- - LUẬN VĂN Đề Tài: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA XỬ LÝ NƯỚC THẢI MỤC LỤC HỆ THỐNG TỰĐỘNG HOÁ XỬ LÝ NƯỚC THẢI I KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI.5 Khảo sát đánh giá trình độ cơng nghệ xử lý nước thải .5 Khả áp dụng tựđộng hoá xử lý nước thải nhà máy bia II.NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰĐỘNG HOÁ XỬ LÝ NƯỚC THẢI .10 Mục đích áp dụng tựđộng hố xử lý nước thải 10 Yêu cầu sở xây dựng hệ thống tựđộng hoá .10 Thiết kế chức hệ thống tựđộng hoá xử lý nước thải .12 Lưu đồ hoạt động hệ thống tựđộng hoá xử lý nước thải .19 Lựa chọn công nghệ thiết kế mơ hình hệ thống tựđộng hố 30 Giới thiệu thiết bị hệ thống tựđộng hoá .35 Thiết kế phần mềm SCADA (Superviser Control And Data Aquisision) cho hệthống TĐH 42 III.PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ ÁP DỤNG TỰĐỘNG HỐ XỬ LÝ NƯỚC THẢI51 Tính ưu việt tựđộng hoá mặt kinh tế - kỹ thuật 51 Các số hiệu kinh tế tựđộng hoá 51 IV.PHỤ LỤC .55 Sơđồ hệ thống điện - tựđộng hoá 55 Mã chương trình điều khiển PLC 55 V.TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ SỬ DỤNG 65 Quy định từ viết tắt tài liệu Từ viết tắt XLNT HTXLNT HTTĐH ĐK CB BĐ SC P DP SP D M B FL LV FI Viết đầy đủ Xử lý nước thải Hệ thống xử lý nước thải Hệ thống tựđộng hoá Điều khiển Cảnh báo Báo động Sự cố Pump (bơm) Dosing Pump (bơm định lượng) Sludge Pump (bơm bùn) Decanter (máy ép bùn) Motor Blower (máy thổi khí) Flow (lưu lượng) Level (mức nước) Frequency Inverter (Biến tần) TỔNG QUAN VỀ TỰĐỘNG HOÁ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRÊN THẾ GIỚI Cùng với phát triển sản xuất công nghiệp, xử lý nước thải công nghiệp vấn đề vô quan trọng, bảo đảm cho mơi trường sống đồng thời góp phần vào phát triển bền vững kinh tế quốc gia giới Tại nhiều nước có công nghiệp phát triển cao Nhật, Mỹ, Anh, Pháp, hệ thống xử lý nước thải công nghiệp nghiên cứu đưa vào ứng dụng từ lâu, đặc biệt thành tựu tiên tiến lĩnh vực tựđộng hoá áp dụng đem lại hiệu kỹ thuật, kinh tế xã hội vô to lớn Nhiều hãng đầu lĩnh vực USFilter, Aquatec Maxcon, Hunter Water Corporation (HWC), Global Industries.Inc đưa giải pháp công nghệ xử lý nước thải đại Những công nghệ tựđộng hố cơng ty hàng đầu giới nhưSIEMENS, AB, YOKOGAWA, sử dụng rộng rãi cơng trình xử lý nước thải Có thể nói trình độ tựđộng hố xử lý nước thải đạt mức cao, tất công việc giám sát, điều khiển thực Trung tâm, người vận hành hỗ trợbởi công cụđơn giản, dễ sử dụng giao diện đồ hoạ PC, điều khiển kích chuột, góp phần nâng hiệu cho cơng việc quản lý điều hành dây chuyền cơng nghệ Ngồi với phát triển công nghệ thông tin viễn thông, khoảng cách không gian thời gian rút ngắn, cho phép người vân hành có thểđiều khiển từ cách xa hàng ngàn km với máy tính PC nhận thơng tin hệ thống thơng qua SMS Hơn thế, hệ thống tựđộng hố xử lý nước thải cịn tích hợp với hệ thống điều hành cấp độđiều khiển cao cấp điều hành sản xuất (manufacturing execution: workflow, order tracking, resources), cấp xí nghiệp (enterprise:Production planning, orders, purchase) cấp quản trị (administration:Planning, Statistics, Finances) nhằm nâng cao mức tựđộng hoá tối ưu hố q trình sản xuất Ngồi ra, lĩnh vực điều khiển có nhiều lý thuyết điều khiển đại áp dụng nhưđiều khiển mờ, mạng nơ-ron, điều khiển dự báo trước (predicted control), điều khiển lai ghép (hybrid control), ứng dụng xử lý nước thải để nâng cao chất lượng điều khiển hiệu suất công đoạn xử lý Lý thuyết hệ chuyên gia áp dụng mở khả tựđộng hố hồn tồn cho xử lý nước thải[3] I KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Khảo