GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT HỆ THÔNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN
Tổng quan và giới thiệu về hệ thống xử lý nước thải
Hệ thống xử lý nước thải bao gồm một chuỗi các hành động và thay đổi nhằm đạt được chất lượng nước mong muốn Nó sử dụng nhiều cơ sở vật chất và kết hợp nhiều quy trình để tách biệt, loại bỏ và xử lý các chất ô nhiễm có trong nước thải.
Hình 1.1: Tổng quan hệ thống xử lý nước thải [1]
Các nhà máy xử lý nước thải được phân loại dựa trên loại nước thải cần xử lý Có nhiều quy trình khác nhau để xử lý nước thải, tùy thuộc vào loại và mức độ ô nhiễm Các bước xử lý bao gồm các quá trình vật lý, hóa học và sinh học.
Các phương pháp xử lý vật lý bao gồm việc sử dụng bể chứa và các công trình khác được thiết kế nhằm chứa và kiểm soát dòng chảy của nước thải, từ đó thúc đẩy việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm.
Các kỹ thuật xử lý cơ học liên quan đến việc sử dụng máy móc, bao gồm cả những phương pháp đơn giản và phức tạp trong thiết kế và vận hành.
Hoạt động của vi khuẩn và các vi sinh vật khác đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý và loại bỏ các chất ô nhiễm Đây là một phương pháp sinh học hiệu quả, giúp khắc phục những hạn chế của các phương tiện xử lý truyền thống.
Phương pháp xử lý hóa học cải thiện hiệu quả của quá trình hoạt động và cung cấp điều trị chuyên biệt, nhờ vào việc bổ sung tại các giai đoạn điều trị khác nhau.
Các loại nhà máy xử lý nước thải bao gồm:
+ Hệ thống xử lí nước thải
+ Nhà máy xử lý nước thải công nghiệp
+ Nhà máy xử lý nước thải nông nghiệp
+ Nhà máy xử lý nước rỉ rác
1.1.1 Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt
Xử lý nước thải sinh hoạt là quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước thải nhằm tạo ra nước thải an toàn để thải ra môi trường hoặc tái sử dụng Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa ô nhiễm nguồn nước do nước thải thô.
Hình 1.2: Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt [2] a) Nguồn gốc nước thải sinh hoạt
Nước thải được sinh ra nước, trong và sau các quá trình này đều là nước thải sinh hoạt:
Nước thải đen là loại nước chứa trong chất thải của con người, bao gồm phân, nước tiểu, máu, dịch cơ thể và giấy vệ sinh đã qua sử dụng.
+ Nước tẩy rửa (nước thải sinh ra từ các hoạt động rửa quần áo, nước vệ sinh sàn nhà, nước thải nấu ăn,…) thường gọi nước thải xám
Các chất thải dạng lỏng còn tồn dư trong nguồn nước như dầu ăn, nước thuốc, thuốc trừ sâu và nước sơn được gọi là chất thải thặng dư Để xử lý nước thải sinh hoạt hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp xử lý phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.
❖ Xử lý cặn nước thải
Nhiệm vụ của xử lý cặn (cặn được tạo nên trong quá trình xử lý nước thải) là: + Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn
+ Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích khác nhau
Rác bao gồm các tạp chất không hòa tan có kích thước lớn như cặn bã thực vật, giấy và giẻ lau Những loại rác này được giữ lại ở song chắn rác và có thể được vận chuyển đến bãi rác nếu lượng rác không lớn Trong trường hợp lượng rác nhiều, rác sẽ được nghiền nhỏ và dẫn đến bể methan để tiếp tục xử lý Cát từ bể lắng sẽ được dẫn đến sân phơi cát để làm ráo nước và sau đó được sử dụng cho các mục đích khác.
Hình 1.3: Quy trình xử lý nước sinh hoạt
❖ Khử trùng nước thải
Khử trùng nước thải là bước cuối cùng trong quy trình xử lý nước thải, nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước Các phương pháp khử trùng phổ biến bao gồm sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, cũng như khử trùng bằng ozon và tia hồng ngoại.
Phương pháp xử lý sinh học nước thải dựa vào khả năng oxy hóa các liên kết hữu cơ hòa tan và không hòa tan của vi sinh vật, giúp chúng chuyển hóa các chất này thành nguồn thức ăn Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình này, góp phần làm sạch nước thải hiệu quả.
Các công trình xử lý cơ học trong điều kiện tự nhiên như sau:
+ Hệ thống xử lý bằng thực vật nước
Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo gồm có:
+ Bể lọc sinh học các loại
+ Quá trình bùn hoạt tính
+ Hồ sinh học thổi khí [13]
1.1.2 Nhà máy xử lý nước thải công nghiệp
Xử lý nước thải công nghiệp là quy trình cần thiết để xử lý các sản phẩm phụ không mong muốn do các ngành công nghiệp tạo ra Sau khi hoàn tất quy trình xử lý, nước thải công nghiệp có thể được tái sử dụng hoặc xả thải an toàn vào hệ thống cống hợp vệ sinh hoặc ra môi trường tự nhiên.
Hình 1.4: Nước thải công nghiệp [3] a) Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp
Hình 1.5: Quy trình xử lý nước thải công nghiệp
❖ Phương pháp xử lý cơ học
Những phương pháp loại các chất rắn có kích thước và tỷ trọng lớn trong nước thải gọi là phương pháp cơ học:
+ Để giữ các tạp chất không hòa tan lớn như rác: dùng song chắn rác hoặc lưới lọc
+ Để tách các chất lơ lửng trong nước thải dùng bể lắng
+ Để tách chất rắn nhẹ hơn nước như dầu, mỡ dùng bể thu dầu, tách mỡ
+ Để giải phóng chất thải khỏi các chất huyền phù, phân tán nhỏ…dùng lưới lọc, vải lọc
❖ Phương pháp xử lý hóa lý
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý chủ yếu áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để giảm thiểu ô nhiễm mà không cần lắng đọng Một trong những công trình tiêu biểu trong phương pháp này là keo tụ và tạo bông, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm hiệu quả.
Quá trình keo tụ tạo bông được sử dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng trong nước thải, mà không thể loại bỏ bằng phương pháp lắng do tốn nhiều thời gian Để nâng cao hiệu quả lắng và giảm thời gian lắng, người ta thường thêm vào nước thải các hóa chất như phèn nhôm và phèn sắt, giúp kết dính các chất khuếch tán.
