Kỹ thuật
1 MỤC LỤC Lời mở đầu 3 CHƢƠNG 1. . 4 HỆ THỐNG CHỨA NƢỚC THẢI. . 4 1.1. TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI Ở VIỆT NAM. . 4 1.2. MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI ĐANG ĐƢỢC SỬ DỤNG . 6 1.2.1 Xử lý nƣớc thải sinh hoạt . 6 1.2.2 Xử lý nƣớc thải công nghiệp 7 1.3. CÁC CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ NƢỚC THẢI GIA DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP 8 1.3.1. Điều lƣu và trung hòa. 9 1.3.3 Tuyến nổi . 12 1.3.5. Xử lý cấp 3 14 1.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC ( VI SINH BÙN HOẠT TÍNH) . 16 1.4.1. Phƣơng án công nghệ 16 1.4.2. Trình tự tính toán 17 1.4.2.1 Tính bể aerotank . 17 1.4.2.2 Tính toán nhu cầu cấp ôxy 18 1.4.2.3 Tính độ sinh trƣởng của bùn ( tuổi của bùn) . 19 1.4.2.4 Tính thiết bị lắng. 19 1.4.2.5 Đặt vấn đề . 21 CHƢƠNG 2. . 22 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN LÔGIC . 22 2.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN . 22 2.1.1 Khái niệm về logic trạng thái: 22 2.1.2 Các hàm cơ bản của đại số logic và các tính chất cơ bản của chúng: 23 2.1.2.1 Hàm logic một biến: . 23 2.1.2.2 Hàm logic hai biến y = f(x1,x2) 23 2.1.2.3 Định lý -tính chất -hệ số cơ bản của đại số logic 25 2.1.2.4 Các phƣơng pháp biểu diễn hàm logic : 27 2.1.2.5 Phƣơng pháp biểu diễn bằng bảng Karnaugh: . 29 2.1.2.6 Phƣơng pháp tối thiểu hoá hàm logic : 29 2.2 MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH TRÌNH TỰ . 33 2.2.1 Mô hình toán của mạch tổ hợp 33 2 2.2.2 Phân tích mạch tổ hợp 34 2.2.3. Tổng hợp mạch tổ hợp 35 2.2.4. Một số mạch tổ hợp thƣờng gặp trong hệ thống là : . 36 2.2.5. Khái niệm về mạch trình tự (hay mạch dãy) _ sequential circuits 36 2.2.6 một số phần tử mạch trình tự . 38 2.2.6.1 Rơle thời gian . 38 2.2.6.2.Các mạch lật 39 2.2.7. Phƣơng pháp mô tả mạch trình tự . 40 2.2.7.1 Phƣơng pháp bảng chuyển trạng thái : . 40 2.2.7.2. Phƣơng pháp hình đồ trạng thái : . 42 2.3 BÀI TOÁN LOGIC VÀ CÁC BƢỚC GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN LOGIC . 44 2.3.1 Bài toán logic . 44 2.3.2 Các bƣớc giải quyết bài toán logic 44 CHƢƠNG 3. . 47 GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN LOGIC THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC . 47 3.1 Giải quyết bài toán logic: 47 3.1.1 Sơ đồ dạng đồ họa và cây sơ đồ thuật toán của bài toán: 47 3.1.1.1 Sơ đồ dạng đồ họa: . 47 3.1.1.2 Cây sơ đồ thuật toán: 47 3.1.2 Xác định ma trận MI 48 3.1.3 Rút gọn ma trận MI đƣợc ma trận MII 49 3.1.4 Xác định biến trung gian: 49 3.1.5 Xác định hàm điều khiển: 49 3.1.6 Mạch điều khiển: . 51 3.2 Các phần tử của mạch động lực 52 3.2.1 Bơm 52 3.2.1.1 Khái niệm chung về bơm 52 3.2.1.2 Điều chỉnh năng suất của máy bơm 54 3.3 Mạch động lực: . 62 3 Lời mở đầu Trong công cuộc phát triển xây dựng đất nƣớc không thể thiếu đi sự đóng góp to lớn của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành công nghiệp với mọi dây truyền sản xuất đều sử dụng sự đa dạnh của linh kiện điện tử số, các thiết bị điều khiển tự động và bán tự động. Các công nghệ cũ dần đƣợc thay thế bằng các thiết bị hiện đại đi kèm các công nghệ hiện đại. Thiết bị tiên tiến với hệ thông điều khiển lập trình điều khiển, hệ thống lập trình điều khiển, vi xử lý, PLC, điều khiển lôgic . Đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đang phát triển và hiện đại. Các nghành kĩ thuật trong các trƣờng Đại học, Cao đẳng, trung cấp đã sơm đƣa các kiến thức khoa học và các thiêt bị hiện đại vào giảng dạy. Để giúp cho sinh viên có cách nhìn cụ thể về các hệ thống, dây truyền tự động đƣợc lập trình điều khiển tự động. Em đã thực hiện đề tài : “ Lập trình điều khiển lôgic cho hệ thống xả tràn bể chứa nước thải tự động”. Dƣới sự chỉ bảo của thầy giáo, thạc sĩ Nguyễn Đức Minh đến nay đồ án của em đã hoàn thành, em xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tâm chỉ bảo. Em xin chân thành cảm ơn ! 4 CHƢƠNG 1. HỆ THỐNG CHỨA NƢỚC THẢI. 1.1. TÌNH HÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI Ở VIỆT NAM. Ô nhiễm môi do nƣớc thải gây ra đƣợc các chuyên gia môi trƣờng đánh giá đang ở mức quá nghiêm trọng, thực trạng này đã đƣợc thể hiện trong các báo cáo của Bộ tài nguyên và Môi trƣờng, của Ủy ban bảo vệ môi trƣờng lƣu vực: sông Cầu, sông Đáy, sông Nhuệ và sông Đồng Nai, báo cáo của các sở tài nguyên môi trƣờng của các tỉnh, thành phố trong cả nƣớc và từ thực tế quan sát đƣợc ở các sông hồ nội thành của các thành phố Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh… Tại một số thành phố lớn, thị trấn và thị xã chỉ một số khu vực dân cƣ có hệ thống cống rãnh thải nƣớc thải sinh hoạt hàng ngày song hệ thống này thƣờng đƣợc dùng chung với hệ thống thoát nƣớc mƣa thải trực tiếp ra môi trƣờng tự nhiên hoặc ao hồ hoặc sông suối hoặc thải ra biển. Hầu nhƣ không có hệ thống thu gom và trạm xử lý nƣớc thải riêng biệt. Số liệu thống kê mới đây cho thấy, trung bình một ngày có 41% là nƣớc thải sinh hoạt, 57% là nƣớc thải công nghiệp, 2% là nƣớc thải bệnh viện. Chỉ có 4% nƣớc thải đƣợc xử lý. Phần lớn nƣớc thải không đƣợc xử lý đổ vào các sông hồ gây ô nhiễm các sông và các khu vực dân cƣ dọc theo sông. Hầu nhƣ các thành phố lớn nhƣ Hà Nội, Hồ Chí Minh, Hải phòng, Huế, Đà Nẵng, Hải Dƣơng… nƣớc thải sinh hoạt không đƣợc xử lý độ ô nhiễm nguồn nƣớc nơi tiếp nhận nƣớc thải đều ô nhiễm quá mức cho phép, các thông số chất lơ lửng (SS), BOD; Nhu cầu oxy hóa học (COD); oxy hòa tan (DO) đều vƣợt từ 5–10 lần, thậm chi là 20 lần tiêu chuẩn cho phép. Tại các vùng nông thôn, các cụm dân cƣ tình hình vế sinh môi trƣờng còn đáng lo ngại hơn. Phần lớn các gia đình đều thải nƣớc thải sinh hoạt trực tiếp ra môi trƣờng tự nhiên. 5 Về tình trạng ô nhiễm nƣớc ở nông thôn và khu vực sản xuất nông nghiệp, hiện nay Việt Nam co gần 75% dân số đang sinh sống ở nông thôn là nơi cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của cảu con ngƣời và gia súc không đƣợc xử lý hoặc thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, làm cho tình trạng ô nhiễm nguồn nƣớc về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao. Theo báo cáo của Bộ nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số vi khuẩn E.coliform trung bình biến đổi từ 1500-3500MNP/100ml ở các vùng ven sông, tăng tới 3800-12500MNP/100ml ở các kênh tƣới tiêu. Việc thu gom và xử lý nƣớc thải tập trung còn bất cập và hạn chế. Công tác xử lý nƣớc thải chƣa đƣợc đẩy mạnh, tại một số đô thị cũng có xây dựng một số trạm xử lý nƣớc thải cục bộ cho các bệnh viện nhƣ ( Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh…) nhƣng do nhiều nguyên nhân nhƣ thiết kế, vận hành, bảo dƣỡng, không có kinh phí mà nhiều trạm xử lý sau một thời gian ngắn hoạt động đã xuonngs cấp và ngừng hoạt động. Do đó, các kế hoạch đầu tƣ cho các dự án xây dựng các trung tâm xử lý nƣớc thải sinh hoạt ở cuối nguồn phải đi đôi với việc hoàn chỉnh việc xây dựng lại hệ thống thoát nƣớc thải để thu gom và dẫn chúng đến các trung tâm xử lý.