Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển trạm xử lý nước thải trong các công trình xây dựng

Thiết kế hệ thống điều khiển cho trạm xử lý nước thải trong các công trình xây dựng. Tính cấp thiết của các hệ thống xử lý nước thải trong công trình và cách chế tạo hệ thống danh sách vật tư. Sơ đồ nguyên lý, lắp ráp.

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Như Bá Hà Nội, 12-2018 Chương 1: Tổng quan công nghệ xử lý nước thải [Pick the date] MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Giới thiệu chung nước thải sinh hoạt 1.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt 1.2.1 Điều hòa lưu lượng ổn định nồng độ nước thải 1.2.2 Xử lý nước thải phương pháp học Các loại song chắn rác 1.2.3 Xử lý nước thải phương pháp hóa học .7 1.2.4 Xử lý phương pháp hóa lý Chương 2: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG TRÌNH 13 2.1 Tổng quan nguyên lý làm việc hệ thống 13 2.2 Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải 15 2.3 Lựa chọn thiết bị điều khiển 16 2.3.1 Bộ điều khiển 16 2.3.3 Khối nguồn 19 2.4 Thiết kế hệ thống phần cứng 20 2.5 Thiết kế lưu đồ thuật toán PLC 29 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT .34 3.1 Chế tạo phần cứng 34 3.2 Kết thực nghiệm 36 3.3 Những hạn chế hướng phát triển đề tài 36 KẾT LUẬN 37 Chương 1: Tổng quan công nghệ xử lý nước thải [Pick the date] [Pick the date] Danh mục vẽ DANH MỤC BẢN VẼ Hình 1: Nguồn gốc nước thải sinh hoạt .2 Hình 2: Các loại song chắn rác Hình 3: Song chắn rác làm thủ công .4 Hình 4: Chu trình tuyển Hình Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí 10 Hình Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính kỵ khí……………………………………………………11 Hình 1: Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải cơng trình .13 Hình 2: Sơ đồ khối điều khiển cường độ sáng từ xa .15 Hình 3: Sơ đồ khối điều khiển cường độ sáng từ xa .17 Hình 4: Hệ thống cảm biến mức nước dạng điện cực 19 Hình 5: Khối nguồn ACDC 20 Hình 6: Sơ đồ nguyên lý mạch đo lường 20 Hình 7: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn DC24V 21 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý mạch lực cấp nguồn bơm 01 .21 Hình 9: Sơ đồ nguyên lý mạch lực cấp nguồn bơm 02 21 Hình 10: Sơ đồ điều khiển bơm bể gom 22 Hình 11: Sơ đồ điều khiển bơm bể điều hòa .23 Hình 13: Sơ đồ điều khiển bơm nước tuần hòa 24 Hình 14: Sơ đồ điều khiển bơm bùn tuần hoàn 25 Hình 15: Sơ đồ điều khiển bơm bùn thải 25 Hình 7: Sơ đồ điều khiển bơm nước khử trùng 26 Hình 8: Sơ đồ điều khiển thiết bị khử trùng .26 Hình 9: Sơ đồ điều khiển van điện từ .27 Danh mục vẽ [Pick the date] Hình 10: Sơ đồ điều khiển máy thổi khí .27 Hình 11: Sơ đồ cảm biến báo mức .28 Hình 12: Bảng kết nối đầu vào PLC 28 Hình 13: Bảng kết nối đầu PLC .29 Hình 2.22 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm bể gom 29 Hình 2.23 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm bể lắng sơ 30 Hình 2.24 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm bể điều hòa 30 Hình 2.25 Lưu đồ thuật tốn điều khiển máy khuấy chìm bể hiếu khí 31 Hình 2.26 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm bùn tuần hồn bể hiếu khí, bể lắng 31 Hình 2.27 Lưu đồ thuật toán điều khiển bơm bùn thải vào bể chứa bùn …………… 32 Hình 2.28 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm hóa chất ……………………… 