a) Phao cảm biến mức nước
b) Máy bơm chìm
c) PLC S7-1200 (SLAVE-2)
Dùng CPU PLC 1214C AC/DC/Rly
d) Máy bơm định lượng
❖ Chức năng của máy bơm định lượng
Bơm định lượng là thiết bị dùng để bơm nước, hóa chất với thể tích và lưu lượng nhỏ. Ở các khâu cần bơm một lượng nước hoặc hóa chất có độ chính xác cao, với đúng thời gian đã điều chỉnh thường sử dụng bơm định lượng. Chúng ta có thể vận hành máy tự động hoặc bằng tay.
Bơm định lượng thường được dùng để bơm axit, kiềm, các chất nhớt cao, nhiệt độ cao,…. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y tế, xử lý nước thải.
Các sản phẩm bơm định lượng trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại khác nhau. Nhưng nhìn chung chúng có cấu tạo khá giống nhau và bao gồm các bộ phận như:
+ Thùng chứa hóa chất
+ Van 1 chiều
+ Dây dẫn
+ Máy phun
+ Hệ thống điều khiển
Mỗi bộ phận của bơm đều đóng những vai trò, nhiệm vụ quan trọng. Chúng kết hợp và tạo thành một hệ thống bơm hoàn chỉnh giúp bơm vận hành tốt và ổn định.
❖ Chọn bơm định lượng
Hình 3.5: Van điện từ 24V
Van điện từ có tên tiếng anh là Solenoid valve là loại van điều tiết lưu lượng chất lỏng hoặc chất khí đi qua chính nó. Bằng cách mở/đóng nhờ vào bộ điều khiển và nguồn điện được vận hành 24V, 220V hoặc 110V, không giống như các loại van điều khiển điện khác cơ chế hoạt động của van điện từ là ON/OFF hoàn toàn. Ở các hệ thống khí nén, hơi, dầu, gas, nước thì không thể thiếu thiết bị van điện từ…
Van điện từ được sử dụng ở bất cứ nơi nào lưu lượng chất lỏng phải được điều khiển tự động. Chúng ta đang sử dụng ngày càng nhiều và đa dạng. Sự đa dạng của các thiết kế khác nhau có sẵn cho phép một van được lựa chọn để phù hợp với ứng dụng.
❖ Cấu tạo van điện từ
Hình 3.6: Cấu tạo van điện từ
Tất cả các vật liệu được sử dụng trong việc xây dựng van đều được lựa chọn cẩn thận theo các loại ứng dụng khác nhau.
Thân van chất lỏng trung tính được làm bằng đồng và đồng thau. Đối với chất lỏng có nhiệt độ cao. Tất cả các bộ phận của bộ truyền động điện từ tiếp xúc với chất lỏng được làm bằng thép chống ăn mòn.
Van điện từ là thiết bị hoạt động điện cơ, được vận hành và điều chỉnh theo dòng điện thông qua các tác dụng của điện từ.
Sơ đồ cấu tạo cơ bản van điện từ gồm:
1. Thân van.
2. Môi chất.
3. Đường ống rỗng.
4. Vỏ ngoài cuộn hút: Để bảo vệ lõi cuộn dây điện.
5. Cuộn lõi điện hay cuộn dây từ.
6. Phần kết nối với cuộn dây điện bên ngoài.
7. Trục van làm kín.
8. Lò xo.
9. Khe hở để chất lỏng và khí đi qua.
❖ Nguyên lý hoạt động
Về cơ bản thì nguyên lý hoạt động của van điện từ hoạt động theo 1 nguyên lý chung như sau:
Có 1 cuộn điện, trong đó có 1 lõi sắt và 1 lò xo nén vào lõi sắt, trong khi đó, lõi sắt lại tý lên đầu 1 giăng cao su. Bình thường không có điện thì lò xo ép vào lõi sắt, van sẽ ở trạng thái đóng.
Nếu chúng ta tiếp điện, tức là dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh từ sẽ tác động làm lõi sắt ra, từ trường này có lực đủ mạnh để thắng được lò xo, lúc này van mở ra.
Hầu hết các van điện từ thường đóng được hoạt động theo nguyên lý trên. Nguyên lý hoạt động của các van điện từ thường mở cũng tương tự như thế.