sát đánh giá trình độ cơng nghệ xử lý nước thải Khảo sát công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia gồm nhiều cơng đoạn thể nhưtrên Hình Hoạt động hệ thống sau: Nước thải từ nhà máy thu gom vào hố bơm Từ hố bơm P1 bơm nước qua song chắn rác Đây bước xử lý sơ Mục đích q trình khử tất tạp vật gây sựcố trình vận hành hệ thống xử lý nước thải làm tắc máy bơm, đường ống kênh dẫn Đây bước quan trọng đảm bảo an toàn điều kiện làm việc thuận lợi cho hệthống Rác tựđộng vào thùng chứa cách xối nước liên tục cào thủ công Sau song chắn rác, nước tự chảy vào bể cân Bể có tác dụng điều hồ lưu lượng để trì dịng thải vào gần không đổi cho công đoạn sau, khắc phục vấn đềvận hành dao động lưu lượng nước thải gây nâng cao hiệu suất trình ởcuối dây chuyền xử lý Nhiệt độ nước đo thủ công theo chu kỳ thời điểm tuỳ thuộc vào kỹ sư vận hành Máy bơm P2 bơm nước từ bể cân vào bể trung hoà ổn định lưu lượng.[5] Nước thải chứa axít vơ kiềm cần trung hoà đưa pH khoảng 7±0.2 trước sử dụng cho công đoạn xử lý Trung hoà nước thải thực cách bổsung tác nhân hố học Trong q trình trung hồ, lượng bùn cặn tạo thành Lượng bùn phụ thuộc vào nồng độ thành phần nước thải loại lượng tác nhân sử dụng cho q trình [5] Để trung hồ cơng nghệ người ta sử dụng tác nhân hoá học NaOH HCl Khi pH vượt ngưỡng bơm định lượng DP bổ sung thêm NaOH, pH vượt ngưỡng DP bổ sung HCl cho máy khuấy M1 hoạt động Máy khuấy tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng trung hồ làm đồng hố chất bổ sung với nước thải Điều khiển pH thực thủ cơng Để bảo đảm an tồn cho vi sinh vật người vận hành thường xuyên phải đo tay độ pH đầu nguồn nước vào bể kỵ khí đểđảm bảo chắn pH không vượt ngưỡng cho phép Khi phát pH khơng đạt u cầu người vận hành tắt P1, P2, P3 để cắt nguồn nước không bảo đảm tiêu pH cho công đoạn xử lý sinh học tiếp sau vi sinh vật nhạy cảm với pH, pH ảnh hưởng lớn đến trình tạo men tế bào trình hấp thụ chất dinh dưỡng vào tế bào Nếu vi sinh vật chết cần nhiều thời gian kinh phí đểkhơi phục lại chúng đồng thời làm gián đoạn sản xuất [5] Sau trung hoà nước xử lý tiếp phương pháp sinh học Người ta sử dụng phương pháp sinh học để làm nước thải khỏi nhiều chất hữu hồ tan sốchất vơ H2S, chất sunfit, amoniac, nitơ…Phương pháp dựa sở sử dụng hoạt động vi sinh vật để phân huỷ chất hữu gây nhiễm bẩn nước thải Các vi sinh vật sử dụng chất hữu số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Trong trình dinh dưỡng, chúng nhận chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng sinh sản nên sinh khối chúng tăng lên Quá trình phân huỷ chất hữu nhờ vi sinh vật gọi trình oxy hố sinh hố [4] Trong cơng nghệ sử dụng hai phương pháp kỵ khí hiếu khí bể kỵ khí hiếu khí (Hình 1) Phương pháp kỵ khí dùng để lên men bùn cặn sinh trình xử lý phương pháp sinh học nước thải công nghiệp chứa hàm lượng chất hữu cao (BOD=4÷5 g/l) Đây phương pháp cổđiển dùng đểổn định bùn cặn, vi khuẩn kỵ khí phân huỷ chất hữu Tuỳ thuộc vào loại sản phẩm cuối cùng, người ta phân loại trình thành: lên men rượu, lên men axit lactic, lên men metan, Những sản phẩm cuối trình lên men là: cồn, axit, axeton, khí CO2, H2, CH4 Trong cơng nghệcác chất khí (biogas) sẽđược thu hồi đốt nhờ hệ thống thu hồi xử lý khí[4] Phương pháp hiếu khí phương pháp sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí Bể hiếu khí ln chứa vi khuẩn hiếu khí Trong cơng đoạn có hệ thống sục khí bao gồm máy thổi khí B ống dẫn khí làm nhiệm vụ cung cấp đủ lượng ôxi cần thiết cho vi khuẩn trình phân giải chất hữu cơđồng thời xáo trộn