32 Hình 1: Mặt ngồi tủ điều khiển hệ thống xử lý nước thải 34 Hình 2: Bên tủ điều khiển 35 [Pick the date] Mở đầu MỞ ĐẦU Dưới tốc độ thị hố gia tăng dân số, tài nguyên nước vùng lãnh thổ ngày chịu áp lực nhiều Việc gia tăng dân cư gây tác động tiêu cực tới mơi trường khơng có cá biện pháp xử lý chất thải phát sinh Trong đó, nước thải mộ vấn đề quan tâm Nước thải sinh hoạt từ khu dân cư chưa chất hữu cơ, vi sinh vật gây bện lơ lửng… Hàm lượng chất cao với lưu lượng lớn gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận (sông, hồ ) Đặc biệt nguồn tiếp nhận nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho người dân nguồn cần bảo vệ để không bị ảnh hưởng ảnh hưởng thấp chất gây nhiễm Vì việc xây dưng trạm xử lý nước thải trực tiếp cơng trình cần thiết đưa vào luật bảo vệ môi trường nước ta Hiện có nhiều đề tài tiến hành nghiên cứu xây dựng trạm xử lý nước thải cơng trình nhiên hệ thống điều khiển trạm xử lý nước thải chưa đề cập đến Từ nhu cầu thực tiễn trên, đề xuất đề tài:“Nghiên cứu hệ thống điều khiển trạm xử lý nước thải cơng trình xây dựng” làm chủ công nghệ nâng cao hiệu trình vận hành hệ thống Đề tài tơi gồm chương: Chương : Tổng quan công nghệ xử lý nước thải Chương : Thiết kế hệ thống điều khiển cho trạm xử lý nước thải Chương : Kết đề xuất Chương 1: Tổng quan công nghệ xử lý nước thải [Pick the date] Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Giới thiệu chung nước thải sinh hoạt Nước thải nước qua sử dụng cho mục đích: sinh hoạt, dịch vụ, tưới tiêu, sản xuất bị làm thay đổi thành phần tính chất ban đầu Nước thải sinh hoạt nước bị thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt người như: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Nước thải sinh hoạt gồm loại: - Nước đen: Nước thải có độ nhiễm bẩn cao chất tiết người từ toilet - Nước xám: Nước thải có độ nhiễm bẩn thấp so với nước đen, phát sinh từ hoạt động nhà bếp, tắm giặt, vệ sinh sàn… Hình 2: Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Đặc tính chung nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm chất cặn bã hữu cơ, chất hữu hòa tan (thơng qua tiêu BOD5/COD), chất dinh dưỡng (Nito, Phospho), vi trùng gây bệnh (E Coli) Các chất hữu có nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 58% tổng chất gồm: chất hữu thực vật (cặn bã thực vật, rau, quả, giấy…) chất hữu động vật (chất tiết người động vật, xác động vật…) Chương 1: Tổng quan công nghệ xử lý nước thải [Pick the date] Các chất vô nước thải chiếm 42% gồm: cát, đất sét, axit, bazơ vơ cơ, dầu khống… Trong nước thải có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, virut, nấm, rong tảo, trứng giun sán… Trong số dạng vi sinh vật có vi trùng gây bệnh: tả, lị, thương hàn… có khả gây thành dịch bệnh 1.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt 1.2.1 Điều hòa lưu lượng ổn định nồng độ nước thải Tùy thuộc vào tập quán sinh hoạt mức độ tiện nghi, mà lưu lượng thành phần tính chất nước thải nhà (chung cư/trung tâm thương mại …) khác nhau, nhìn chung thường dao động khơng ngày đêm Sự dao động lưu lượng nồng độ độ nước thải trở ngại lớn chế độ hoạt động mạng lưới hoạt động trạm xử lý Khi lưu lượng nồng độ thay đổi chế độ làm việc hệ thống xử lý nước thải (mạng lưới thoát nước trạm xử lý nước thải) ổn định Khi nồng độ lưu lượng đột ngột tăng lên, công trình xử lý hóa