…. Các giải pháp công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt ở Việt Nam đã đƣợc nhiều tổ chức khoa học và doanh nghiệp trong cả nƣớc đề xuất thử nghiệm trong nhiều năm qua, hầu hết các giải pháp này đƣợc thiết kế và chế tạo trong nƣớc, chất lƣợng thiết kế chƣa hoàn chỉnh, công nghệ chế tạo chƣa đạt hiệu quả cao… Vì vậy, không đƣa ra đƣợc kết quả xử lý nhƣ mong muốn, hoặc chỉ sau một thời gian hoạt động ngắn các hệ thống xử lý này đã bị trục trặc. 6 1.2. MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI ĐANG ĐƢỢC SỬ DỤNG 1.2.1 Xử lý nƣớc thải sinh hoạt Đề cập tới giải pháp để cải thiện môi trƣờng hiệu quả Việt Nam nên quan tâm đến hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt tại nguồn (Johkasou) đã đƣợc Nhật Bản ứng dụng rộng rãi trong toàn xã hội từ hơn 60 năm qua. Bởi theo một số chuyên gia thì thực trạng của Việt Nam tƣơng đối giống với Nhật Bản những năm đó nên việc áp dụng hệ thống Johkasou ở Việt Nam lúc này là rất phù hợp và thuận lợi. Đƣợc biết, thiết bị Johkasou gồm phần vỏ đƣợc chế tạo bằng vật liệu Dicyclopentadiene – Polymer hoặc nhựa Coposite kết hợp sợi hóa học, một máy bơm và 5 bể lọc khí, 2 bể lọc màng sinh học – vi sinh hiếm khí và một bể trữ nƣớc đã qua xử lý, có khoang khử trùng bằng clo…Hệ thống thiết bị này đƣợc thiết kế gọn nhẹ, tối ƣu nhằm đem lại cho chúng ta sự đơn giản trong lắp đặt và sử dụng. Bên cạnh đó còn có hãng MCTECH cung cấp các giải pháp xử lý nƣớc thải tiên tiến cho các khu đô thị, nƣớc thải sản xuất, các trung tâm thƣơng mại. Nƣớc sau xử lý có thể sử dụng để cung cấp làm nƣớc tƣới cây cho các công viên, khu vực công cộng, sân golf và trồng rau. Thực hiện các dự án theo hình thức chìa khóa trao tay BOT cho các thành phố với kích thƣớc phù hợp và thiết kế nhỏ gọn. MCTECH cung cấp các hệ thống xử lý, lọc sáng tạo để đáp ứng các tiêu môi trƣờng. Hệ thống tái chế nƣớc thải nhỏ gọn đƣợc lắp đặt trong các khách sạn, cung cấp xử lý nƣớc thải hoàn chỉnh cho tất cả - nhà bếp, toilet, phòng tắm và giặt là. Xử lý nƣớc thải tái sử dụng để tƣới tiêu cho các vƣờn hoa, khuôn viên. Dành cho các đối tƣợng : - Khu chung cƣ trung bình và nhỏ - Khách sạn, khu resort, - Bệnh viện - Trung tâm thƣơng mại… 7 Hình 1.1 Nhà máy xử lý nƣớc thải thành phố 1.2.2 Xử lý nƣớc thải công nghiệp Trong các nghành công nghiệp nhƣ : - Vi điện tử và ngành công nghiệp bán dẫn - Công nghệ sinh học - Dƣợc phẩm Công nghiệp - Nhà máy bia và nhà máy nƣớc uống có ga - Các ngành công nghiệp chăn nuôi - Các nhà máy đƣờng và nhà máy dầu - Rau và nhà máy đóng hộp trái cây - Nhà máy lọc dầu - Hóa chất công nghiệp - Các ngành công nghiệp thép. MCTECH thiết kế và sản xuất các hệ thống lọc cho công nghiệp ứng dụng đặc biệt nhƣ: lọc các chất lỏng có độ pH thấp và cao, tùy theo tải trọng của chất rắn lơ lửng. Các giải pháp cung cấp bởi MCTECH là duy nhất và 8 thích hợp nhất, sử dụng vật liệu xây dựng đặc biệt có khả năng kháng các chất lỏng. Gồm có các công nghệ xử lý: Sàng lọc cơ học Xử lý sinh học Phản ứng màng sinh học Xử lý bằng hóa chất Trao đổi ion Lọc Xử lý bùn. Đối với một số quy trình công nghiệp, nơi nƣớc thải có thể tái chế, cung cấp hệ thống xử lý nƣớc thải tái sử dụng theo một chu trình khép kín, hệ thống đƣợc thiết kế để tái chế nƣớc thải và liên tục tái sử dụng lại đảm bảo nƣớc có chất lƣợng nhƣ nguồn nƣớc cấp ban đầu, do đó giải quyết đƣợc bài toán cả về kinh tế và vấn đề môi trƣờng. 