làm tăng khả hấp thụ chất hữu vi sinh vật đảm bảo phân giải tối đa Kết hình thành bơng sinh học lắng trọng lực ởđầu bể Đối với đa số vi sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu 6.5÷8.5 Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng lớn tới chức hoạt động vi sinh vật Đối với đa sốvi sinh vật, nhiệt độ nước thải phải từ 6÷37 C[4] Nói chung giá trị DO ln bảo đảm khoảng cho phép nhờ công suất không đổi máy thổi khí theo thiết kế trừ trường hợp có cố (hỏng máy thổi, tắc ống dẫn khí, ) giám sát thủ công Nhiệt độ nước bểđo thủ cơng theo quy trình vận hành (định kỳ theo thời điểm kỹ sư vận hành định) Nước thải sau xử lý bể hiếu khí tràn sang bể lắng đứng Tại sử dụng phương pháp lắng trọng lực Trong nước thải vào bể chứa bùn hoạt tính sản phẩm trình phân giải vi sinh bể hiếu khí Bùn hoạt tính có dạng bơng màu vàng nâu, dễ lắng, kích thước từ đến 5µm Những gồm vi sinh vật sống chất rắn (40%) Vi sinh bao gồm vi khuẩn, động vật bậc thấp, dòi, giun, nấm men, nấm mốc, xạkhuẩn, [4], phần bùn đưa quay trở lại bể hiếu khí để bảo đảm đủ lượng vi sinh cần thiết Bể lắng tích thiết kếđủ lớn để nước lưu vài giờ, đủ thời gian cho q trình lắng, xả bùn ép bùn liên tục (luôn bật máy gạt bùn M2, bơm hút bùn SP máy ép bùn D) Các van tay V4, V5 mở trước độ mở định, mức mở kỹ sư vận hành thực nhằm đảm bảo cân thức ăn vi khuẩn hiếu khí Đánh giá trình độ cơng nghệ tựđộng hố xử lý nước thải nhà máy bia Trên sở khảo sát công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia nói đưa đánh sau: Công nghệ có khả cho phép chất lượng nước đầu đạt TCVN theo quy định (TCVN 7221:2002, TCVN 5945:1995) Cơng nghệ chưa áp dụng tựđộng hố, việc giám sát điều khiển thực thủcông dẫn tới độổn định, tin cậy thấp Hiệu kỹ thuật, kinh tế, xã hội chưa cao Thống kê thiết bịđiện có dây chuyền cơng nghệ XLNT Bảng Danh mục thiết bịđiện có TT Tên thiết bị Thơng số kỹ thuật Bơm nước P1, P2, P3 Công suất 5.5 KW Bơm bùn SP Công suất 2.2 KW Máy thổi khí B Cơng suất 15 KW Máy khuấy M1 Công suất 2.2 KW; 60 rpm Máy ép bùn D Công suất 15 KW Máy gạt bùn M2 Công suất 5.5 KW; 0.2rpm Bơm hố chất DP Cơng suất 0.5 KW Van điện từ V1, V2 Nguồn cấp 220V AC D BÙN KHƠ MÁY ÉP BÙN Hình Sơđồ cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy bia Khả áp dụng tựđộng hoá xử lý nước thải nhà máy bia Tại nhiều quốc gia có công nghiệp phát triển cao (Mỹ, Nhật, Đức, Anh, Pháp, ), hệ thống xử lý nước thải công nghiệp nghiên cứu đưa vào ứng dụng từ lâu Nhiều hãng hàng đầu lĩnh vực USFilter, Aquatec Maxcon, Hunter Water Corporation(HWC), Global Industries.Inc đưa giải pháp công nghệ tiên tiến xử lý nước thải Hầu hết công nghệ đại ngày tựđộng hố cao, nhờđó đảm bảo suất, chất lượng, hiệu mong muốn Tại Việt Nam có nhà máy xử lý nước thải đại, sử dụng hoàn toàn phần lớn cơng nghệ nước ngồi mức độ tựđộng hố cao, nhiên giá thành đắt, nhiều cơng nghệ khơng mang tính mở nên khó làm chủ hồn tồn, chi phí nâng cấp, bảo trì lớn Qua khảo sát kết hợp nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống xử lý nước thải nước, chúng tơi khẳng định hồn tồn tự thiết kế xây dựng hệthống tựđộng hoá đại cho dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia Bên cạnh đó, nhờ phát huy tối đa nội lực nước chi phí đầu tư bảo trì hệ thống giảm đáng kể Mức độ tựđộng hoá chủ yếu phụ thuộc vào khả đầu tư nhà máy, song thiết kế hợp lý dựa chuẩn quốc tế mở cho phép linh hoạt lựa chọn cấu hình hệ thống nâng cấp mức độ tựđộng hoá mở rộng hệ thống cách dễ dàng tương lai Hệ thống tựđộng hoá cho phép giám sát điều khiển tất công đoạn xử lý