lý, hóa học làm việc muốn hoạt động tốt phải thay đổi lượng hóa chất thường xun Khi cơng trình xử lý hóa lý hoạt động hiệu nồng độ chất bẩn vào cơng trình xử lý sinh học đột ngột tăng lên gây sốc tải trọng vi sinh vật, gây chết VSV, làm cho cơng trình tác dụng Việc điều hòa lưu lượng ổn định nồng độ nước thải có ý nghĩa quan trọng đặc biệt trình xử lý hóa lý sinh học, nhằm làm giảm kích thước cơng trình xử lý, đơn giản hóa cơng nghệ xử lý tăng hiệu xử lý nước thải 1.2.2 Xử lý nước thải phương pháp học Song chắn rác Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác Tại đây, thành phần có kích thước lớn (rác) giẻ, rác, vỏ đồ hộp, cây, bao nilon, Chương 1: Tổng quan công nghệ xử lý nước thải [Pick the date] … giữ lại Nhờ tránh làm tắc bơm, đường ống kênh dẫn Đây bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn điều kiện làm việc thuận lợi cho hệ thống xử lý nước thải Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác phân thành loại thơ, trung bình mịn Song chắn rác thơ có khoảng cách từ 60 – 100 mm song chắn rác mịn có khoảng cách từ 10 đến 25 mm Theo hình dạng phân thành song chắn rác lưới chắn rác Song chắn rác đặt cố định di động Các loại song chắn rác CÁC LOẠI SONG CHẮN RÁC Song Chắn Rác Thô Song Chắn Rác Mịn Lưới Chắn Rác Hình 2: Các loại song chắn rác Song chắn rác làm kim loại, đặt cửa vào kênh dẫn, nghiêng góc 4560 làm thủ cơng nghiêng góc 75-85 làm máy Tiết diện song chắn tròn, vng hỗn hợp Song chắn tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhanh bị tắc vật giữ lại Do thơng dụng có tiết diện hỗn hợp, cạnh vng góc phía sau cạnh tròn phía trước hướng đối diện với dòng chảy Hình 3: Song chắn rác làm thủ công Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình RUN STOP FAUL Hình 12: Sơ đồ điều khiển máy khuấy anoxic STOP RUN FAUL Hình 13: Sơ đồ điều khiển bơm nước tuần hòa 24 Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình RUN STOP FAUL Hình 14: Sơ đồ điều khiển bơm bùn tuần hồn RUN STOP Hình 15: Sơ đồ điều khiển bơm bùn thải 25 FAUL Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình RUN STOP Hình 20: Sơ đồ điều khiển bơm nước khử trùng RUN STOP FAUL Hình 21: Sơ đồ điều khiển thiết bị khử trùng 26 FAUL Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải công trình OPEN CLOSE FAUL Hình 22: Sơ đồ điều khiển van điện từ RUN Hình 23: Sơ đồ điều khiển máy thổi khí 27 STOP Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình Báo m?c b? gom Báo c?n b? ði?u h?a Báo tràn b? ði?u h?a Báo không ð?y b? hi?u khí Hình 24: Sơ đồ cảm biến báo mức Hình 25: Bảng kết nối đầu vào PLC 28 Báo c?n b? kh? trùng Báo tràn b? kh? trùng Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình Hình 26: Bảng kết nối đầu PLC 2.5 Thiết kế lưu đồ thuật tốn PLC Hình 2.22 Lưu đồ thuật toán điều khiển bơm bể gom 29 Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình Hình 2.23 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm bể lắng sơ Hình 2.24 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm bể điều hòa 30 Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình Hình 2.25 Lưu đồ thuật tốn điều khiển máy khuấy chìm bể hiếu khí Hình 2.26 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm bùn tuần hồn bể hiếu khí, bể lắng 31 Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình Hình 2.27 