4.3.1.1. Hệ thống các bể xử lý nƣớc thải
Hình 4.1:Sơ đồ chung của hệ thống Chú thích:
CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI 32
H_TG và L_TG: Các cảm biến báo mức nƣớc cao và thấp của bể trung gian.
H1 và L1: Các cảm biến mức cao và mức thấp của bể xử lý 1.
H2 và L2: Các cảm biến mức cao và mức thấp của bể xử lý 2.
DC_1 và DC_2: Các động cơ dùng để khuấy nƣớc bên trong bể.
Bơm 1-2 và bơm 2-1: Hai bơm dùng để bơm vi sinh qua lại giữa 2 bể xử lý.
Van bể 1và Van bể 2: Van dùng để quyết định bơm nƣớc qua bể xử lý 1 hoặc
bể xử lý 2.
Kích thƣớc các bể sẽ dựa vào lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình của nhà máy thải ra và thời gian cần thiết để xử lý hoàn tất các công đoạn xử lý của một bể xử lý nƣớc thải, từ đó có thể tính toán kích thƣớc và xây các bể trung gian và bể xử lý phù hợp.
Ở khâu bơm nƣớc từ bể trung gian qua hai bể xử lý, nhằm tiết kiệm chi phí thì đề tài chọn phƣơng án 1 bơm và 2 van thay cho phƣơng án dùng 2 bơm. Ở khâu cho 4 dung dịch bazơ, axit, chất phá bọt, chất tạo keo tụ thì đề tài dùng phƣơng án dùng 4 bình chứa lần lƣợt các dung dịch và hệ thống 8 van điều khiển thay cho phƣơng án dùng các máy bơm để bơm dung dịch vào bể.
Bảng 4.1: Các thiết bị sử dụng trong đề tài
Vị trí đặt Tên Số lƣợng Tác dụng
Bể trung gian
Bơm 1 Bơm nƣớc từ bể trung gian qua các bể xử lý
Van nƣớc 2 Quyết định bơm nƣớc qua bể xứ lý 1 hay 2
Bể xử lý 1
Motor khuấy 2 Khuấy nƣớc trong bể
Bơm bùn 1 Bơm bùn từ bể 2 qua bể 1
Van xả 1 Xả nƣớc ra bên ngoài sau khi xử lý xong
Cảm biến mức 2 Xác định mức nƣớc hiện tại trong bể
Bể xử lý 2
Motor khuấy 2 Khuấy nƣớc trong bể
Bơm bùn 1 Bơm bùn từ bể 1 qua bể 2
Van xả 1 Xả nƣớc ra bên ngoài sau khi xử lý xong
Bảng điều
khiển Nút nhấn và gạt 15 Điều khiển hoạt động hệ thống khi sử dụng chế độ bằng tay
Bảng PLC PLC S7-1200 và module 16 outputs 1 Điều khiển hệ thống tự động Bộ nguồn 12V và
24V 1 Cung cấp nguồn cho toàn hệ thống
CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI 34 Hình 4.2:Hình ảnh mô hình sau khi thi công
4.3.1.2. Thiết kế bảng điều khiển
Bảng điều khiển đƣợc dùng cho mục đích khi PLC xảy ra sự cố hoặc hƣ hỏng thì hệ thống vẫn có thể vận hành một cách liên tục nhờ vào ngƣời giám sát. Bảng điều khiển gồm có đèn báo, sơ đồ hệ thống xử lý và các nút nhấn để điều khiển.
Khi bể trung gian đầy, ngƣời vận hành quyết định bơm nƣớc thải qua bể xử lý 1 hoặc bể xử lý 2 bằng cách nhấn nút “van nƣớc 1” hoặc “van nƣớc 2”. Lúc này bơm sẽ đƣợc mở và van tƣơng ứng sẽ mở cho nƣớc đi qua. Khi bể xử lý đầy thì van và bơm sẽ tự động ngắt.
Theo quy trình xử lý, ngƣời vận hành lần lƣợt cho lƣợng hóa chất (tƣơng đối)
vào bể xử lý, đồng thời bật động cơ khuấy bên trong bể. Tiếp tục là sử dụngcác nút nhấn điều khiển bơm vi sinh qua lại giữa các bể ở quá trình xử lý sinh học.