nước thải từ Trung tâm điều khiển Để làm điều cần trang bị thêm thiết bịđo lường, điều khiển xây dựng thêm số chức cần thiết hệ thống tựđộng hoá xử lý nước thải đại Các thiết bịđo lường, điều khiển nói chung sẵn có Việt Nam với nhiều đại diện hãng lớn Endress+Hauser, Yokogawa, Siemens, Đây thuận lợi xây dựng hệ thống tựđộng hố Tóm lại: Tựđộng hố cho xử lý nước thải nhà máy bia hoàn toàn khả thi kỹ thuật kinh tếtrong điều kiện Việt Nam II NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CƠNG NGHỆ TỰĐỘNG HỐ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Mục đích áp dụng tựđộng hố xử lý nước thải Tựđộng hoá xử lý nước thải điều cần thiết không cần phải chạy đua theo mốt, mà phải phân tích rõ mục đích tựđộng hố đặc biệt phải ý: phải tựđộng hoá cho ai?[1] Cải thiện điều kiện làm việc: Mục đích tựđộng hố phải loại bỏ cơng việc lặp lại khó nhọc cho việc vận hành, ví dụ: liên tục theo dõi, kiểm tra nhiều thông số công nghệ, tắt bật cấu chấp hành, ghi chép số liệu, cố, Tựđộng hố giám sát máy tính làm tiện lợi thêm khả khống chế từ xa số lượng lớn thơng tin, đơn giản hố nhiệm vụ khai thác, giám sát quản lý.[1] Nâng cao hiệu thiết bị: Trước hết ta cải thiện chất lượng xử lý nước thiết bịđo điều chỉnh Ví dụ nhưđịnh lượng chất phản ứng, mức độ xy hố, kiểm tra nhiệt độ bể phản ứng…Tựđộng hố q trình cho phép giải phóng người làm tăng tốc độ tin cậy hệ thống Nhưng mục tiêu quan trọng nâng cao độ chắn vận hành thiết bị có tính đến tiêu chuẩn độ tin cậy qua việc nghiên cứu cố vận hành Nghĩa dự phịng phương án để thiết bị làm việc liên tục trường hợp bịhỏng hóc phận cách đưa tựđộng thiết bị dự phịng vào làm việc giải hỏng hóc Tựđộng hoá cho phép việc nghiên cứu thống kê liệu thu được, mở đường tối ưu việc xử lý.[1] Tăng suất lao động: Tựđộng hoá nhằm nâng cao suất cách giảm chi phí vận hành Ta tối ưu hố giá thành lượng chi phí hàng chi phí vật liệu Giảm nhân cơng vận hành giảm công việc bảo dưỡng cho phép giảm giá thành.[1] Trợ giúp việc giám sát: Nó bao gồm việc lắp đặt biến đổi, phát báo động, đặt phương tiện ghi liệu truyền xa nơi giám sát máy tính Tựđộng hố khơng có mục đích riêng, mức độ phức tạp thiết bị phải đáp ứng điều kiện nhà máy đối tượng xử lý Tựđộng hoá xem trợ giúp, không ép buộc Một hậu hệ thống tựđộng không chắn “mất nhớ” khơng tiếp xúc trực tiếp với q trình cơng nghệđược Tuy nhiên ưu điểm rõ ràng thiết bịđược chuyên gia xử lý nước thải thiết kế vận hành thực hiện.[1] Yêu cầu sở xây dựng hệ thống tựđộng hoá Hệ thống tựđộng hố chia làm hai phần: hệ thống thông tin hệ thống điều khiển Hệ thống thơng tin có nhiệm vụ thực chức thông tin Các chức cho phép giám sát q trình cơng nghệ: cụ thể thu thập, bảo quản, thống kê ghi lại thông tin diễn trình điều khiển, cần cho dự báo trước tình cố hay thơng tin thay đổi yêu cầu đặt trước trình[1] Hệ thống điều khiển dùng để tạo thực tác động điều khiển dựa nguyên lý điều khiển đại lượng phụ thuộc q trình cơng nghệ; thực điều khiển tối ưu; phương tiện tựđộng thực thao tác logic theo chương trình phần tử phân tán (điều khiển phân tán cấu chấp hành , liên động cố, khởi động dừng hệ thống máy ).[1] Đối với hệ thống tựđộng điều khiển q trình cơng nghệ khơng thiết phải thực tất chức kể Một số chức khơng thích hợp với đối tượng cơng nghệ lại thích hợp với đối tượng công nghệ hệ thống điều khiển mức cao Hệ thống tựđộng điều khiển trình công nghệ thực chất điều khiển tập trung trình nhờ phương tiện kỹ thuật điều khiển tựđộng.