Lắng

sơ cấp

Bể aeroten

Thanh lọc

Bể Khử trùng

Ép bùn

Hình 1.:Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải.

1.5.1 Quá trình xử lý cấp I

Nước thải chảy qua song chắn rác, khoảng cách các song 1-3 inch, nhăm giữ lạicác chất rắn co kích thước lớn Chánh làm hỏng bơm và các thiết bị khác Sau đó nướcthải được bơm từ hầm chắn rác lên đến bể sơ cấp

Tiếp theo nước thải được đưa vào bể lắng sơ cấp, trong 1-2 giờ dòng chảy được làmchậm cho phép các chất rắn nặng hơn lắng xuống đáy còn các vật chất nhẹ thì nổi lên,

ở cuối quá trình này các rác nổi và mỡ được vớt khỏi bề mặt Bùn lắng sơ cấp đượcđưa vào các thiết bị tách chất rắn,thiết bị này dùng lực ly tâm để tách cát,đa mạt và sỏisau đó được trở ra bãi đá bùn sau khi tách được mang đi xử lý tiếp

1.5.3 Xử lý cấp III

Là quá trình xử lý tiếp theo nhưng đắt tiền nhằm đạt tới mức độ nước cấp và tái

xử dụng được Đó là các biện pháp vi lọc, thẩm thấu ngược trao đổi ion hấp phụ bằngthan hoạt tinh sát trùng bằng clo hoặc ozon

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở PHỐ NỐI - HƯNG YÊN

2.1 Quy trình hoạt động của nhà máy

Mô Tả Quá Trình Hoạt Động

Nước thải từ các nhà máy, sau khi đo lưu lượng được tập hợp vào kênh trungtâm, kênh này dẫn nước thải thu gom được tới lưới lọc dạng thanh quay tròn để loại

bỏ toàn bộ các tạp chất thô ra

a Lưới lọc tinh dạng thanh

Bộ phận chủ yếu của lưới lọc dạng thanh là lưới dạng phên quay tròn, chúng loại

bỏ các tạp chất rắn ra khỏi dòng nước thải Do vậy, lưới này hoạt động an toàn vàhoàn toàn không bị bít tắc Kết cấu bao gồm phiên lọc tinhquay tròn được đặt trựctiếp trong kênh Các chất rắn do nước chuyển tới được phiên lọc thu giữ lại, đượcrăng cào đưa lên, và được dẫn lên cao hơn phía sau lưới, ngay sau đĩa răng kéo.Thanh trượt làm cho bộ phận lọc tự làm sạch do các móc răng luồn vào giữa cáccánh tay của hàng phiên lọc tiếp sau

Sau khi qua lưới lọc nước chảy vào bể thu gom trung tâm bởi trọng lực và từ đóchúng sẽ được bơm vào bể điều hòa

Hình 2.1 : Lưới lọc tinh dạng thanh

b Bể điều hòa

Mục đích chính của bể điều hòa là hạn chế chi phí vận hành của hệ thống thiết bịbằng cách làm cân bằng các chỉ số cề dòng chảy, nồng dộ ô nhiễm, độ pH, nhiệt độ,v.v… dẫn tới khống chế tốt hơn mức tiêu thụ năng lượng, lượng oxi đưa vào, và cuốicùng định lượng các chất đông tụ và keo tụ được chính xác hơn

Bể điều hòa được trang bị các thiết bị khuấy trộn để tạo ra hỗn hợp đồng thểtrong bể, để giữ cho các chất rắn ở trạng thái huyền phù nhằm ngăn ngừa sự hìnhthành khí bẩn độc hại Từ bể điều hòa nước được bơm vào hệ thống xử lí đông tụ,keo tụ, tuyển nổi

Bùn sinh học dư thừa từ bể thanh lọc sẽ được đưa vào bể điều hòa Điều nàynhằm tạo thành bùn đồng thể chảy vào hệ thống làm khô bùn cuối cùng

Hình 2.2: Bể điều hòa

c Đông tụ, keo tụ và tuyển nổi

Trong thiết bị keo tụ sử dụng hóa chất ô nhiễm dạng keo và huyền phù thànhdạng bong nhỏ giống như một khối kết tụ có thể tách ra khỏi nước bằng quá trìnhtuyển nổi

Do thực tế có sử dụng chất đông tụ là axit nên sẽ làm giảm trị số pH trong quátrính đông tụ Để duy trì độ pH của dòng nước thải đang xử lí với nước thải sau xử líchảy ra yêu cầu sử dụng chất trung hòa trong thiết bị keo tụ.