Như vậy van điện từ là đơn vị điều khiển, khi được cấp điện hoặc khử năng lượng, sẽ tắt hoặc cho phép dòng chất lỏng. Cơ cấu chấp hành có dạng nam châm điện. Khi được cung cấp năng lượng một từ trường hình thành sẽ kéo phần ứng có trục quay chống lại lò xo. Khi được khử năng lượng, phần ứng có trục quay được đưa trở lại vị trí ban đầu.
❖ Ứng dụng của van điện từ, ưu điểm, nhược điểm
+ Ứng dụng
Van điện từ cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tự động hóa, với những ưu điểm vốn có của van điện từ ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong dân dụng và công nghiệp.
Trong các vườn cây theo kiểu công nghiệp chỉ cần kết hợp với một số thiết bị khác là có thể phun theo giờ, trong các nhà máy xử lý nước thải công nghiệp hay nhà máy sản xuất nước sinh hoạt.
Hình 3.7: Ứng dụng trong nhà máy
+ Ưu điểm
Ưu điểm cũng là vấn đề quan trọng nhất là loại van này có thời gian đóng mở rất nhanh gần như cùng một lúc với đóng cắt dòng điện.
Van hoạt động chính xác, có độ bền cơ học khá cao và có khả năng chống ăn mòn tốt và đặc biệt là an toàn cho người sử dụng.
Giá thành tương đối rẻ. Được ứng dụng rộng rãi.
Kích thướt nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt.
Vật liệu đa dạng: đồng, inox, nhựa do đó phù hợp với nhiều môi trường khác nhau.
+ Nhược điểm
Độ bền không quá cao so với dòng van điều khiển bằng mô tơ hay động cơ điện Lưu chất đi qua van bị ảnh hưởng lưu lượng, nên lưu lượng trước van lúc nào cũng lớn hơn sau van.
Van không duy trì thời gian cấp điện lâu được vì từ trường sinh ra sẽ làm nóng điện.
e) Máy khuấy
❖ Chức năng của máy khuấy
Máy khuấy chìm là thiết bị được sử dụng rộng rãi trong hệ thống xử lý nước thải, nó đóng vai trò quan trọng giúp khuấy trộn nước thải tạo một môi trường không gây lắng đọng, đồng nhất các thành phần có trong nước thải, từ đó tạo điều kiện thuận lợi để vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí hoặc hiếu khí phát triển.
Máy khuấy chìm trong hệ thống xử lý nước thải có chức năng sau:
+ Sử dụng trong bể điều hòa: khuấy trộn điều hòa lưu lượng nước thải, tạo sự ổn
định thành phần tính chất nước thải
+ Sử dụng trong bể kỵ khí (Anarobic): khuấy trộn đều tạo tiếp xúc tốt nhất giữa bùn
và nước thải từ đó tăng thời gian lưu nước trong bể kỵ khí, tăng hiệu quả quá trình kỵ khí
+ Sử dụng trong bể thiếu khí (Anoxic): đẩy nhanh quá trình khử Nitrat do tạo tiếp
xúc tốt giữa bùn thiếu khí và nước thải, từ đó khử Nitơ trong nước thải
+ Sử dụng trong bể hiếu khí (Arobic): Máy khuấy chìm kết hợp với máy sục khí làm
tăng hiệu quả tiếp xúc giữa vi sinh và oxy có trong nước, giảm góc chết trong bể hiếu khí, tăng thời gian lưu, tăng hiệu quả quá trình hiếu khí
Thông thường máy khuấy trộn chìm được sử dụng nhiều ở bể thiếu khí Anoxic để trộn đều giữa bùn và nước thải nhằm mục đích khử hàm lượng Nitơ.
❖ Chọn động cơ trong mô hình
Motor giảm tốc được định nghĩa là động cơ điện có tốc độ thấp, tốc độ đã giảm đi nhiều (có thể là 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10, 1/15,…) so với động cơ thông thường ở cùng công suất và số cực.
Hình 3.8: Động cơ giảm tốc DC 24V
❖ Cấu tạo của động cơ giảm tốc
Động cơ điện lại có cấu tạo gồm 2 phần chính đó là Stato và Roto. Cấu tạo của stato lại bao gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ trường quay còn Roto có dạng hình trụ đóng vai trò như một cuộn dây quấn trên lõi thép.
Còn hộp giảm tốc bên trong chứa bộ truyền động sử dụng bánh răng, trục vít… để làm giảm tốc độ vòng quay. Hộp này được dùng để giảm vận tốc góc, tăng momen xoắn và là bộ phận trung gian giữa động cơ điện với bộ phận làm việc của máy công tác. Đầu còn lại của hộp giảm tốc nối với tải.