[1] Vấn đềđo lường từ xa thông số hệ thống công nghệ quan trọng Các thông sốcần đo kểđến như: mực nước bể chứa, buồng đầu vào cơng trình, lưu lượng, số chất lượng nước pH, T, DO, Các thiết bị cho tín hiệu từ xa giúp người điều khiển nhìn nhận tồn cảnh trạng thái làm việc thiết bị Các thiết bị trường truyền Trung tâm điều khiển tín hiệu sau đây: tín hiệu tắt cố, vềhỏng hóc thiết bịđiều khiển hay thiết bị phụ trợ (quạt, máy bơm ), giá trị cốcủa thông số công nghệ, trục trặc điều tiết chất phản ứng [1] Các phòng Trung tâm điều khiển thường xếp liền kề nhau, phịng có diện tích lớn phịng điều khiển có đặt tủ nhiều thiết bị có bàn ghế người vận hành Đằng sau tủ phận cung cấp nguồn, điều khiển xa đầu vào cáp Trong Trung tâm điều khiển, tủ, trạm đặt thiết bịđiều khiển cần xếp đểngười điều khiển từ chỗ ngồi làm việc bao quát tất dụng cụđo lường tín hiệu Kết cấu tủ trạm điều khiển yêu cầu phải đơn giản cho khả lắp ráp dụng cụ cách dễ dàng thực đổi chỗ chúng cần thiết Trên sơđồbằng ký hiệu tương ứng làm tái lại tín hiệu truyền từ xa, đánh dấu trạng thái tác động máy bơm, khoá van, cầu giao dầu thiết bị khác Bằng thay đổi màu sắc, ánh sáng kim quay trạng thái đối tượng Khi có tín hiệu cảnh báo, báo động cần cho ánh sáng đèn nhấp nháy [1] Với tiến không ngừng khoa học công nghệ tựđộng phương tiện điều khiển ngày đại hơn, có độ chắn, tinh vi cơng tác lại có kích thước thu nhỏ Rất tiện ích nhiều mặt Điều đạt q trình cơng nghệđược điều khiển thiết bị vừa tính tốn vừa điều khiển lại vừa có khả tựđộng lập trình gọi thiết bị tựđộng lập trình cơng nghiệp (máy tính PC thiết bị tựđộng khả trình PLC) chúng lắp đặt làm việc mạng riêng gọi mạng công nghiệp Nhờ có mạng truyền thơng cơng nghiệp mà điều hành, quản lý giám sát nhà máy, xí nghiệp nói chung hay q trình cơng nghệ nói riêng thu nhiều kết tốt [1] Chúng ta biết công nghệ làm nước thải phức tạp, có nhiều q trình khác biệt xảy ra… Mặt khác q trình phương diện cơng nghệ cịn nhiều vấn đề chưa nghiên cứu thấu đáo Nước thải môi trường thay đổi thành phần cấu tạo hợp chất lưu lượng: lại có độẩm, độ kết dính, độ xít hố, nhiệt độ biến đổi nên gây nhiều khó khăn phức tạp cho việc áp dụng tựđộng hố Cụ thể nhưta khơng thể sử dụng thiết bị tựđộng sản xuất hàng loạt lưu hành thị trường nhưcho tựđộng hố mơi trường bình thường khác, mà phải chọn thiết bị tựđộng hố chun sử dụng cho tựđộng hố mơi trường đặc biệt nước thải Các loại cảm biến phải chống chọi ảnh hưởng khắc nghịêt mơi trường xy hố cao, có độđậm đặc loại rác bẩn vơ hữu cơ, có nhiệt độ cao….[1] Với đối tượng ln thay đổi nước thải (lưu lượng, mức độ bẩn, nồng độ chất bẩn, lượng bùn hoạt tính…), lại có hạn chế phía cơng nghệ nên việc đưa cơng trình vào làm việc chếđộ tối ưu kỹ thuật lẫn kinh tế nhiệm vụ nan giải Vì vây, tựđộng hố q trình xử lý nước thải, chếđộ công nghệ cần dịch chỉnh cho theo sát gần với điều kiện thay đổi môi trường Như nhiệm vụ tựđộng hố cơng trình xử lý nước thải rõ nét là: tổ chức việc điều khiển, kiểm tra, bảo vệ, cho tín hiệu tựđộng làm việc cơng trình cơng nghệ từ Trung tâm điều khiển cho cơng trình xử lý nước thải có hiệu cao Tuỳ thuộc vào qui mô trạm xử lý (công suất thiết kê, kết cấu cơng trình) đặc tính nước thải cần xử lý mà chọn khối lượng mức độ tựđộng hoá cho phù hợp mặt kinh tế (tựđộng hố phần hay tồn phần).