Vấn đề ô nhiễm và xử lý nước thải toàn cầu
1.2.1 Hiện trạng xử lý nước thải của toàn cầu
Mục tiêu hàng đầu của toàn cầu trong những năm tới là giảm ô nhiễm môi trường và nâng cao chất lượng nước thải Để đạt được điều này, cần triển khai các chiến lược quan trọng nhằm cải thiện tình trạng ô nhiễm và bảo vệ nguồn nước.
+ Giảm ô nhiễm, xử lý rác thải, giảm thiểu hóa chất, vật liệu độc hại ra ngoài môi trường
+ Cần giảm nguồn nước thải từ các ngành công nghiệp
+ Hướng đến ứng dụng công nghệ xử lý nước thải có khả năng tái chế, tái sử dụng tối ưu nhất
1.2.2 Tiêu chuẩn của nước sau khi xử lý
Quy chuẩn này được áp dụng cho các cơ sở công cộng, doanh trại lực lượng vũ trang, cơ sở dịch vụ, khu chung cư, khu dân cư và doanh nghiệp xả thải nước thải sinh hoạt ra môi trường.
Thông số ô nhiễm được tính toán làm cơ sở cho phép trong nước thải sinh hoạt
Bảng 1.1: Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt
TT Thông số Đơn vị Giá trị
3 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50 100
4 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 500 1000
5 Sunfua (tính theo H2S) mg/l 1.0 4.0
6 Amoni (tính theo N) mg/l 5 10
7 Nitrat (NO3) (tính theo N) mg/l 30 50
8 Dầu mỡ động, thực vật mg/l 10 20
9 Tổng các chất hoạt dộng bề mặt mg/l 5 10
10 Phosphat (PO4 3-) (tính theo P) mg/l 6 10
11 Tổng Coliforms MPN/100ml 3000 5000
1.2.3 Cách xử lý nước thải của các quốc gia
+ Tăng cường thug om và xử lý các đô thị trong việc xử lý và xả nước thải
Để bảo vệ môi trường hiệu quả, cần tăng cường các biện pháp xử lý nước thải từ ngành công nghiệp, nông nghiệp và đô thị Việc này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn đáp ứng yêu cầu ngày càng tăng của dân số.
Việc xử lý nước thải đang được chính phủ quản lý chặt chẽ, với sự phát triển của nhiều phương pháp xử lý hiện đại Điều này gắn liền với việc hoàn thiện cơ sở hạ tầng, bao gồm cống rãnh, công trình nước thải và hệ thống xử lý nước thải tại chỗ.
+ Đối với các nguồn thải tương đối nhỏ, họ chủ yếu sử dụng công nghệ Jokasou chuyên xử lý nước thải sinh hoạt
+ Các hệ thống ở nông thôn cũng được tăng cường với các bể tự hoại, bể chứa xử lý ở hộ gia đình hoặc nước thải tòa nhà
+ Họ thiết kế và xây dựng nhiều nhà máy xử lý nước thải đô thị đáp ứng các tiêu chuẩn xử lý cấp quốc gia
+ Ban hành nhiều đạo luật môi trường, các cơ sở phải xin phép xả thải vào nguồn nước thông qua hệ thống loại bỏ chất gây ô nhiễm
+ Các quy trình xử lý tiên tiến được khuyến khích gắn liền với các quy định về xử lý nước thải ngày càng nghiêm ngặt
+ Khuyển khích các ngành thiết lập các kế hoạch, cơ chế xử lý để thực hiện các chiến lược xử lý nước thải đạt chuẩn
Nước thải đô thị ở Việt Nam hiện chỉ được thu gom và xử lý đạt từ 12-15% tổng lượng nước thải sinh hoạt Do đó, trong tương lai, sẽ có kế hoạch quy hoạch và phát triển thêm nhiều nhà máy xử lý nước thải công suất lớn tại các đô thị và thành phố.
Đồng bộ hóa mạng lưới thu gom và vận chuyển nước thải là yếu tố quan trọng để phù hợp với cơ sở hạ tầng, từ đó đảm bảo hiệu quả trong công tác quản lý và đầu tư xây dựng các dự án trọng điểm.
+ Nước ta cũng bắt đầu chuyển giao và sử dụng nhiều công nghệ xử lý nước thải mới từ nước ngoài với nhiều ưu điểm vượt trội.
Một số khảo sát thực tế hệ thống xử lý nước thải
1.3.1 Các hệ thống điều khiển phân tán phổ biến hiện nay a) Hệ thống trong các nhà máy chế dầu
Hình 1.10: Mô hình hệ thống điều khiển phân tán [8]
Hệ thống điều khiển phân tán thường được áp dụng trong các ngành công nghiệp lớn với quy trình sản xuất phức tạp như dầu khí, hóa chất, nước và xi măng Một trong những ứng dụng quan trọng của hệ thống này là giám sát kho và bể chứa dầu, giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quản lý tài nguyên.
Quá trình lọc dầu là một quy trình phức tạp, biến đổi các phân tử phức tạp thành những chất có cấu trúc hóa học đơn giản hơn, đòi hỏi nhiều quy trình khác nhau để tinh chế các sản phẩm cuối cùng Hệ thống điều khiển phân tán là thành phần chính trong quy trình tinh chế, có chức năng quản lý đầu ra và hiệu suất của nhà máy Hệ thống này không thể ngắt đột ngột trong quá trình hoạt động, đảm bảo sự ổn định cần thiết cho quy trình sản xuất 24/7 Một số đối tượng mà hệ thống điều khiển phân tán có thể quản lý bao gồm nồi đun, bộ phận tạo nhiệt và hơi nước, cũng như hệ thống dẫn thoát nước Hệ thống điều khiển cấu trúc theo dạng bus cũng có dự phòng cho hệ thống khí đốt, tăng cường tính ổn định cho quá trình hoạt động.
Dầu thô và khí đốt tự nhiên được vận chuyển xuống để lưu trữ hoặc đến các trạm xử lý tiếp theo Dầu thô thường được lưu trữ trong các thùng chứa tại cảng hoặc dưới mặt đất, trong khi khí đốt tự nhiên có thể được hóa lỏng để lưu trữ hoặc vận chuyển đến các nhà máy/ trạm trung gian Các cơ sở lưu trữ và đường ống vận chuyển cần được giám sát cẩn thận để tránh rò rỉ và kiểm tra áp suất tại các bể chứa khí đốt, vì cả hai hiện tượng này đều có thể gây nguy hiểm cho an toàn của cơ sở lưu trữ và nhà máy.
Dữ liệu về thể tích chất lỏng, áp suất đường ống và nhiệt độ là thông tin thiết yếu trong quản lý lưu trữ Các thùng chứa, hệ thống van và bơm áp suất tại các cơ sở lưu trữ thường được kết nối và giám sát qua hệ thống quang sợi hoặc chuyển mạch Ethernet đến hệ thống quản lý trung tâm.