Các hóa chất dùng cho cả đông tụ lẫn keo tụ được định lượng một cách chính xácnhờ có bơm định lượng trong thiết bị keo tụ dạng ống loai thiết bị keo tụ này baogồm một hệ thống các đường ống và khuỷu nối khép kín Thiết bị keo tụ sẽ đượccung cấp 2 bộ khuấy trộng dạng Venturi để tạo ra năng lượng khuấy trộn theo yêucầu

Khi xử lí thuốc nhuộm hoạt tính có thể xử dụng 1 lọai chất đông tụ sau đặc biệt.Không giống với các thiết bị keo tụ dạng bể thông dụng, thiết bị này có dạng bìnhphản ứng với dòng chảy lí tưởng Năng lượng khuấy trộn yêu cầu được tạo ra bằngcách trao đổi năng lượng do hình thành dòng chảy rối Thiết bị keo tụ dạng ống cónhững ưu điểm sau:

- Cấp định lượng hóa chất rất chính xác

- Thời gian khuấy trộn và phản ứng rất ngắn

Những yếu tố này làm tiết kiệm đáng kể diện tích, năng lượng và hóa chất xử dụng

Ở phần cuối của các thiết bị keo tụ, dòng chảy tiếp cận nước đã bão hòa bằngluồng khí (nước tuần hoàn trở lại), phát sinh từ phía dẫn ra của thiết bị tuyển nổi

Nước từ thiết bị keo tụ được dẫn tới thiết bị tuyển nổi các đám bông cặn lớnđược loại bỏ bằng quy trình tuyển nổi không khí hòa tan (DAF) Mỗi thiết bị tuyểnnổi bằng không khí hòa tan (DAF) sẽ gồm có một bể hình chữ nhật nối kết với cácthiết bị keo tụ dạnh ống Nước từ thiết bị dạnh ống và bùn dư chảy qua 1 hệ thốngphân phối đặc biệt để đưa vào thiết bị tuyển nổi

Trong thiết bị tuyển nổi hỗn hợp bùn và nước sẽ bị phân tách bởi hàng tỉ bọtkhông khí được phun và gắn chặt vào các đám bông cặn keo tụ Tất cả các đám bôngbùn keo tụ có bọt khí dính vào sẽ nhanh chóng nổi nên mặt nước Các lớp bông nôilên được hớt đi bằng thiết bị nạo quét được một hàm lượng chất rắn-khô cao trongbùn Hỗn hợp bùn tuyển nổi sẽ được bơm vào hệ thống làm khô bùn kiểu lắng gạn

Các chất rắn sa lắng được gom xuống dưới đáy của thiết bị tuyển nổi và sẽđược đưa ra máng thu gom cặn lắng Nước đã xử lí sẽ chuyển sang bể tiếp xúc của

ly cao phân tử được bơm phun vào ống cấp bùn

Chất điện ly cao phân tử đảm bảo tạo lên các đám bông bùn rất bền vững có thểchịu được lực ly tâm ở bên trong thiết bị lắng gạn bùn Lực ly tâm đẩy nước tự dotrong đám bông ra khỏi bùn, điều này làm tăng hàm lượng chất rắn – khô và giảmthể tích bùn

Thiết bị lắng gạn – 2 pha phân tách bùn thành 1 pha rắn và 1 pha nước – nhũtương Sự phân tách này diễn ra trong 1 roto hình nón – trụ nằm ngang có 1 băng tảixoáy ốc Băng tải liên tục đưa chất rắn ra ngoài, quay cùng hướng với roto nhưng vớitốc độ hơi khác 1 chút

Nước thải được cấp vào khoang rộng phía đáy roto qua 1 ống dẫn vào trung tâmnằm trong thân rỗng của băng tải Khi ra khỏi ống dẫn vào nước thải đã cấp đượcđẩy vào khoang roto bằng 1 lực ly tâm rất mạnh.