Sau khi hoàn thành xong các giai đoạn xử lý nƣớc thải thì có thể xả nƣớc ra
môi trƣờng hoặc bể chứa khác bằng cách nhấn nút “Van xả”. Van để xả nƣớc sẽ tự động đóng lại khi phát hiện bể đã hết nƣớc
CHƢƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI 36 4.3.2. Thiết kế phần mềm cho PLC
Nhằm để kiểm soát quy trình vận hành chặt chẽ hơn thì quy trình vận hành đƣợc phân ra nhiều giai đoạn xử lý và các giai đoạn đều đƣợc lƣu trong “bộ nhớ có lƣu dữ liệu” của CPU. Việc này giúp xử lý sự cố mất nguồn đột ngột.
Các giai đoạn: (điều kiện là bể xử lý 1 hoặc bể xử lý 2 đã đầy)
Giai đoạn 0: Chờ nƣớc thải trong bể ổn định khi vừa bơm đầy (5s theo đề tài)
Giai đoạn 1: Bật động cơ khuấy nƣớc trong bể, đồng thời cho dung dịch Bazo và chất phá bọt vào (15s theo đề tài).
Giai đoạn 2: Chờ cho Bazo phản ứng. Thời gian chờ có lƣu trữ tránh trƣờng
hợp mất điện và có điện lại thì hệ thống vẫn chạy đúng.
Giai đoạn 3: Trong một khoảng thời gian nhất định (20s theo đề tài) nếu cảm
biến phát hiện mức pH chƣa đạt yêu cầu (trung hòa) thì sẽ cho dung dịch Axit vào.
Giai đoạn 4: Chờ Axit trung hòa (15s theo đề tài) và cho chất tạo keo tụ (15s
theo đề tài).
Giai đoạn 5: Tƣơng tự nhƣ giai đoạn 2. Chờ keo tụ tác dụng.
Giai đoạn 6 (Giai đoạn xử lý sinh học): Bơm bùn hoạt động (15s theo đề tài)
Giai đoạn 7: Chờ vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong nƣớc thải (1ph theo
đề tài)
Giai đoạn 8: Xả nƣớc ra ngoài môi trƣờng.
4.3.3. Thiết kế hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu– SCADA
Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu đƣợc thiết kế trên nền WinCC. Hệ thống cho phép ngƣời sử dụng có thể quan sát một cách trực quan từng giai đoạn xử lý thông qua màn hình máy tính, mặt khác có thể can thiệp vào quy trình và điều chỉnh các giai đoạn xử lý theo mong muốn.
Hình 4.4: Hình ảnh giao diện khi chạy runtime
CHƢƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ 38 Chƣơng 5: VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ
5.1. Vận hành hệ thống ở chế độ tự động 5.1.1. Trình tự vận hành 5.1.1. Trình tự vận hành
Xử lý trung hòa
Cho Bazo
Cho chất phá bọt
Cho axit đến khi pH 6.5 – 7.5 t Kết thúc t Hình 5.2: Sơ đồ trình tự quá trình xử lý trung hòa Xử lý vi sinh Bơm 1 phần vi sinh từ bể còn lại qua bể cần xử lý Kết thúc t Hình 5.3: Sơ đồ trình tự quá trình xử lý vi sinh 5.1.2. Đánh giá khả năng vận hành
Hệ thống vận hành đúng theo sơ đồ (Hình 5.1) và ổn định. Có khả năng xử lý sự cố mất điện đột ngột, PLC vẫn lƣu trữ các thông số đang xử lý khi có điện trở lại. Có thể điều chỉnh và thay đổi từng giai đoạn xử lý ở bất kì thời điểm nào nhƣng bắt buộc phải đăng nhập bằng quyền administrator nhằm tránh trƣờng hợp ngƣời không có phận sự điều khiển.