Hình 1.11: Giám sát những thùng chứa dầu [9] d) Hệ thống đo trong ngành khí đốt
Để đảm bảo tính ổn định và dự phòng cho hệ thống, mỗi bộ điều khiển PLC của từng công đoạn cần được trang bị 02 đường cáp đồng trục hoặc cáp sợi quang chạy song song Ngoài ra, hệ thống cũng phải kết nối với 2 cổng truyền thông, trong đó có 1 cổng dự phòng, sử dụng 02 mô đun Ethernet hoặc CPU với 02 cổng Ethernet.
Hệ thống điều khiển nhà máy xi măng theo cấu trúc Bus cần được thiết lập với hai máy tính chủ (server) có cấu hình giống nhau và cài đặt phần mềm hệ thống để đảm bảo hoạt động song song trong chế độ vận hành bình thường Khi xảy ra sự cố, một máy tính chủ sẽ tự động thay thế toàn bộ công việc của máy tính chủ bị lỗi, giúp toàn bộ hệ thống vẫn hoạt động bình thường.
Lựa chọn phương án thiết kế trong đề tài
1.4.1 Phương án điều khiển tập trung với 1 PLC
Sau khi nghiên cứu một số hệ thống xử lý nước thải sử dụng một PLC điều khiển toàn bộ hệ thống, như Nhà máy xử lý nước thải thành phố Buôn Ma Thuột, có thể nhận thấy rằng các thiết bị điều khiển (PLC, module ) thường cách xa các thiết bị chấp hành như máy thổi khí, van, động cơ bơm và máy khuấy Điều này cho thấy việc sử dụng một PLC duy nhất để điều khiển toàn bộ hệ thống có thể dẫn đến nhiều nhược điểm, vì các cấu chấp hành thường được kết nối với một bộ điều khiển chung thay vì phân tán ra nhiều PLC cho từng bể xử lý.
Khi đấu nối thiết bị chấp hành với thiết bị điều khiển, việc sử dụng một PLC cho nhiều đầu vào/ra có thể gây nhiễu tín hiệu từ các cơ cấu chấp hành khác Điều này không chỉ làm giảm hiệu suất hoạt động mà còn tạo ra khó khăn trong việc bảo quản, sửa chữa và thay thế thiết bị.
Số lượng đầu vào và ra của PLC không đủ, vì vậy cần sử dụng thêm module để mở rộng khả năng xử lý dữ liệu Việc quản lý dữ liệu từ tất cả đầu vào và ra của các bể xử lý nước thải trở nên phức tạp hơn.
Khi thiết bị không hoạt động hoặc chương trình gặp lỗi, việc tìm kiếm nguyên nhân gây ra sự cố trở nên khó khăn và tốn thời gian do lượng dữ liệu đầu vào và đầu ra rất lớn, khiến việc kiểm soát trở nên phức tạp.
Nếu xảy ra sự cố trong toàn hệ thống, quá trình vận hành và xử lý nước thải sẽ bị gián đoạn.
+ Khả năng chống nhiễu kém hơn khi dùng 1 PLC điều khiển toàn hệ thống
1.4.2 Phương án điều khiển phân tán với nhiều PLC
Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) tại nhà máy xử lý nước thải (WTP) Calafat, Romania, đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý các vòng điều khiển chính của quy trình xử lý nước và bùn hoạt tính Qua việc phát triển và phân tích các quy trình này, DCS giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động và đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý.
Trong chương trình này, một kiến trúc điều khiển tiên tiến đã được phát triển tại nhà máy xử lý nước thải (WTP) Calafat, nằm ở Oltenia, Romania.
Hình 1.13: Sơ đồ khối hệ thống xử lý nước phân tán (WTP Calafat) [21]
+ Mô tả quy trình công nghệ:
Nhà máy xử lý nước thải (WTP) Calafat có những đặc điểm chung nổi bật và quy trình xử lý nước thải được chia thành hai giai đoạn chính Giai đoạn đầu tiên là tiền xử lý, còn được gọi là giai đoạn cơ học, trong khi giai đoạn thứ hai là giai đoạn sinh học Quy trình này đảm bảo hiệu quả trong việc xử lý và cải thiện chất lượng nước thải trước khi thải ra môi trường.
Các cấp chức năng của hệ thống phân tán theo cấp độ xử lý thải (WTP) Calafat được thể hiện như sau:
Hình 1.14: Cấu trúc từng cấp của hệ thống xử lý nước thải [21]
Mức 0 chứa tất cả các thiết bị hiện trường được đặt ở mức quy trình công nghệ Về mặt cổ điển, tại đây chúng tôi có các phép đo của các biến khác nhau và các yếu tố kiểm soát cuối cùng Các thành phần cấp độ này rất quan trọng trong việc đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của quá trình.
Cảm biến cho dòng chảy, áp suất mức, nồng độ pH và DO rất quan trọng trong hệ thống đo lường tích hợp Các loại cảm biến như cảm biến điện từ (Siemens, tốc độ 0 - 10 m/s) và cảm biến siêu âm được sử dụng để đo dòng chảy, trong khi nồng độ pH và DO được xác định thông qua các thiết bị định lượng chuyên dụng.
Cảm biến tiếp xúc đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu về trạng thái của các thiết bị và hoạt động Chúng thường được sử dụng trong các phần điều khiển cuối cùng, bao gồm van điều khiển, máy bơm và máy thổi khí, giúp tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.
Các thiết bị chuyên dụng cho các hoạt động như công thức liều lượng và xử lý công nghệ sẽ tương tác với hệ thống DCS ở cấp độ giám sát.
+ Các yếu tố bật/ tắt các hành động khác nhau như khởi động máy bơm…
Cấp độ 1 bao gồm các thiết bị thu nhập dữ liệu và bộ điều khiển, thực hiện xử lý dữ liệu thời gian thực Tín hiệu tương tự từ cảm biến và đầu vào điều khiển đến bộ truyền động được thống nhất (ví dụ dòng điện 0-20 mA) Hệ thống điều khiển WTP sử dụng một số PLC (bộ điều khiển logic khả trình) kết nối theo mạng master-slave để xử lý thông tin và đưa ra quyết định cần thiết cho việc điều phối toàn bộ quá trình công nghệ Dữ liệu thu được, các quyết định và sự kiện trong quá trình được chuyển tới cấp độ tiếp theo (SCADA) để sử dụng và hiển thị trên giao diện màn hình đồ họa Luồng thông tin hai chiều cho phép PLC nhận thông tin về các quyết định toàn cục hoặc tối ưu hóa, như điểm đặt cho các vòng điều khiển và chuyển đổi giữa các chế độ hoạt động Các quyết định cấp độ này được thực hiện trong thời gian thực để quản lý hoạt động của quy trình công nghệ Các vòng điều khiển chính thực hiện ở mức PLC, trong khi điểm đặt của mỗi vòng được cung cấp bởi cấp độ cao hơn (SCADA) PLC cũng thực hiện các lệnh trực tiếp từ các thuật toán điều khiển và chức năng của các chế độ hoạt động khác nhau.