Các chất rắn có trong nước thải đưa vào được lắng xuống thành 1 lớp trên thànhroto, tách rời khỏi chất lỏng để thành 1 vòng bên trong, độ dày của chúng được xácđịnh bởi vị trí của vòng điều chỉnh gồm 2 phần ở khoang rộng dưới đáy roto Băngtải xoáy ốc chuyển các chất rắn xuống khoang hẹp dưới đáy roto và tại đây chúng bịlực ly tâm đẩy ra ngoài

Chất lỏng chảy tràn qua ngưỡng tràn ở khoang đáy rộng Cả chất lỏng lẫn chấtrắn đều bị đưa ra khỏi thiết bị lắng gạn bằng trọng lực

Nước từ bể đệm chứa nước thải đã xử lý sẽ được sử dụng làm nước trong sạch

Cả nước được lấy ra từ bùn và nước làm sạch cho tiêu thụ đều được dẫn ngay trởlại hệ thống xử lý nước thải Bùn đã làm khô được máy khoan thong đưa ra bể chứaphía ngoài khu vực xử lý chính

Hình 2.4: máy ép bùn

e Xử lý sinh học

Sau các bước sàng lọc, điều hòa, điều chỉnh pH và xử lý CFF (đông tụ, keo tụ,tuyển nổi), nước thải sẽ được xử lý trong hệ thống bùn hoạt tính loại STORK AQUABIOCLAR

Quá trình xử lý cơ bản như sau:

Nước thải được dẫn vào “bể tuyển chọn” hay “bể tiếp xúc” để hạn chế sự pháttriển loại vi sinh dạng sợi mảnh (loại vi sinh nay làm khó khăn cho việc tách bùnhoạt tính).

Sau bước “tuyển chọn”, nước thải sẽ chảy vào bể thông khí có chứa đầy hỗn hợpnước – bùn hoạt tính, được gọi là “hỗn hợp chất lỏng” Bùn hoạt tính là kết khối visinh vật Khi có mặt Ôxi các vi khuẩn này sẽ phân giải những chất có khả năng phângiải bằng vi sinh trong nước thải

Ôxi được cung cấp cho nước thải nhờ hệ thống thông khí bề mặt Hỗn hợp chấtlỏng được giữ không kết lắng do tác động khuấy trộn và cuốn xoáy gây ra bởi cácbọt khí

Nước thải được dẫn ra liên tục bằng cách chuyển hỗn hợp chất lỏng vào thiết bịthanh lọc Thiết bị này tách bùn ra khỏi nước đã xử lý Nước tinh khiết chảy tiếp ra

và bùn thì được dẫn quay lại hệ thống

Hệ thống thông khí được thiết kế để phân hủy các hợp chất có khả năng phân giải

vi sinh có trong nước thải Nói chung các chất gây ô nhiễm thường bao gồm các hợpchất của cacbon, hiđrô, và nitơ

Trong quá trình thong khí các chất ô nhiễm sẽ bị phân giải (ôxi hóa) dần dần bởi

vi sinh vật Và cuối cùng hầu hết chúng sẽ bị chuyển hóa thành điôxit cacbon, nước

COD Song nồng độ nitrat cao lại không được phép có trong nước thải Có thể giảmnồng độ nitơ bằng cách biến đổi nitra thành nitơ Quá trình này gọi là nitơ và diễn rakhông có ôxi, hoặc là trong bể không khí khi hệ thống thông khí bề mặt ngừng hoạtđộng, hoặc trong bể phân tách nitơ không thông khí