❖ Nguyên lý hoạt động
Động cơ giảm tốc được hoạt động theo 1 nguyên lí như sau: khi chúng ta muốn số vòng quay của trục ra hộp số giảm tốc nhỏ, thì chúng ta chỉ tốn ít tổn phí lúc lắp thêm hộp số giảm tốc lên động cơ điện, mà có thể thay đổi số vòng quay trục ra một bí quyết
linh hoạt hơn phổ biến. Bên cạnh đó còn 1 nhân tố nữa là: moment xoắn, bạn khó chế tác 1 động cơ điện sở hữu số vòng quay và moment xoắn theo ý muốn. Và người ta gọi đây là tỉ số truyền, số vòng quay và moment xoắn tỉ lệ nghịch mang nhau.
❖ Chức năng và ứng dụng của động cơ giảm tốc
+ Chức năng
Chức năng của động cơ giảm tốc ấy là hãm, giảm tốc độ của vòng quay và đồ vật này là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, mang tỉ số truyền không đổi.
Việc hãm và giảm tốc độ của vòng quay và những vật dụng là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và được còn được tiêu dùng để kìm hãm véc tơ vận tốc tức thời góc và tăng mômen xoắn và là bộ máy trung gian ở giữa Motor giảm tốc và bộ phận khiến việc cúa máy công tác.
+ Ứng dụng động cơ giảm tốc
Hiện nay motor giảm tốc được sử dụng phổ biến, rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống sản xuất. Một số ví dụ cụ thể về ứng dụng của motor giảm tốc trong thực tế như :
• Sử dụng trong các thiết bị để khuấy hóa chất, trộn xi măng, khuấy bùn, trộn các
chất lỏng với nhau.
• Sử dụng trong các bể nước lớn phục vụ hoạt động sản xuất công nghiệp.
• Thiết bị gạt bùn trong hệ thống xử lý nước thải, sản xuất hóa chất.
• Trong lĩnh vực sản xuất băng tải, dây chuyền xi măng,…..
• Motor giảm tốc được gắn với nhông xích
• Motor giảm tốc nối phanh thủy lực.
• Ứng dụng trong các cần trục, máy xây dựng
❖ Cánh khuấy cho động cơ
Hình 3.9: Cánh khuấy chìm Các lưỡi dao được làm bằng PP chịu hóa chất
Cánh khuấy thẳng nhựa, dài 35cm, đường kính 7cm Sử dụng để khuấy trộn hoá chất, chất lỏng.
f) Máy sục khí-Oxy
❖ Chức năng của máy sục-sục khí Oxy
Máy thổi khí là một thiết bị được ứng dụng để tạo ra oxy và khuếch tán đồng đều trên bề mặt, cung cấp đủ lượng không khí cần thiết cho các sinh vật sinh trưởng. Cung cấp lượng khí lớn cho bể nước thải của nhà máy thoát nước thải, công trình xử lý rác và máy bơm công nghiệp.
❖ Lợi ích của máy thổi khí trong xử lý nước thải
Máy thổi khí-sục oxy là 1 tác nhân rất cần thiết trong hệ thống xử lý nước thải và đem lại những lợi ích cụ thể như sau:
+ Trong bể hiếu khí, máy bơm thổi khí-sục khí có tác dụng điều hòa, ổn định môi
trường trong bể đồng thời cung ứng khí oxi cho những sinh vật yếm khí để giai đoạn phân hủy các chất hữu cơ xảy ra nhanh hơn
+ Tăng cường lượng khí oxy hòa tan để đẩy nhanh quá trình oxi hóa chất bẩn hữu cơ
có trong nước.
+ Giúp cho nước thải được hòa trộn đồng đều với bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi
sinh vật phát triển và tiếp xúc với các cơ chất cần được xử lý.
+ Tránh các vấn đề yếm khí, thiếu khí diễn ra sẽ sinh ra các khí gây ức chế quá trình
phát triển của vi sinh vật hiếu khí.
+ Giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và đảm bảo oxy dùng cho quá trình oxy
hóa các chất hữu cơ.
+ Sục khí bể điều hòa với mục đích xáo trộn nước và chống lắng cặn hữu cơ trong
bể gây phân hủy kị khí gây ra mùi hôi.