[1] Trong trạm điều khiển trang bị nhiều sơđồ trình cơng nghệ xử lý nước thải Các sơđồ phải rõ trạng thái làm việc tất cơng trình, máy móc mà điều khiển (trạng thái "làm việc", "dừng máy", hay "sự cố") Ngoài sơđồđó phải cho khả theo dõi dễ dàng tín hiệu; đơn giản hố giảm sai sót việc điều khiển Để tiện cho việc theo dõi, kiểm tra công tác thiết bị máy móc, trạm điều khiển đặt cách xa cơng trình nên sử dụng thiết bị truyền hình cơng nghiệp [1] Ngày khoa học công nghệ ngày phát triển Trong việc áp dụng tựđộng hoá vào việc điều khiển, kiểm tra, bảo vệ cơng trình công nghệđã gặt hái thành quảđáng ca ngợi Trong hệ thống điều khiển người ta sử dụng block logic hay máy tính điện tử có thiết bịđo lường từ xa thơng tin dạng tín hiệu tương tự dạng số tiện ích, có thiết bị gọi thiết bị tựđộng lập trình cơng nghiệp đời (API) hẳn bộđiều chỉnh trước đây, có khả tính tốn điều khiển; kết nối với đối tượng điều khiển qua cảm biến điện tử có độ tin cậy cao với cấu chấp hành thiết bị ngoại vi khác (màn hình, phím lập trình, thẻđiện tử, mạng thơng tin…) Cũng có API có khả điều khiển q trình đồng thời với nhiều thông sốđầu vào biến đổi với qui luật khác Các API có khả làm việc điều kiện khắc nghiệt môi trường Sự xuất thiết bị tựđộng lập trình cơng nghiệp mở triển vọng tốt đẹp việc áp dụng tựđộng hố vào điều khiển cơng trình xử lý nước thải [1] c) Màn hình điều khiển Cơ cấu chấp hành (động cơ, van) có thểđiều khiển từ HMI cách kích chuột dùng bàn phím Trên hình Hình 19 cửa sổđiều khiển tắt/bật động máy bơm, máy thổi khí, máy khuấy, máy gạt bùn, máy ép bùn, biến tần Trên cửa sổ thể trạng thái thiết bịđó (ON/OFF) d) Các dạng hiển thị thơng số Ngồi cách thể hình chính, thơng số cịn hiển thị dạng đồ thị(Hình 20) dạng bảng tập trung (Hình 21) nhằm mục đích tạo điều kiện thuận lợi tối đa cho người vận hành việc theo dõi giám sát q trình cơng nghệ e) Cấu hình hệ thống Các cửa sổ cấu hình hệ thống cho phép đặt giá trị chủđạo điều khiển ngưỡng cảnh báo/báo động cho thơng số (Hình 22, Hình 23, Hình 24, Hình 25) f) Cảnh báo/Báo động Ngoài phương pháp cảnh báo màu sắc, âm thanh, chức cho phép lưu trữtất cảnh báo vào bảng chung để thuận tiện cho theo dõi tất hệ thống (Hình 26) Trên bảng có nhiều thơng tin chi tiết phương pháp thể khác, ví dụ: rõ địa điểm cố, hướng dẫn xử lý, gợi ý nguyên nhân, g) Lưu trữ, báo cáo thống kê Lưu trữ thông số công nghệ, trạng thái thiết bị, cốđược thực theo chu kỳ thời điểm tuỳ theo yêu cầu người vận hành Dữ liệu lưu trữ sau sẽđược sử dụng làm báo cáo thống kê theo nhiều tiêu chí khác phục vụ cho cơng việc quản lý bảo hành bảo trì thiết bị máy móc (Hình 27) Đồ thị trực tuyến Hình 28, Hình 29 hai ví dụ thể đồ thị trực tuyến thông số DO T giúp người vận hành dễ theo dõi giám sát dự báo chiều hướng biến thiên thông số III PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ ÁP DỤNG TỰĐỘNG HỐ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Tính ưu việt tựđộng hố mặt kinh tế - kỹ thuật Để thực công nghiệp hoá đại hoá kinh tế nước nhà, hướng đắn thực tựđộng hố tất ngành kỹ thuật nói chung nói riêng cơng trình xử lý nước thải công nghiệp với áp dụng khoa học cơng nghệ tựđộng hố cao phương tiện kỹ thuật đại Thực tựđộng hố cơng trình xử lý nước thải cơng nghiệp khơng làm tăng độ tin cậy tính liên tục hoạt động hệthống mà đạt kết quan trọng hết nâng cao chất lượng xử lý nước làm cho chất lượng nước đạt yêu cầu mong muốn khách hàng cách mỹ mãn Đểđạt điều phải liên tục kiểm tra tựđộng q trình cơng nghệ thiết bị có độ nhạy cao, phát sai lệch số chất lượng số lượng cách tức thời để tiến hành điều chỉnh chúng thay đổi giới hạn cho trước Tựđộng hoá làm tăng suất lao động cải thiện môi trường làm việc công nhân hệ thống xử lý nước thải Người công nhân thực thao tác lặp lặp lại vừa nhàm chán mà khó khăn, nặng nhọc Họ làm việc phịng bụi, bẩn, độc hại Tựđộng hố làm giảm mát hao phí chất phản ứng, tiết kiệm lượng