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm bùn thải vào bể chứa bùn Hình 2.28 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm hóa chất 32 Chương 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình Kết luận: Như chương ta tiến hành xây dựng phần cứng hệ thống phần mềm cho PLC Bước tiến hành chế tạo thử nghiệm để kiểm nghiệm tính đắn hệ thống 33 Chương 3: Kết đề xuất Chương 3: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT Từ thiết kế xây dựng chương 2, tiến hành chế tạo thực tế hệ thống sau 3.1 Chế tạo phần cứng Hệ thống phần cứng cho điều khiển chế tạo ghép nối thành sản phẩm hoàn chỉnh: 34 Chương 3: Kết đề xuất Hình 3: Mặt tủ điều khiển hệ thống xử lý nước thải Hình 4: Bên tủ điều khiển 35 Chương 3: Kết đề xuất 3.2 Kết thực nghiệm Sau thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển cho trạm xử lý nước thải trình vận hành hệ thống hoạt động ổn định đảm bảo chất lượng nước đề 3.3 Những hạn chế hướng phát triển đề tài  Hạn chế Với thiết kế trên, số nhược điểm như: điều khiển bơm cách độc lập điều khiển thông qua rơle báo mức chưa có hệ thống đo lường kiểm sốt chất lượng nước vào … ,song thiết kế đáp ứng u cầu tốn cơng nghệ kỹ sư môi trường đặt  Hướng phát triển đề tài Bổ sung cảm biến đo chất lượng nước để nâng cao chất lượng hệ thống Xây dựng hệ thống giao diện giám sát kết nối máy tính cho hệ thống xử lý nước thải 36 Kết luận KẾT LUẬN Như vậy, thông qua trình thực đề tài:“ Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển trạm xử lý nước thải cơng trình xây dựng”, chúng tơi tiến hành xây dựng quy trình thiết kế hồn thiện cho hệ thống xử lý nước thải thực tế Đề tài đạt kết sau: - Tìm hiểu cơng nghệ xử lý nước thải cơng trình - Ứng dụng PLC để xây dựng hệ thống - Xây dựng đầy đủ quy trình để phân tích thiết kế hệ thống điều khiển cho trạm xử lý nước thải - Chế tạo thử nghiệm hệ thống áp dụng thực tế Tuy nhiên q trình thực đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót Vì thế, chúng tơi kính mong nhận lời nhận xét, đánh giá góp ý thầy bạn đồng nghiệp để khắc phục cải tiến vấn đề tồn tại, tạo tiền đề cho đời phiên hoàn thiện 37 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Đức Hạ (2006), “Xử lý nước thải đô thị”, NXB Khoa học kỹ thuật [2] Lâm Minh Triết (2008), “Xử lý nước thải đô thị công nghiệp” [3] QCVN14-2008/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt [4] Thuyết minh thiết kế thi công Nhà hỗn hợp chung cư Hợp Phú-Bắc Ninh ((2017) [5] Jean-Peter Ylen; (2001) "Measuring, modeling and controlling the pH value and the dynamic chemical state",Helsinki University of Technology Control Engineering Laboratory [6] CONTROL TECHNIQUE; (2000), “User Guide - Commander SE” [7] Mitsubishi; (20018), “Catalog FXG3U” 38 ... 2: Thiết kế điều khiển cho trạm xử lý nước thải cơng trình Chương 2: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CƠNG TRÌNH 2.1 Tổng quan ngun lý làm việc hệ thống 2.1.1 Công nghệ trạm. .. thải Chương : Thiết kế hệ thống điều khiển cho trạm xử lý nước thải Chương : Kết đề xuất Chương 1: Tổng quan công nghệ xử lý nước thải [Pick the date] Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC... tài: Nghiên cứu hệ thống điều khiển trạm xử lý nước thải cơng trình xây dựng làm chủ công nghệ nâng cao hiệu trình vận hành hệ thống Đề tài tơi gồm chương: Chương : Tổng quan công nghệ xử lý nước