+ Thổi khí cho bể xử lý sinh hoạt đối với phương pháp hiếu khí, mục đích cung cấp
oxy liên tục để tạo nên phản ứng oxy hóa sinh hóa và phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thường có thêm đĩa tán khí EDI, có nhiệm vụ tán đều khí oxy một cách liên tục.
❖ Tính toán lượng khí cần thiết cho bể
Trong bất kỳ công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí thì lượng oxy cần thiết cho vi khuẩn để thực hiện quá trình oxy hóa như sau:
Lượng oxy cần thiết = Lượng oxy hóa ngoại bào các chất hữu cơ + Lượng oxy để vi khuẩn thực hiện nitrat hóa + Lượng oxy hóa nội bào các chất hữu cơ.
Trong thực tế, để oxy hóa hoàn toàn 1 kg BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) thì cần từ 1,5 đến 1,8 kg O2 (phụ thuộc vào đặc điểm hệ thống cấp và phân phối khí):
Trong đó: Hs: là độ ngập của thiết bị phân tán nước trong không khí Bảng 3.1: Bảng tra lượng khí cho cấp khí
Hs (m) 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 3 4 5 6
+ Đối với bể Aeroten (bể hiếu khí), cường độ thổi khí nhỏ nhất (Imin) phụ thuộc vào độ sâu của hệ thống phân phối khí. Việc xác định Imin được tính theo TCXDVN 51:2006
+ Để không phá cấu trúc của bùn hoạt tính trong bể Aeroten (Bể hiểu khí) thì Imin ≤
100 m3/m2.h
+ Đối với quá trình làm thoáng sơ bộ và đông tụ sinh học trước khi lắng. Lượng
không khí được chọn là 0,5 m3 khí/m3 nước thải. Thời gian làm thoáng từ 15 – 20 phút
+ Đối với bể tuyển nổi, cường độ cấp khí là 40 – 50 m3/m2 mặt đáy bể trong 1 giờ
+ Đối với bể lắng cát thổi khí, cường độ cấp khí là 3 – 5 m3/m2 mặt bể trong 1 giờ
+ Đối với quá trình làm giàu oxy cho sông hồ, để khắc phục hiện tượng phân tầng và
oxy hóa sinh hóa chất hữu cơ trong nguồn nước bị ô nhiễm bởi nước thải đô thị, lượng không khí cần cấp là 0,1 – 0,6 m3/1m3 nước nguồn.
❖ Chọn máy sục khí cho mô hình
Hình 3.10: Máy sủi-sục khí Oxy
Máy sủi-sục khí Oxy là thiết bị chuyên sử dụng, sử dụng điện nhằm tạo ra lượng khí Oxy, đáp ứng các nhu cầu, mục đích sử dụng của người.
Những loại máy có công suất thấp, thiết kế nhỏ gọn.
❖ Cấu tạo của máy sủi khí Oxy
Máy sủi khí này thường có công suất thấp thế nên đa số sản phẩm của dòng này đều được thiết kế liền trục, trong đó nổi bật nhất là kiểu máy sủi khí con sò. Máy sủi khí này được thiết kế liền động cơ. Cả 2 bộ phận này đều được thiết kế với nhau giúp cho máy khả nhỏ, dễ di chuyển, lắp đặt.
Đầu sục khí là bộ phận trực tiếp tạo ra lượng khí Oxy, do đó bộ phận này rất quan trọng, ảnh hưởng lớn đến chất lượng khí thoát ra. Kết hợp đầu sủi khí là động cơ. Do đây là máy sục khí liên tục, động cơ kết hợp với đầu sủi khí trên 1 trục và tạo thành khối thống nhất.
Kiểu thiết kế này giúp cho máy thổi khí có kích thướt nhỏ gọn, dễ di chuyển, lắp đặt và sử dụng. Cùng với động cơ thường có công suất nhỏ nên cũng không tạo ra tiếng ồn lớn, không ảnh hưởng quá nhiều đến người dùng và người xung quanh.
+ Phải kết nối máy sủi khí với nguồn điện thiết kế (24V)
+ Không nên lắp máy ở những nơi ẩm thấp, những nơi có nguy cơ ngập. Vì máy sủi
khí chỉ có thể hoạt động trên cạn, ngập nước sẽ bị hỏng
+ Cần che đậy để máy sủi khí không bị tác động trực tiếp từ các yếu tố thời tiết như
mưa, nắng
+ Nên thường xuyên kiểm tra, bảo trì, bảo dưỡng để máy sủi khí hoạt động tốt