nguyên vật liệu, lượng điện nước Tựđộng hoá làm tăng khả tổ chức hiệu trình sản xuất Thứ tạo điều kiện tăng cường áp dụng phương pháp tiến khoa học cơng nghệ Điều tự tăng cường hố thân cơng trình cơng nghệ Thứ hai làm giảm số lượng cơng nhân phục vụ q trình sản xuất Thứ ba, tăng khả tránh cốhoặc giảm độ lớn hay giảm hậu cố Tạo điều kiện nâng cao chất lượng giảm giá thành sản phẩm Tóm lại tựđộng hố khơng đem lại lợi ích mặt kinh tế, cơng nghệ mà cịn cho thấy rõ tính ưu việt mặt xã hội giải phóng người khỏi công việc thủ công nặng nhọc Song vấn đề áp dụng tựđộng hố hay khơng phần lớn hiệu mặt kinh tế định.[1] Các số hiệu kinh tế tựđộng hố Khi áp dụng tựđộng hóa, thao tác cần thực dây chuyền sản xuất thực máy móc chúng điều khiển tựđộng người ấn nút tựđộng hồn tồn khơng cần điều khiển Điều làm giảm số lượng lớn cơng nhân phục vụ dây chuyền khơng cần người tham gia Thực tế, tựđộng hố xử lý nước thải giảm đến 2-3 lần số lượng cơng nhân so với chưa tựđộng hố Tựđộng hoá làm tăng suất làm việc thiết bị bớt thời gian nghỉđể sửa chữa sựcố Trong trạm xử lý nước giảm hao tổn nguyên vật liệu, chất phản ứng, đồng thời tiết kiệm lượng điện nước Các chi phí để sửa chữa thường xuyên hệ thống máy giảm đến 20% làm tăng thời hạn phục vụ thiết bị tới 30%, bớt số lần cốvà độ lớn hậu cố.Đối với môi trường làm việc thiết bị cải thiện xác Một điều tiện ích tựđộng hố dùng hệ thống máy bơm thiết kế, ta có thểtăng giảm cơng suất thiết bị cần giảm vốn đầu tư xây dựng cơng trình giảm khối lượng xây dựng, giảm khối tích nhà xưởng, giảm chiều cao giàn máy, giảm chiều rộng lối hệ thống máy bơm, giảm khối tích phịng phụ trợđiều khiển Mặt khác, áp dụng tựđộng hoá ta phải thêm khoản chi phí vào vốn đầu tưđể mua sắm lắp ráp vận hành phương tiện tựđộng song chi phí hồn lại thời gian ngắn có lợi thếđể giảm chi phí kể Đểđánh giá hiệu kinh tế áp dụng tựđộng hố vào q trình sản xuất, người ta thường đưa vào số thời gian hồn vốn ban đầu tựđộng hố Thời gian tính theo biểu thức sau: (K −K1) To = (C2 −C1)*Q Trong đó: T0 - thời gian hồn vốn ban đầu (tính năm): K - vốn đầu tư ban đầu; Q -đại lượng sản phẩm hàng năm; C 1: giá thành đơn vị sản phẩm cơng trình chưa áp dụng tựđộng hố; C 2: giá thành đơn vị sản phẩm công trình áp dụng tựđộng hố; Cũng có số kinh tế tựđộng hố cịn xác định theo số phần trăm chi phí vốn đầu tưđược hồn vốn sau năm áp dụng tựđộng hố: E = *100% To Trong đó: E- phần trăm chi phí vốn đầu tưđược hồn vốn sau năm áp dụng tựđộng hố; T0 - số năm hồn vốn đầu tư ban đầu Thời gian hoàn vốn lâu tuỳ thuộc vào mức độ tựđộng hoá sử dụng Sau số thời gian hoàn vốn tham khảo: Khi tựđộng hoá phần thiết bị kỹ thuật Cụ thể T0 = 1-1,5 năm Khi tựđộng hố q trình có thay đổi phần thiết bị T0 = 2-3 năm Khi tựđộng hố liên hợp q trình riêng rẽ khơng có thay đổi sơđồ cơng nghệT0 = 4-5 năm Khi tựđộng hố liên hợp đối tượng có thay đổi thiết bị biến đổi sơđồ công nghệ T0 = năm Trong thời kỳ nay, công nghệ cao phát triển mạnh, việc áp dụng tin học vào tựđộng hố ngày nhiều cho thấy rõ hiệu kinh tế tiện ích khác hệthống vận hành tựđộng nên thời gian hoàn vốn hoàn thành nhanh Mặt khác nhờ có tựđộng hố mà chất lượng sản phẩm ngày ý để tăng tính cạnh tranh thị trường đến ta khẳng định điều áp dụng tựđộng hố có sản phẩm chất lượng cao, số lượng nhiều, chi phí giá thành rẻ Do việc áp dụng tựđộng hố vào trình sản xuất hướng đắn có theo hướng có thểtiến tới hồ nhập APTA [1] Tính tốn hiệu kinh tế a) Dự toán chi tiết chi phí đầu tư tựđộng hóa cho hai cơng đoạn trung hịa hiếu khí Tiền thiết bị/vật tư TT Thiết bị/vật tư Nước/Hãng