Cấp 2 bao gồm các thiết bị và hệ thống điều khiển, nhận thông tin từ cấp 1 (PLC) và giám sát hoạt động toàn cầu của WTP thông qua hệ thống SCADA/HMI Chức năng chính ở cấp độ này là tối ưu hóa hoạt động và triển khai các thuật toán điều khiển mạnh mẽ SCADA đảm bảo liên lạc giữa điều phối viên tại WTP Calata và điều phối viên quốc gia hoặc Công ty nước Olleria thông qua hệ thống GSM/GPRS, hoạt động trên hai máy chủ dự phòng Hệ thống SCADA giám sát điều khiển theo thời gian thực và tự động dừng quá trình khi cần thiết bằng PLC Một số quy trình bảo vệ và sao lưu được tích hợp trong hoạt động và các chương trình ưu việt Hầu hết các thiết bị điều khiển và thu thập dữ liệu cho cấp 1 và 2 đều do Siemens cung cấp.
Cấp 3 là điều phối viên khu vực của WCO (Đại học Craiova_water Company Oltenia), chịu trách nhiệm điều phối hoạt động của WTP liên quan đến hiệu suất và giám sát mở rộng khu vực địa lý Quy trình hoạt động được DCS cho phép thực hiện tự động, thủ công thông qua và thủ công cục bộ Điều khiển WTP được thực hiện độc quyền thông qua ủy quyền/quyết định của DCS (PLC + SCADA / HMI) DCS hoạt động như một hệ thống thu nhận dữ liệu, trong khi các quyết định được thực hiện bởi người vận hành và truyền qua PLC và SCADA đến các cơ cấu chấp hành Hệ thống cung cấp tất cả thông tin và giữ chặt giữa các cấp độ phần mềm và phần cứng, cho phép hoạt động cục bộ bất kể chế độ được đặt ở PLC, SCADA Chế độ này có mức độ ưu tiên cao, nhưng SCADA sẽ phát tín hiệu ở cấp độ Chế độ hữu ích này xảy ra khi có lỗi hoặc trong trường hợp khởi động và bảo trì gặp vấn đề về truyền thông qua mạng Hệ thống điều khiển phân tán DCS cho thấy nhiều trạm điều khiển phân tán xung quanh hệ thống, với nhiều cụm đại diện bởi một hoặc nhiều PLC, mang lại nhiều ưu điểm cho hệ thống xử lý nước thải.
Các chức năng chính của hệ thống
1.5.1 Quy trình công nghệ
Hệ thống gồm tất cả 6 bể:
Mỗi bể đều được điều khiển bởi một PLC, giúp quản lý các cơ cấu chấp hành Các bể này được điều khiển thông qua một PLC trung tâm, trong khi các PLC khu vực có khả năng trao đổi dữ liệu với nhau thông qua PLC trung tâm Hệ thống truyền thông sử dụng công nghệ Ethernet để đảm bảo kết nối hiệu quả.
Bể 1 (Bể thu gom) gồm hai động cơ bơm 1 và bơm 2 hoạt động luân phiên để bơm nước qua bể khác, cùng với phao điều khiển mức nước cao thấp Bể 2 (Bể điều hòa) được trang bị cảm biến phao để điều khiển hai bơm và hai van định lượng PAC, cùng với hai van định lượng polymer và máy khuấy Động cơ bơm 1 và bơm 2 cũng hoạt động luân phiên bơm nước qua ngăn khuấy, trong khi các van định lượng PAC và polymer truyền hóa chất Cảm biến oxy giám sát nồng độ oxy trong nước và điều khiển máy thổi khí.
Bể 3 (Bể hiếu khí) được trang bị hai động cơ khuấy chìm 1 và 2, hoạt động luân phiên để khuấy nước Đồng thời, máy thổi khí hoạt động liên tục nhằm ngăn ngừa sự lắng đọng bùn, đảm bảo hiệu quả trong quá trình xử lý nước.
Bể 4 (Bể lắng) được trang bị 1 động cơ để gạt bùn hoạt động theo thời gian đã cài đặt, cùng với 2 động cơ bơm bùn ra khỏi bể, hoạt động luân phiên và đồng thời theo lịch trình đã định.
Bể 5, hay còn gọi là bể khử trùng, được trang bị 2 van định lượng NaOH và 2 van định lượng H2SO4 hoạt động luân phiên Nhiệm vụ của cảm biến TSS là đo độ đục của nước để đảm bảo chất lượng trước khi xả ra môi trường.
+ 1 máy nén bùn để nén bùn lại (hoạt động bằng tay)
+ 1 phao để cho biết mức nước cao hay thấp để điều khiển động cơ bơm hồi lưu
Bên cạnh đó, hệ thống còn bao gồm hai máy hòa khí hoạt động luân phiên, được điều khiển bởi cảm biến oxy nhằm cung cấp khí cho các bể điều hòa, bể hiếu khí và bể chứa bùn.
Hình 1.15: Quy trình công nghệ của hệ thống
1.5.2 Chức năng của cảm biến oxi trong quá trình trao đổi chất
Nhà máy xử lý nước thải điển hình trải qua bốn giai đoạn chính để sản xuất nước đạt tiêu chuẩn, bao gồm: Sơ cấp, Hóa học, Sinh học và Bùn.
Giai đoạn xử lý nước thải sơ cấp là quá trình oxy hóa chất thải hữu cơ, chuyển đổi chúng thành carbon dioxide, nước và các hợp chất nitơ Để thực hiện điều này, hầu hết các nhà máy hiện đại áp dụng bùn hoạt tính, một hệ thống sử dụng vi khuẩn và sinh vật để tiêu thụ các vật liệu hữu cơ có trong nước thải.
Oxy hòa tan là yếu tố quan trọng trong việc tiêu hóa hiệu quả vật liệu hữu cơ trong xử lý nước thải sinh học Ở nồng độ và nhiệt độ thích hợp, oxy hòa tan thúc đẩy sự truyền bá hiệu quả của vi khuẩn và các sinh vật khác, giúp chúng tiêu thụ chất thải, chuyển hóa thành carbon dioxide, nước và năng lượng.