Các vi sinh vật sẽ chỉ phân giải các chất ô nhiễm thành các sản phẩm không độchại nêu trên nếu như lượng các chất ô nhiễm làm “thức ăn” cho vi sinh được giữ ởmức rất thấp.Trong điều kiện đó, vi sinh sẽ hoàn toàn bị bỏ đói và sẽ phân giải mọinguồn “thức ăn” có thể có được để giải phóng đủ năng lượng nhằm duy trì sự sốngcủa chúng Chúng sẽ khó có đủ thức ăn để phát triển hay sinh sôi Hệ thống bỏ đóiliên tục vi sinh này được gọi là hệ thống bùn hoạt tính tải lượng thấp

Để có đủ thức ăn cho vi sinh có thể tồn tại, cần duy trì một số lượng giới hạn nhấtđịnh vi sinh Việc này đạt được bằng cách loại bỏ vi sinh dư thừa (được gọi là “bùndư” hay “bùn thải”).

Trong quá trình xử lý sinh học nước thải tiến hành các bước sau:

Áp dụng qui trình xử lý vi sinh của STORK AQUA có những ưu điểm sau:

2 Làm cho bùn hoạt tính tăng trưởng ít

3 Hầu như không gây mùi khó chịu do phân giải mạnh các chất hữu cơ dễ bayhơi cũng như các chất khác có mùi khó chịu

4 Tiêu thụ năng lượng tương đối thấp do hệ thống không khí cấp ôxi hiệu quảcao.

5 Yêu cầu giám sát ở mức độ tối thiểu do mức tự động hóa cao

* Phân tách bùn

Bùn hoạt tính phải được phân tách khỏi hỗn hợp chất lỏng chúng được thực hiệnbằng cách dẫn dòng hỗn hợp bùn – nước từ bể thông khí vào thiết bị thanh lọc mộtcách liên tục Trong thiết bị thanh lọc hỗn hợp bùn – nước được tách riêng Bùn sẽlắng và tập trung xuống đáy thiết bị; sau đó chúng sẽ rơi vào bể thu góp Từ bể thugóp bùn, dòng thải sẽ được phân thành 2 dòng, dòng bùn chính được dẫn quay trở lại

bể tiếp xúc và một phần nhỏ là bùn dư được thải ra

Nước đã xử lý tinh khiết sẽ được thu gom vào phần trên của thiết bị thanh lọc và từ

đó chảy vào bể đệm Từ bể đệm này nước sẽ được bơm vào bộ lọc than hoạt tính

Hình 2.6 :phân tách bùn trong bể thanh lọc.

* Loại bỏ bùn dư thừa Bùn dư thừa được thải ra liên tục vào bể điều hòa rồi tiếp đếnthiết bị đông tụ - kéo tụ - tuyển nổi (CFF) Sau khi qua thiết bị tuyển nổi dòng bùnhỗn hợp sẽ được làm khô trong thiết bị tách nước để giảm tổng thể tích bùn thải

i Lọc than hoạt tính

Sauk hi xử lý cracking mầu còn lại, nước được bơm vào ACF (bộ than hoạt tính).Than hoạt tính là vật liệu xốp (vì thế có bề mặt lớn và dung tích nhỏ), chủ yếu làcacbon nguyên tố với cấu trúc giống như graphit Nhờ bề mặt lớn, than hoạt tính làmchất hấp phụ rất thích hợp Than hoạt tính là một trong những chất hấp phụ chínhđược sử dụng trong xử lý nước thải để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ hoàn toàn.Các hợp chất làm mục tiêu của xử lý than hoạt tính là các chất hữu cơ hòa tan, ít haykhông hoặc có khả năng phân giải vi sinh, các hợp chất thơm halogen hóa, dầu tan,các halogen hữu cơ hấp phụ.