5.2. Vận hành hệ thống thông qua màn hình máy tính 5.2.1. Trình tự vận hành 5.2.1. Trình tự vận hành
Mặc định thì màn hình “RunScreen” sẽ mở ra, ở màn hình này ngƣời vận hành có thể dễ dàng theo dõi hoạt động đang diễn ra của hệ thống. Nếu có bất kì sự cố nào xảy ra thì ngƣời vận hành có thể dừng hệ thống hoặc điều khiển các thiết bị hoạt động độc lập với chế độ tự động. Hoặc có thể chuyển đến bất kì giai đoạn xử lý nào nếu cần thiết. Để làm điều đó trƣớc tiên ngƣời dùng phải vào màn hình “Set Up”và đăng nhập bằng cách bấm tổ hợp phím ctrl+L, hộp thoại đăng nhập sẽ hiện ra. Khi không sử dụng nữa có thể
CHƢƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ 40
thoát đăng nhập bằng cách nhấn tổ hợp phím ctrl+O hoặc hệ thống sẽ tự động thoát sau 10 phút kể từ lúc đăng nhập.
5.2.2. Đánh giá khả năng vận hành
Tất cả các thiết bị đều hoạt động và phản hồi tốt trên màn hình máy tính.
5.3. Vận hành hệ thống ở chế độ bằng tay trên bảng điều khiển 5.3.1. Trình tự vận hành 5.3.1. Trình tự vận hành
Dựa vào sơ đồ quy trình xử lý nƣớc thải (Hình 5.1) ngƣời vận hành điều khiển từng thiết bị phù hợp với từng giai đoạn xử lí hoặc có thể xử lí riêng lẻ một giai đoạn nào đó.
5.3.2. Đánh giá khả năng vận hành
Tất cả các thiết bị đều hoạt động đúng theo yêu cầu. Nƣớc thải vẫn đảm bảo đƣợc trung hòa khi hệ thống hoạt động ở chế độ điều khiển bằng tay nhờ vào bộ điều khiển PID500.
Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1. Kết luận
Các công việc đã thực hiện trong đề tài:
Qua đề tài các tác giả đã tìm hiểu các quy trình xử lý nƣớc thải và đề xuất quy
trình xử lý trên mô hình thật với các công đoạn xử lý nhƣ sau: xử lý trung hòa, xử lý keo tụ tạo bông, xử lý sinh học.
Các tác giả đã tìm hiểu về PLC S7-1200 và các cảm biến, thiết bị trong hệ thống
xử lý nƣớc thải và vận dụng chúng để hoàn thiện mô hình xử lý nƣớc thải.
Thông qua việc phân tích các quy trình xử lý nƣớc thải đã đề xuất mô hình xử lý
nƣớc thải.
Hoàn tất việc chế tạo mô hình xử lý nƣớc thải (chế tạo phần cơ khí, kết nối hệ thống điện, viết chƣơng trình điều khiển, viết chƣơng trình điều khiển giám sát hệ thống).
Qua vận hành thực tế có thể đánh giá mô hình vận hành ổn định, có khả năng xử
lý sự cố tốt.
Qua các công việc trên có thể rút ra một số kết luận nhƣ sau:
Hoàn toàn có thể sử dụng PLC S7-1200 để thực hiện hệ thống xử lý nƣớc thải đã đƣa ra vào thực tế. Nhƣng cần lƣu ý chọn dòng CPU có số lƣợng module mở rộng đủ để thực hiện.
Mô hình có thể dùng làm cơ sở để các bạn sinh viên nghiên cứu và hoàn thiện bổ sung để có thể đƣa ra thực tế hoặc trong việc làm đồ án tốt nghiệp.
6.2. Hƣớng phát triển
Mô hình cơ bản đã thực hiện đầy đủ các quy trình của một hệ thống xử lý nƣớc thải. Nhƣng trong thực tế còn nhiều vấn đề cần giải quyết:
Thiết kế phần xử lý rác ở nƣớc thải đầu vào.
Thiết kế phần tách bùn và hồi tiếp bùn hiệu quả.
Động cơ dùng để khuấy trong bể phải là loại động cơ có khả năng hoạt động
CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 42
Hệ thống còi báo và đèn báo khi có sự cố.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Ths.Lâm Vĩnh Sơn, Kỹ thuật xử lý nƣớc thải, Đại học kỹ thuật công nghệ Tp.HCM HUTECH.
[2] Lâm Minh Triết, Xử lý nƣớc thải sinh hoạt và công nghiệp, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà nội, 2002.
[3] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình công nghệ xử lý nƣớc thải, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2006.
[4] SIMATIC S7-1200 System Manual, Siemens Automation Systems.
[5] SIMATIC WinCC Professional V13 System Manual, Siemens Automation Systems.