Trong nhiều trường hợp, năng lượng cần thiết để cung cấp cho thiết bị thông khí xử lý thứ cấp có thể chiếm hơn một nửa tổng chi phí năng lượng của nhà máy.
Oxy cần thiết cho quá trình sục khí được cung cấp qua hai phương pháp chính: bằng cơ khí hoặc qua bề mặt sục khí Việc sử dụng máy bơm hoặc máy khuấy trên bề mặt của các bể chứa giúp kiểm soát tốc độ sục khí Tốc độ này có thể điều chỉnh thông qua việc thay đổi tốc độ và độ sâu của máy khuấy, hoặc tốc độ của máy bơm.
Phương pháp khuếch tán sử dụng đục lỗ ống hoặc mái vòm ở đáy bể sục khí là một cách hiệu quả để cung cấp oxy Việc điều chỉnh tốc độ của máy nén khí đi qua bộ khuếch tán giúp tạo ra nguồn oxy đa dạng, đáp ứng nhu cầu của hệ thống.
Kiểm soát chính xác lượng oxy hòa tan là yếu tố quan trọng để đảm bảo điều kiện tối ưu cho quá trình tiêu hóa Mức oxy quá thấp sẽ làm giảm sự phát triển của vi khuẩn, từ đó ảnh hưởng đến tỷ lệ sự cố của nước thải Ngược lại, nếu mức oxy quá cao, chi phí năng lượng có thể tăng và hiệu quả của cảm biến có thể bị suy giảm do sự hình thành chất nhờn.
Vì lý do này, mức tối ưu được đề xuất cho oxy hòa tan thường được đặt ở mức từ 1,5 đến 2 ppm
Trong quy trình xử lý nước thải, oxy hòa tan (DO) đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra Nồng độ DO thấp có thể dẫn đến hiện tượng bùn nổi và giảm hiệu quả phân hủy, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng nước Ngược lại, nếu nồng độ DO quá cao, quá trình keo tụ vi sinh vật bị phá hủy và năng lượng tiêu thụ gia tăng Do đó, việc kiểm soát nồng độ DO là cần thiết để đáp ứng tiêu chuẩn nước thải, tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ Tuy nhiên, khi cảm biến DO gặp lỗi, giá trị thực của DO sẽ lệch khỏi thiết lập điểm, ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống xử lý nước thải (WWTP) và có thể dẫn đến nước thải không đạt tiêu chuẩn hoặc tăng tiêu thụ năng lượng Vì vậy, việc phát hiện lỗi của cảm biến DO là rất quan trọng, nhưng do cảm biến hoạt động trong điều khiển vòng lặp, việc phát hiện lỗi trở nên khó khăn.
Nồng độ oxy hòa tan trong nước thường là 8mg/l Khi nồng độ DO giảm xuống khoảng 4-5 mg/l, hầu hết các sinh vật trong nước sẽ chết hoặc giảm sút số lượng đáng kể Nếu nồng độ DO giảm xuống còn 0, quá trình phân hủy kém sẽ diễn ra, khiến nước chuyển sang màu đen và phát sinh mùi hôi khó chịu.
GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200, TIA PORTAL V15.1 VÀ GIAO DIỆN
Giới thiệu về PLC S7-1200
PLC S7-1200 của SIEMENS là một dòng sản phẩm mới với độ chính xác cao, thiết kế module nhỏ gọn và linh hoạt, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau Thiết bị này có giao thức truyền thông đáp ứng các tiêu chuẩn cao nhất trong công nghiệp và tích hợp nhiều tính năng công nghệ mạnh mẽ, biến nó thành giải pháp tự động hóa hoàn chỉnh và toàn diện.
Thành phần của PLC S7-1200 gồm:
+ Kết nối với các module mở rộng
+ Đèn Led hiển thị I/O trên board
Cấu tạo của PLC S7-1200 gồm như sau:
+ Bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống như điều khiển AC, RELAY hoặc DC phạm vi rộng
+ 2 mạch tương tự và số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản phẩm
+ 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB)
+ 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP
+ Bổ sung 4 cổng Ethernet
+ Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC
PLC Siemens S7-1200 được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng như:
+ Hệ thống băng tải
+ Hệ thống xử lý nước thải
+ Điều khiển đèn chiếu sáng
2.1.3 Một số dòng S7-1200 thông dụng
Hiện nay, PLC S7-1200 có nhiều dòng CPU khác nhau như CPU 1211C, 1212C, 1214C, 1215C và 1217C, cùng với nhiều lựa chọn về nguồn điện AC/DC, tín hiệu đầu vào/ra và relay/DC Tùy thuộc vào ứng dụng và chương trình, người dùng cần chọn CPU phù hợp với cấu hình hệ thống và giá thành, nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và kinh tế nhất.
2.1.4 Module phần cứng PLC S7-1200 Để tìm hiểu kỹ hơn về PLC S7-1200 chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết hơn về những module phần cứng mà PLC S7-1200 hỗ trợ đến người dùng Để từ đó, người dùng có những lựa chọn về sản phẩm phù hợp với ứng dụng theo yêu cầu khách hàng a) Module xử lý trung tâm
Module xử lý trung tâm CPU bao gồm vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ và các bộ định thì, cho phép lưu trữ chương trình người dùng CPU S7-1200 hỗ trợ nhiều protocol như TCP/IP, ISO-on-TCP và S7_communication, cùng với các tập lệnh cho truyền thông như USS và Modbus RTU Cổng Profinet tích hợp giúp CPU kết nối với HMI, máy tính lập trình và các PLC S7-1200 khác qua Profinet.
Module AI là thiết bị đọc tín hiệu analog từ các nguồn khác nhau như dòng 4 ÷ 20 mA (đấu 2 dây và 4 dây), tín hiệu điện áp 0 đến 10 VDC, và các loại cảm biến như RTD và TC Bên cạnh đó, module AI/AO có khả năng đọc và xuất tín hiệu analog, trong khi module AO chuyên dùng để xuất tín hiệu analog Đối với tín hiệu digital, module DI thực hiện chức năng đọc, còn module DI/DO có khả năng đọc và xuất tín hiệu digital Cuối cùng, module xử lý truyền thông đảm bảo kết nối và giao tiếp hiệu quả giữa các thiết bị.