Các chất rắn sa lắng lên than có thể được loại bỏ bằng rửa ngược Nước dung chorửa ngược được bơm ở dạng dòng chảy ngược từ bể chứa nước thải đã xử lý

Hình 2.7 : Nước thải được đưa qua các Tank than hoạt tính.

k Khử trùng và tái tuần hoàn dòng nước đã xử lý

Khử trùng dòng nước đã xử lý

Trong bước xử lý cuối cùng trước khi đưa ra môi trường nước thải sẽ được khử trùngbằng Canxiumhypoclorit Nước sẽ được chiếu tia tử ngoại Sau khi qua thiết bị cấtbậc thềm phần lớn nước sẽ được thoát ra sông hồ Một lượng nhỏ được quay vòngtrở lại khu vực xử lý nước thải

Tái tuần hoàn nước thải đã xử lý

Nước đã khử trùng rất trong sạch và hầu như thích hợp cho việc tái sử dụng chúngcho nhiều công đoạn xử lý ít gây rủi ro trong khu vực xử lý chính Nói chung chungthường được sử dụng lại ở nhũng nơi mà nước không tiếp xúc với người hay vật Để

có thể tái sử dụng được thì trong nước phải không được tồn tại các sinh vật hữu cơ(đặc biệt là các vi khuẩn và virut) và các chất rắn huyền phù, nên đã xử dụng trạmnước có áp lực để chuyển nước quay vòng trở lại Lượng nước dư thừa được thải rakênh

Hình 2.8: Nước được khử trùng bằng Clo trước khi thải ra môi trường.

2.2.KHẢO SÁT CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH TRONG

HỆ THỐNG

2.2.1 Khảo sát về cảm biến trong hệ thống

Định nghĩa

đại lượng cần đo m CẢM BIẾN đại lượng điện s

mi

s si

m

-Các đại lượng vật lý là đối tượng đo lường như nhiệt độ, áp suất…được gọi là các đạilượng cần đo m sau khi tiến hành các công đoạn thực nghiệm cần đo m (dùng cácphương tiện điện tử để xử lý tín hiệu) ta nhận được đại lượng điện tương ứng ở đầu ra.Đại lượng điện này cùng với sự biến đổi của nó chứa đựng tất cả cá thông tin cần thiết

để nhận biết m.Việc đo đạc m thực hiện được là nhờ các cảm biến

-Cảm biến là một thiết bị chịu tác động của đại lượng cần đo m không có tính chấtđiện và cho ta một đặc trưng mang bản chất điện (điện tích, điện áp, dòng điện, điện

áp, trở kháng ) ký hiệu là s đặc trưng điện của s là hàm của đại lượng cần đo m:

s = F( m )

s : đại lượng đầu ra

m : đại lượng đầu vào kích thích

-Đối với mọi loại cảm biến để khai thác biểu thức trên cần phải chuẩn cảm biến : vớimột loạt giá trị đã biết chính xác, đo giá trị tương ứng của s và dựng đường congchuẩn:

-Đường cong này cho phép xác định mọi giá trị của m từ s để dễ sử dụng thôngthường người ta chế tạo cảm biến sao cho có sự liên hệ tuyến tính giữa biến thiên đầu

Δss=S Δsm ; S: độ nhạy của cảm biến

-Một vấn đề quan trọng của cảm biến là chúng phải được chế tạo sao cho độ nhạy củachúng không đổi nghĩa là S ít phụ thuộc vào các yếu tố sau:

-các giá trị của đại lượng cần đo m (độ tuyến tính ) và tần số thay đổi của nó ( dảithông )

Cx : là hệ số lực cản và S là hình chiếu của phao trên mặt phẳng

2.2.2.2.Điện cực đo độ PH:

thực tế việc đo độ PH được tiến hành trên nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệphoá học, nông nghiệp, xử lý nước thải…

Năm 1904 Habel nhận thấy một số loại thuỷ tinh ( có thành phần xác định ) là chấtdẫn điện yếu, điện thế phân cách của một màng thuỷ tinh dẫn điện dung nước phụthuộc vào độ PH của dung dịch và tuân theo định luật Nernst:

RT

F ln a H+

E : Điện thế chuẩn của điện cực ( với một điện cực so sánh trước)

aH+ : hoạt độ của ion H+

-Điện cực màng thuỷ tinh có thành phần là một màng mỏng hình cầu, hình trụ hoặchình côn làm từ thuỷ tinh có thành phần đặc biệt , màng được hàn với một ống thuỷtinh có điện trở cao, thể tích bên trong của điện cực ( màng hình cầu) chứa dung dịch

có độ PH đã biết trước ( thường PH gần bằng 7 ) trong đó có đặt phần tử so sánh nội