1.3. CÁC CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ NƢỚC THẢI GIA DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Nƣớc thải từ các hoạt động khác nhau của con ngƣời (sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp) không còn đƣợc thải thẳng ra môi trƣờng mà phải qua xử lý. Việc xử lý bao gồm một chuỗi các quá trình lý học, hóa học và sinh học. Các quá trình này nhằm thúc đẩy việc xử lý, cải thiện chất lƣợng nƣớc thải sau xử lý để có thể sử dụng lại chúng hoặc thải ra môi trƣờng với các ảnh hƣởng nhỏ nhất. Việc xử lý đƣợc tiến hành qua các công đoạn sau: Điều lƣu và trung hòa Keo tụ, tạo bông cặn và kết tủa Tuyển nổi Xử lý sinh học hiếu khí Lắng 9 Xử lý cấp 3 (Lọc, hấp phụ, trao đổi ion) 1.3.1. Điều lƣu và trung hòa. Hình 1.2: Bể điều lƣu Điều lƣu là quá trình giảm thiểu hoặc kiểm soát các biến động về đặc tính của nƣớc thải nhằm tạo điều kiện tối ƣu cho các quá trình xử lý kế tiếp. Quá trình điều lƣu đƣợc tiến hành bằng cách trữ nƣớc thải lại trong một bể lớn, sau đó bơm định lƣợng chúng vào các bể xử lý kế tiếp. Quá trình điều lƣu đƣợc sử dụng để: Điều chỉnh sự biến thiên về lƣu lƣợng của nƣớc thải theo từng giờ trong ngày. Tránh sự biến động về hàm lƣợng chất hữu cơ làm ảnh hƣởng đến hoạt động của vi khuẩn trong các bể xử lý sinh học. Kiểm soát pH của nƣớc thải để tạo điều kiện tối ƣu cho các quá trình sinh học, hóa học sau đó. Khả năng chứa của bể điều lƣu cũng góp phần giảm thiểu các tác động đến môi trƣờng do lƣu lƣợng thải đƣợc duy trì ở một mức độ ổn định. Bể điều lƣu còn là nơi cố định các độc chất đối với quá trình xử lý sinh học làm cho hiệu suất của quá trình này tốt hơn. 10 Hình 1.3: Bể trung hòa Nƣớc thải thƣờng có pH không thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học hoặc thải ra môi trƣờng, do đó nó cần phải đƣợc trung hòa. Có nhiều cách để tiến hành quá trình trung hòa: Trộn lẫn nƣớc thải có pH acid và nƣớc thải có pH bazơ. Bằng cách trộn lẫn hai loại nƣớc thải có pH khác nhau, chúng ta có thể đạt đƣợc mục đích trung hòa. Quá trình này đòi hỏi bể điều lƣu đủ lớn để chứa nƣớc thải. Trung hòa nƣớc thải acid: ngƣời ta thƣờng cho nƣớc thải có pH acid chảy qua một lớp đá vôi để trung hoà; hoặc cho dung dịch vôi vào nƣớc thải, sau đó vôi đƣợc tách ra bằng quá trình lắng. Trung hòa nƣớc thải kiềm: bằng các acid mạnh (lƣu ý đến tính kinh tế). CO2 cũng có thể dùng để trung hòa nƣớc thải kiềm, khi sục CO2 vào nƣớc thải, nó tạo thành acid carbonic và trung hòa với nƣớc thải. . đại. Thiết bị tiên tiến với hệ thông điều khiển lập trình điều khiển, hệ thống lập trình điều khiển, vi xử lý, PLC, điều khiển lôgic . Đƣợc ứng dụng rộng. giúp cho sinh viên có cách nhìn cụ thể về các hệ thống, dây truyền tự động đƣợc lập trình điều khiển tự động. Em đã thực hiện đề tài : “ Lập trình điều khiển