Module truyền thông được gắn bên trái CPU và được ký hiệu là CM 1241 CP 124x Tối đa chỉ có thể gắn được 3 module mở rộng về truyền thông
CPU hỗ trợ những vùng nhớ để lưu trữ chương trình người dùng, dữ liệu và cấu hình hệ thống như sau:
Load memory là loại bộ nhớ không mất dữ liệu (non-volatile) được sử dụng để lưu trữ chương trình người dùng, dữ liệu và cấu hình PLC Khi một dự án được tải xuống PLC, nó sẽ được lưu trữ đầu tiên tại vùng nhớ Load memory, nằm trong bộ nhớ MMC (nếu có) hoặc trên CPU Người dùng có thể mở rộng dung lượng vùng nhớ này bằng cách sử dụng thẻ MMC.
Bộ nhớ làm việc là khu vực lưu trữ tạm thời mà dữ liệu sẽ bị mất khi CPU mất điện Trong quá trình hoạt động, CPU có khả năng sao chép một số phần và chức năng của dự án từ bộ nhớ tải sang bộ nhớ làm việc để thực hiện các tác vụ cần thiết.
+ Retentive memory: là vùng nhớ được sử dụng để lưu trữ lại những dữ liệu cần thiết, mong muốn khi CPU mất điện hoàn toàn
Bảng 2.1: Các kiểu dữ liệu S7-1200
Kiểu dữ kiệu Miêu tả
Bit và chuỗi bit • Bool gồm một bít đơn
Interger • USInt (số interger không dấu 8 bit)
• SInt (số interger có dấu 8 bit)
• UInt (số interger không dấu 16 bit)
• Int (số interger có dấu 16 bit)
• UDInt (số interger không dấu 32 bit)
• Dint (số interger có dấu 32 bit)
Số thực • Real – số thực dấu chấm động 32 bit
• LReal – số thực dấu chấm động 64 bit
Data and time • Data là kiểu dữ liệu 16bit chỉ số ngày có tầm từ D#1990-1-1 đến D#2168-12-31
• DTL (data and time long) bao gồm dữ liệu với 12byte lưu giữ thông tin về ngày, tháng, năm
• Weekday (USInt): 1 → 7 (1 là chủ nhật)
Char và Sting • Char là kiểu dữ liệu ký tự với 8 bit
•Sting là kiểu dữ liệu chuỗi lên tới 254 char
Pointer •Pointer hay con trỏ sử dụng để định địa chỉ gián tiếp.
PLC S7-1200 được dùng trong mô hình
2.2.1 Bộ điều khiển trung tâm PLC S7-1200 DC/DC/DC (Master)
CPU PLC 1214C DC/DC/DC có đầu vào I/O bao gồm 14 đầu vào số (DI) 24V DC, 10 đầu ra số (DO) 24V DC, và 2 đầu vào analog (AI) 0 – 10VDC Nguồn cấp cho thiết bị nằm trong khoảng 20.4 – 28.8 V DC, với chương trình và bộ nhớ dữ liệu lên đến 100 KB (mã sản phẩm 6ES7214-1AG40-0XB0).
2.2.2 Bộ điều khiển các bể PLC S7-1200 AC/DC/Rly (Slave)
CPU PLC 1214C AC/DC/Rly có đầu vào I/O bao gồm 14 đầu vào số (DI) 24V DC, 10 đầu ra số (DO) relay 2A, và 2 đầu vào analog (AI) 0 – 10V DC Thiết bị hoạt động với nguồn cấp AC từ 85 – 264V tại tần số 47 – 63Hz Bộ nhớ chương trình và dữ liệu của PLC này lên tới 100kb (mã sản phẩm 6ES7214-1BG40-0XB0).
Tổng quan về Switch công nghiệp
2.3.1 Switch công nghiệp là gì
Switch là thiết bị mạng giúp kết nối các thiết bị khác nhau, cho phép chúng giao tiếp qua nhiều cáp dữ liệu được cắm vào Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra mạng lưới liên kết giữa các thiết bị trong hệ thống.
Switch công nghiệp, hay còn gọi là Industrial Ethernet Switches, là thiết bị chuyển mạch được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt Chúng có thời gian hoạt động dài hơn so với các dòng Switch Ethernet thông thường, giúp đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong các ứng dụng công nghiệp.
Hình 2.2: Switch công nghiệp
Các điều kiện khắc nghiệt bao gồm: bụi bẩn, rung, sốc điện, nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp
Khung có thể được truyền bằng bốn phương pháp:
Chế độ trực tiếp (cắt qua) cho phép công tắc chỉ đọc địa chỉ của phần cứng và truyền tải nó như hiện tại mà không thực hiện bất kỳ phát hiện lỗi nào.
Chế độ hoãn lại (lưu trữ và chuyển tiếp) bao gồm bộ đệm chuyển đổi, thường xuyên thực hiện hoạt động tổng kiểm tra trên mỗi khung trước khi gửi đi.
Không phân mảnh giúp truyền các gói dữ liệu với tốc độ cố định, đơn giản hóa quá trình phát hiện lỗi Đây là sự kết hợp hoàn hảo giữa các phương pháp trước đó.
Chuyển mạch tự động, hay còn gọi là chuyển mạch thích ứng, là quá trình mà công tắc tự động lựa chọn một trong ba chế độ hoạt động dựa trên các lỗi được phát hiện.
2.3.3 Các ưu điểm tối ưu khi dùng Switch công nghiệp a) Môi trường hoạt động
Rung chấn do máy móc trong các nhà máy ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của thiết bị chuyển mạch Trong môi trường công nghiệp, các switch được thiết kế để lắp đặt theo kiểu DIN-rail thay vì trong các tủ rack 19 inch như thiết bị chuyển mạch thông thường Switch công nghiệp được chế tạo để chống rung lắc, giúp ngăn cản tình trạng cáp bị rơi hoặc lỏng, từ đó đảm bảo tín hiệu mạng ổn định So với switch công nghiệp, các switch ethernet thông thường ít chịu được các chấn động mạnh và có thể bị hư hỏng do dòng nhiễu điện, dẫn đến cháy nổ linh kiện bên trong.
Các linh kiện dùng để xây dựng switch công nghiệp được thiết kế và thử nghiệm để hoạt động trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt, thường từ -40 đến +85°C (-40 đến +185 °F), trong khi các switch thông thường chỉ hoạt động hiệu quả trong khoảng 0 đến +60°C.
Switch công nghiệp được thiết kế để hoạt động trong các môi trường khắc nghiệt như sản xuất, vận chuyển, hàng hải, dầu khí, khai thác mỏ, và trong các lò nung hoặc phòng lạnh Chúng có độ sẵn sàng cao và có thể duy trì hoạt động lên tới 10 năm, vượt trội hơn so với các switch thông thường chỉ hoạt động từ 1,5 đến 3 năm trước khi gặp lỗi Điều này giúp đảm bảo hiệu suất liên tục và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động trong các ứng dụng quan trọng.