Để đo độ PH chỉ cần đặt điện cực thuỷ tinh vào trong dung dịch và đo hiệu điện thếxuất hiện giữa phần tử so sành nội của nó với điện cực so sánh cùng nằm trong dungdịch này Điện cực thuỷ tinh và điện cực so sánh được nối với một PH- met, thực PH-

một mạch chuyển đổi tín hiệu điện thế thành tín hiệu số theo đơn vị PH

Nếu tính đến các phần tử khác nhau có mặt trong cấu trúc đo thì hiệu điện thế giữađiện cực thuỷ tinh và điện cực so sánh được viết dưới dạng:

E ss1 phần tử so sánh nội

Dung dịch điền đầy (độ PH đã

E ss2 điện cực

so sánh

Ess2 : Điện thế của điện cực so sánh

so sánh và dung dịch nghiên cứu

Eas : Điện cực bất đối xứng của màng thuỷ tinh

Màng thuỷ tinh hình cầu

Hình 2.10: Thiết bị đo PH

2.2.3.3 Cảm biến siêu âm mức nước

Mục đích là xác định được mức độ hoặc khối lượng chất lỏng trong bình chứa.Trong trạm xử lý nước thải ở nhà máy sử dụng cách xác định theo ngưỡng cao vàngưỡng thấp Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra dạng nhị phân cho biếtthông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không

Siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn hơn tần số âm nghe thấy (trên 20kHz).Thính giác của con người rất nhạy cảm với dải tần số từ âm trầm (vài chục Hz) đếncác âm thanh rất cao (gần 20kHz) Một số loài vật như dơi, ong có thể cảm nhận được

phát sóng siêu âm

Cảm biến tiệm cận siêu âm có thể phát hiện ra hầu hết các đối tượng là kim loạihoặc không phải kim loại,chất lỏng hoặc chất rắn,vật trong hoặc mờ đục (những vật có

hệ số phản xạ sóng âm thanh đủ lớn)

Ứng dụng: Từ lâu, siêu âm đã được ứng dụng trong thực tế như:

- Rada siêu âm (Sona) dùng để phát hiện các mục tiêu dưới nước như thăm đò đáy biển, phát hiện tàu ngầm, đàn cá.Ưu điểm của siêu âm là ít bị suy giảm trong môi trường nước

- Phát hiện phóng điện cục bộ trong máy biến áp (MBA) Khi có phóng điện cục bộ trong MBA sẽ phát sinh sóng siêu âm lan truyền trong dầu Nhờ bộ cảm biến siêu âm gắn trên thùng dầu có thể phân tích sóng tới và sóng phản xạ của nguồn phóng điện và

siêu âm giúp các bác sĩ có thể nhìn rõ cấu trúc nội tại của cơ thể, chẩn đoán chính xác

khối u, thai nhi- Siêu âm còn được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật gia công kim loại.Sóng siêu âm là sóng cơ đàn hồi mang năng lượng, có thể làm sạch bề mặt các chi tiết trước khi gia công như mạ, hàn- Trong kĩ thuật đo và kiểm tra công nghiệp, việc đo vàphân tích tiếng dội khi chùm siêu âm được chiếu lên bề mặt kiểm tra có thể giúp ta phát hiện được trạng thái bề mặt và các khuyết tật bên trong cấu trúc

- Ngoài ra cảm biến siêu âm dùng để điều khiển mực chất lỏng,đo khoảng cách độcao hay vị trí của phiến gổ trên dây chuyền,dùng để phát hiện ra người,phát hiện dây

bị đứt,phát hiện xe,phát hiện chiều cao….và nhiều ứng dụng quan trọng khác trongcuộc sống

Một số hình ảnh về cảm biến siêu âm

Hình 2.11 :hình dạng của cảm biến mưc nước.