SX SL Đơn giá (triệu đồng) pH,T sensor pH,T transmitter Endress+Hauser-Đức Endress+Hauser-Đức 02 02 5.1 13.7 Giá thành (triệu đồng) 10.2 27.4 10 11 12 13 14 15 16 17 18 DO,T sensor DO,T transmitter Flowmeter (đo lưu lượng nước bơm từ bể khuấy vào bể kỵ khí), DIN 150 Flowmeter đo biogas Biến tần (điều chỉnh lưu lượng nước bơm từ bể khuấy vào bể kỵ khí) 5.5Kw Biến tần (điều chỉnh DO bể hiếu khí) 15Kw PC dùng làm HMI (Human Machine Interface) bao gồm CPU, monitor 17", CD-ROM, Keyboard, Mouse SIMATIC PLC S7-300 SIMATIC SM322 - 16DO SIMATIC SM323 - 8DI/8DO SIMATIC SM321 - 16DI SIMATIC SM332 - 4AO SIMATIC SM331 - 8AI Nguồn cấp 24 V Tủđiều khiển Nút ấn, công tắc, rơle trung gian, đèn/cịi báo cảnh, cáp động lực, dây tín hiệu phụ kiện Tổng chưa VAT VAT 10% Tổng có VAT Endress+Hauser-Đức Endress+Hauser-Đức ARKON-Anh 01 01 01 12.5 13.0 35.1 12.5 13.0 35.1 Endress+Hauser-Đức Control Technique-Anh 01 01 15.7 10.2 15.7 10.2 Control Technique-Anh 01 15.3 15.3 Đông nam 01 9.5 9.5 SIEMENS-Đức SIEMENS-Đức SIEMENS-Đức SIEMENS-Đức SIEMENS-Đức SIEMENS-Đức SIEMENS-Đức VIELINA-Việt Nam Hàn quốc 01 01 01 01 01 01 01 01 16.5 3.1 4.3 3.1 5.3 7.5 1.9 4.2 3.9 16.5 3.1 4.3 3.1 5.3 7.5 1.9 4.2 3.9 198.7 19.87 218 57 Tiền công TT Nội dung công việc Giá thành (triệu đồng) Khảo sát, nghiên cứu cơng nghệ phân tích khả ứng dụng TĐH cho trạm xử lý nước thải Phân tích, thiết kế chức phần cứng hệ thống TĐH Thiết kế sơđồđiện hệ thống TĐH lựa chọn linh kiện/vật tư cần thiết cho sơđồ Viết chương trình cho bộđiều khiển PLC 3 Kết nối, lắp ráp thiết bị phần cứng, kiểm tra , thử phịng thí nghiệm Thiết kế chức năng, giao diện phần mềm HMI Thiết kế sở liệu phần mềm HMI Viết chương trình phần mềm HMI Kết nối PC+ HMI tủđiều khiển, kiểm tra chức toàn hệ thống phịng thí nghiệm Lắp đặt, kết nối hệ thống trường Vận hành chạy thử, theo dõi hiệu chỉnh 5 12 5 15 4 Làm tài liệu hướng dẫn sử dụng Đào tạo, hướng dẫn sử dụng chuyển giao Bảo hành 12 tháng miễn phí Tổng chưa VAT VAT 10% Tổng 70 77 Tổng dự toán : 295.57 triệu đồng b) Dự kiến hiệu thu áp dụng TĐH IV PHỤ LỤC Sơđồ hệ thống điện - tựđộng hố Mã chương trình điều khiển PLC Chương trình điều khiển viết ngôn ngữ STL cho bộđiều khiển khả trình SIMATIC PLC S7-300 hãng SIEMENS Network 1: START/STOP AN "STOP" A( O "START" O M 0.0 ) = M 0.0 Network 2: DEN START A M 0.0 AN "DEN_DUNG" = "DEN_CHAY" Network 3: DEN STOP A M 0.0 AN "DEN_DUNG" = "DEN_CHAY" Network 4: CT PHAO THAP A M 0.0 A "PHAOCAO" = "DEN_CT_THAP" Network 5: CT PHAO CAO A M 0.0 A "PHAOTHAP" = "DEN_CT_CAO" Network 6:DIEU KHIEN DONG CO P1 A M 0.0 A "TD/BT" A( ON M 8.3 O AN "CPLD" AN "LD_P1" ) = "DC_P1" Network 7: DIEU KHIEN DONG CO P2 A M 0.0 A "TD/BT" A "PHAOTHAP" A( ON M 8.3 O AN "CPLD" AN "LD_P2" ) = "DC_P2" Network 8:CHUYEN DOI THANH GIA TRI THUC A M 0.0 = L 20.0 A L 20.0 JNB _001 CALL FC giatrivao:="PH1" giatrira :=MD100 _001: A BR = M 0.1 A L 20.0 JNB _002 CALL FC giatrivao:="PH2" giatrira :=MD104 _002: A BR = M 0.2 Network 9: KIEM TRA PH1 A M 0.0 A "TD/BT" A M 0.1 A( L MD 100 L 6.800000e+000 R ) = M 0.4 Network 12: MO VAN HCL A M 0.0 A "TD/BT" A M 0.4 FP M 1.4 AN "V_NAOH" S "V_HCL" Network 13: TAO TRE 2S A M 0.0 A "TD/BT" A( O "V_NAOH" O "V_HCL" ) L S5T#2S SD T Network 14:KHOI DONG BOM DINH LUONG A T FP M 0.5 S "DC_DP" Network 15:DUNG BOM DINH LUONG A( ON "V_NAOH" ON "V_HCL" ) FP M 0.6 R "DC_DP" Network 16: TAO TRE 2S A "DC_DP" L S5T#2S SF T Network 17: KHOA VAN A T FN M 0.7 R "V_NAOH" R "V_HCL" Network 18: KIEM TRA PH2 A M 0.0 A M 0.2 A( O( L MD 104 L 7.200000e+000 >=R ) O( L MD 104 L 6.800000e+000