Switch công nghiệp thường được cài đặt sẵn để hoạt động ngay, với ưu tiên về tốc độ, tính sẵn sàng và độ tin cậy của mạng Hầu hết các switch công nghiệp không có chức năng quản lý, điều này giúp tối ưu hiệu suất như tốc độ và độ trễ Bảo mật cũng không phải là vấn đề lớn vì mạng công nghiệp thường được cô lập với internet, giảm thiểu nguy cơ xâm nhập từ bên ngoài Ngược lại, switch thông thường thường đi kèm với các tính năng quản lý và bảo mật, cho phép cấu hình theo nhu cầu sử dụng.
Với sự phát triển mạnh mẽ của IoT, các switch công nghiệp ngày càng trở nên quan trọng trong việc kết nối với các thiết bị IoT và các hệ thống cần kết nối Internet Các switch công nghiệp mới không chỉ được trang bị tính năng quản lý mà còn có khả năng bảo mật cao hơn Điều này cho phép người dùng điều khiển từng khối nhiệm vụ một cách hiệu quả, từ đó tạo ra bản phân công đầu ra tối ưu.
2.3.4 Giới thiệu thiết kế giao diện WinCC a) Giới thiệu tổng quan về giao diện
SIMATIC WinCC là hệ thống SCADA và HMI của Siemens, được sử dụng để giám sát và điều khiển các quá trình vật lý trong ngành công nghiệp và cơ sở hạ tầng trên quy mô lớn và khoảng cách xa Hệ thống này có thể kết hợp với các bộ điều khiển của Siemens và được phát triển cho hệ điều hành Microsoft Windows WinCC sử dụng Microsoft SQL Server để ghi nhật ký, đồng thời đi kèm với giao diện lập trình ứng dụng VBScript và ANSiC.
Năm 2010, WinCC và PLCS7-1200 trở thành những hệ thống SCADA đầu tiên bị nhắm đến bởi phần mềm độc hại, với sâu Stuxnet có khả năng theo dõi và lập trình lại các hệ thống bị nhiễm Giao diện WinCC đã được ứng dụng rộng rãi trong việc quản lý và giám sát các quy trình công nghiệp.
Quá trình được hiển thị đồ họa trên màn hình, cho phép người dùng quan sát trực tiếp Màn hình sẽ được cập nhật liên tục mỗi khi có sự thay đổi trong quá trình.
Quy trình vận hành cho phép người dùng thực hiện các thao tác cụ thể, chẳng hạn như chỉ định một điểm từ giao diện người dùng hoặc mở một van.
XÂY DỰNG PHẦN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG MÔ HÌNH CHO HỆ THỐNG
Sơ đồ cấu trúc của toàn bộ hệ thống
Hình 3.1: Giao diện của các cơ cấu chấp hành cho hệ thống Phần bố trí của các cơ cấu chấp hành cho hệ thống gồm:
Cảm biến oxy trong bể điều hòa được lắp đặt để đo lường nồng độ oxy trong nước và điều khiển máy thổi khí hiệu quả.
Cảm biến TSS được lắp đặt trong bể khử trùng nhằm đo độ đục của nước, từ đó điều khiển bơm định lượng NaOH và H2SO4 một cách hiệu quả.
+ Phao (bể thu gom, bể điều hòa, bể chứa bùn) được bố trí trên mặt nước để đo lưu lượng nước đổ vào bể chứa
Động cơ bơm chìm được lắp đặt gần đáy bể, giúp thuận tiện cho việc bơm nước luân phiên giữa các bể thu gom, bể điều hòa và bể chứa bùn, đảm bảo thực hiện nhiệm vụ của từng bơm một cách hiệu quả.
Bơm định lượng, hay còn gọi là bể điều hòa và bể khử trùng, được lắp đặt gần các bể chứa hóa chất với nhiệm vụ chính là chuyển hóa chất đến các bể khác.
Bể chứa hóa chất, bao gồm bể điều hòa và bể khử trùng, cần được bố trí ở những nơi khô ráo và có mái che để bảo vệ hóa chất khỏi tác động của các yếu tố môi trường.
Máy khuấy chìm, hay còn gọi là bể điều hòa hoặc bể hiếu khí, được lắp đặt ở vị trí dưới đáy bể nhằm tối ưu hóa quá trình khuấy hòa tan các hóa chất có trong bể.
Máy gạt bùn (bể lắng) được thiết kế đặc biệt để phục vụ cho bể lắng liên tục, với chức năng khuấy bể và gạt bùn, giúp chuyển bùn đến máy bơm bùn hiệu quả.
+ Máy bơm bùn (bể lắng) được bố trí bên cạnh của đáy bể để thuận lợi cho việc luân chuyển bùn đến bể chứa bùn
Máy ép bùn được đặt cạnh bể chứa bùn nhằm phục vụ quá trình ép bùn, giúp luân chuyển bùn đến các vị trí khác một cách hiệu quả.
+ Máy thổi khí được bố trí bên các bể để dễ cho việc cung cấp khí cho các bể.
Lựa chọn thiết bị
Hệ thống xử lý nước thải bao gồm nhiều bể với chức năng riêng biệt, nhằm mục đích chung là xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải Để đạt hiệu suất xử lý tốt, tất cả các bể cần hoạt động liên kết và hỗ trợ lẫn nhau, vì sự cố ở một bể có thể ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống Ngoài các bể xử lý, hệ thống còn bao gồm máy thổi khí, ống PVC và sử dụng hóa chất như PAC, NaOH, H2SO4 để nâng cao hiệu quả xử lý.
3.2.1 Bể thu gom a) Cảm biến phao mức nước
Hình 3.2: Các loại cảm biến báo mức dạng phao
Phao báo mức nước, hay còn gọi là cảm biến mức dạng phao, là thiết bị dùng để đo và báo mức trong môi trường chất lỏng như hóa chất, nước, dầu, và gas Thiết bị này được ứng dụng hiệu quả trong nhiều ngành công nghiệp hàng đầu, bao gồm dầu khí, hóa chất, hóa dầu, thực phẩm (như bia, rượu, nước giải khát), xử lý nước và nước thải, cũng như trong hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC).
Phao báo mức là thiết bị quan trọng trong việc giám sát mức chất lỏng, thường được gọi bằng nhiều tên khác nhau như phao báo mức nước, cảm biến đo mức nước dạng phao, và phao điện báo mức nước Các thiết bị này giúp theo dõi và điều chỉnh mức nước hiệu quả, đảm bảo an toàn và hoạt động ổn định trong các hệ thống chứa chất lỏng.