Cấu tạo của cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm gồm có 4 phần chính

1/Bộ phận phát và nhận sóng siêu âm

2/bộ phận so sánh

3/mạch phát hiện

4/mạch ngõ ra

Khi cảm biến nhận được sóng phản hồi,bộ phận so sánh sẽ tính toán khoảngcách,bằng cách so sánh thời gian phát,nhận và vận tốc âm thanh.

Tín hiệu ngõ ra có thể là digital hoặc analog Tín hiệu từ cảm biến digital báo cóhay không sự xuất hiện của đối tượng trong vùng cảm nhận của cảm biến.tín hiệu từcảm biến analog chứa đựng thông tin khoảng cách của đối tượng đến cảm biến

Kĩ thuật cảm thuật cảm biến siêu âm dựa trên đặc điểm vận tốc âm thanh là hằngsố.thời gian sóng âm thanh đi từ cảm biến đến đối tượng và quay trở lại liên hệ trựctiếp đến độ dài quảng đường.vì vậy cảm biến siêu âm thường được dùng trong các ứngdụng đo khoảng cách

Tần số hoạt động:nhìn chung là cảm biến công nghiệp hoạt động với tần số là từ25khz đến 500khz.các cảm biến siêu âm trong y khoa thì hoạt động với tần số 5mhztrở lên.tần số của cảm biến tỉ lệ nghịch với khoảng cách phát hiện của cảm biến,vớitần số 50khz thì phạm vi hoạt động của cảm biến có thể lên tới 10m hoặc hơn,với tần

số 200khz thì phạm vi hoạt động của cảm biến giới hạn ở mức 1m

Vùng hoạt động:là khu vực giữa 2 giới hạn khoảng cách lớn nhất và khoảng cáchnhỏ nhất Cảm biến siêu âm có một vùng nhỏ không thể sử dụng gần cảm biến gọi làkhu vực mù Kích thước và vật liệu của đối tượng cần phát hiện quyết định khoảngcách phát hiện lớn nhất (vật xốp<bìa các tông<kim loại) Cảm biến siêu âm có thểđiều chỉnh khoảng cách phát hiện Một số dạng cảm biến ngõ ra analog cho phép điềuchỉnh khoảng cách phát hiện,sau một khoảng xác định.khoảng cách phát hiện có thểđiều chỉnh bởi người sử dụng

Ngoài ra để cảm biến siêu âm không phát hiện đối tượng dù chúng di chuyểnvào vùng hoạt động của cảm biến,người ta có thể tạo một lớp vỏ bằng chất liệu có khảnăng không phản xạ lại sóng âm thanh

Khi sóng siêu âm phát ra và thu về, cảm biến siêu âm, một cách gián tiếp cho tabiết vị trí các chướng ngại vật theo hướng quét của cảm biến Khi đó, dường như trênquãng đường đi từ cảm biến đến chướng ngại vật, sóng siêu âm không gặp bất cứ vậtcản nào, và đâu đó xung quanh vị trí mà thông số cảm biến ghi nhận được, có một

chướng ngại vật Và vì thế, cảm biến siêu âm có thể được mô hình hóa thành một hìnhquạt, trong đó các điểm ở giữa dường như không có chướng ngại vật, còn các điểmtrên biên thì dường như có chướng ngại vật nằm ở đâu đó

Bảng 2.1:Thông số kỹ thuật của cảm biến siêu âm vai trò cao SRF08

2.2.4 Khảo sát các cơ cấu chấp hành

Hệ thông xử lý nước thải của nhà máy xử dụng tổng số 46 động cơ Tổng công suấtlắp đặt 500KW/380V/50Hz Mức tiêu thụ dự tính 340KW/380v/50Hz Tất cả đềudùng nguồn xoay chiều 3Fa, 380V, 50Hz

Dưới đây là tên và thông số của từng động cơ, bơm nước

52M0

594M1

598MS1

894M1

898M1 :4 Moto khuấy trộn trong bể thông khí, công suất 75KW/1động cơ

Sơ đồ mạch động lực cho các motor và động cơ nói trên.

2 4 6

380VAC

L1 L2 L3

M 3~