❖ Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo mức nước dạng phao được chia làm hai loại: on/off và liên tục
Công tắc phao cảm biến mực nước có hai dạng hoạt động: dạng on/off và dạng liên tục Ở dạng on/off, cảm biến chỉ báo mức cạn và đầy, khi chất lỏng đạt mức cạn, cảm biến sẽ kích hoạt motor bơm, còn khi đạt mức đầy, cảm biến sẽ ngừng hoạt động của motor Trong khi đó, ở dạng liên tục, cảm biến đo mực nước hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở, chuyển đổi thành tín hiệu 4-20mA Tín hiệu 4mA tại vị trí phao thấp nhất (cạn) sẽ mở bơm, trong khi tín hiệu 20mA tại vị trí phao cao nhất (đầy) sẽ đóng bơm.
❖ Chọn loại cảm biến mô hình:
Hình 3.3: Cảm biến phao (Công tắc phao)
Cảm biến phao, hay còn gọi là công tắc phao, là thiết bị dễ sử dụng với cấu trúc giống như công tắc cơ học hai dây nối Thiết bị này sử dụng xy lanh để đo mực nước; khi xy lanh ở đáy, công tắc sẽ mở, và khi mực nước tăng lên, xy lanh sẽ được đẩy lên trên, khiến công tắc đóng lại Đầu ra của cảm biến hoạt động như một công tắc, vì vậy nó có thể dễ dàng tương thích với bất kỳ bộ vi điều khiển nào.
+ Chức năng của máy bơm chìm
Máy bơm chìm là thiết bị bơm nước đặc biệt, hoạt động hoàn toàn dưới nước với động cơ được thiết kế chống nước tuyệt đối Chất liệu chế tạo máy bơm chìm thường là hợp kim gang hoặc Inox, giúp nó bền bỉ trong môi trường ẩm ướt Máy có khả năng bơm cả nước sạch và nước bẩn, xử lý nước thải, nước bề mặt, và nước lẫn bùn Ngoài ra, máy còn có thể xử lý chất thải lỏng chứa chất rắn, thải nước rò rỉ và luân chuyển nước thải hiệu quả.
Thiết kế máy bơm chìm rất phức tạp và đòi hỏi kỹ thuật cao, khiến nó trở thành một trong những loại máy bơm có cấu tạo phức tạp nhất hiện nay Máy bơm nước thải cần được chế tạo để tự bảo vệ khỏi các tác động gây hại như áp lực nước và nhiệt độ môi trường Nhờ vào cấu tạo phức tạp này, máy bơm chìm có khả năng hoạt động liên tục và tuổi thọ cao.
+ Chọn máy bơm chìm trong mô hình
Hình 3.4: Máy bơm nước
Máy bơm chìm là loại thiết bị được thiết kế để bơm nước với thể tích và lưu lượng nhỏ, mang lại kết quả bơm chính xác cao theo yêu cầu của người sử dụng Thiết bị này có thể vận hành tự động hoặc bằng tay tùy theo nhu cầu Một trong những ưu điểm lớn nhất của máy bơm chìm là không cần phải mồi nước như các dòng bơm đặt cạn, vì nó được đặt chìm trong nước.
Máy bơm này được thiết kế với vỏ ngoài bằng nhựa cao cấp, bền bỉ và nhẹ, giúp di chuyển dễ dàng Sản phẩm có lớp chắn ngăn ngừa cặn bẩn lớn, hoạt động êm ái, không gây ồn, và có khả năng hoạt động liên tục với tính năng tự giải nhiệt Giá thành sản phẩm cũng rất hợp lý.
+ Cấu tạo máy bơm nước
Những loại máy bơm này thường được sử dụng cho cho bơm nước lưu lượng nhỏ, bơm đặt chìm trong nước
Có cấu tạo thường là trục ngang, hoạt động khi ngâm mình trong nước
Cấu tạo vỏ ngoài với chất liệu tốt để tránh tình ăn mòn do ngâm lâu trong nước
Khác với những loại máy bơm chìm trục đứng thông thường, máy bơm chìm trục ngang có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác biệt hơn
+ Nguyên lý hoạt động
Máy bơm nước hoạt động tương tự như các loại máy bơm khác, nhưng điểm khác biệt là nó có khả năng hút nước từ một vị trí và vận chuyển đến vị trí cần thiết mà không tự động mồi nước.
Máy bơm này được lắp đặt trực tiếp trong nước, có chức năng bơm nước từ bể này sang bể khác Nhiệm vụ của nó là hút nước cùng với các tạp chất bên trong để chuyển đến vị trí khác.
Máy bơm nước hoạt động hiệu quả nhất khi được ngâm trong nước, vì vậy cần tránh để máy chạy khô Hiệu suất của máy bơm phụ thuộc vào công suất của nó, với loại máy được sử dụng trong dự án có công suất 220V.
+ Ứng dụng và tính năng của loại máy bơm nước mini
Máy bơm nước này được sử dụng để bơm nước từ bể này sang bể khác
Máy bơm nước 220V được thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt và bảo trì, sửa chữa Sản phẩm hoạt động êm ái, chống ăn mòn tốt và tiết kiệm điện năng hiệu quả.
Máy hoạt động chìm hoàn toàn trong nước, khả năng tự giải nhiệt tốt
Thiết bị có hệ thống bảo hộ nhiệt độ
Vỏ ngoài của máy được làm bằng nhựa chống ăn mòn tốt c) PLC S7-1200 (SLAVE 1)
Dùng CPU PLC 1214C AC/DC/Rly
3.2.2 Bể điều hòa 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 chuyên dụng để bơm nước và hóa chất với thể tích và lưu lượng nhỏ, phù hợp cho các quy trình yêu cầu độ chính xác cao Thiết bị này cho phép bơm một lượng nước hoặc hóa chất đúng thời gian đã được điều chỉnh, và có thể hoạt động tự động hoặc bằng tay.
Bơm định lượng là thiết bị quan trọng được sử dụng để bơm các chất như axit, kiềm, và các loại chất lỏng có độ nhớt cao ở nhiệt độ cao Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm công nghiệp, nông nghiệp, y tế và xử lý nước thải.
Sơ đồ đi dây của mô hình
Hình 3.11: Sơ đồ di dây của PLC trung tâm
Hình 3.12: Sơ đồ đi dây của PLC khu vực 1
Hình 3.13: Sơ đồ đi dây PLC khu vực 2
