HỆ THỐNG TỰĐỘNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI, chương 2 ppsx

Chương 2: Khả năng áp dụng tựđộng hoá xử lý
nước thải nhà máy bia
Tại nhiều quốc gia có nền công nghiệp phát triển cao (Mỹ, Nhật, Đức, Anh,
Pháp, ), các h
ệ thống xử lý nước thải công nghiệp đã được nghiên cứu và đưa
vào
ứng dụng từ lâu. Nhiều hãng hàng đầu trong lĩnh vực này như USFilter,
Aquatec Maxcon, Hunter Water Corporation(HWC), Global Industries.Inc
đã
đưa ra các giải pháp công nghệ tiên tiến xử lý nước thải. Hầu hết các công nghệ
hiện đại ngày nay đều được tựđộng hoá cao, nhờđó đảm bảo năng suất, chất
lượ
ng, hiệu quả như mong muốn.
T
ại Việt Nam đã có những nhà máy xử lý nước thải hiện đại, sử dụng hoàn
toàn ho
ặc phần lớn các công nghệ của nước ngoài do đó mức độ tựđộng hoá cao,
tuy nhiên giá thành
đắt, nhiều công nghệ không mang tính mở nên khó làm chủ
hoàn toàn, chi phí nâng cấp, bảo trì rất lớn.
Qua khảo sát kết hợp nghiên cứu, tìm hiểu các hệ thống xử lý nước thải
trong và ngoài nước, chúng tôi khẳng định rằng chúng ta hoàn toàn có thể tự thiết
kế và xây dựng một hệthống tựđộng hoá hiện đại cho dây chuyền xử lý nước thải
nhà máy bia. Bên cạnh đó, chính nhờ phát huy tối đa nội lực trong nước chi phí
đầu tư và bảo trì hệ thống sẽ giảm đáng kể.
Mức độ tựđộng hoá chủ yếu phụ thuộc vào khả năng đầu tư của nhà máy, song
m
ột thiết kế hợp lý dựa trên các chuẩn quốc tế mở sẽ cho phép linh hoạt khi lựa
ch
ọn cấu hình hệ thống cũng như nâng cấp mức độ tựđộng hoá và mở rộng hệ
thống một cách dễ dàng trong tương lai.

Hệ thống tựđộng hoá sẽ cho phép giám sát điều khiển tất cả các công đoạn xử
lý nước thải từ một Trung tâm điều khiển. Để làm được điều này cần trang bị
thêm các thiết bịđo lường, điều khiển và xây dựng thêm một số chức năng cần
thiết đối với hệ thống tựđộng hoá xử lý nước thải hiện đại. Các thiết bịđo lường,
đ
iều khiển nói chung rất sẵn có tại Việt Nam với nhiều đại diện của các hãng lớn
như Endress+Hauser, Yokogawa, Siemens, Đây là một thuận lợi khi xây dựng
h
ệ thống tựđộng hoá.
Tóm lại:
Tựđộng hoá cho xử lý nước thải nhà máy bia là hoàn toàn khả thi về kỹ thuật và
kinh t
ếtrong
điều kiện Việt Nam hiện nay.
II. NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TỰĐỘNG HOÁ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
1. Mục đích áp dụng tựđộng hoá xử lý nước thải
Tựđộng hoá xử lý nước thải là điều cần thiết nhưng cũng không cần phải chạy
đ
ua theo mốt, mà phải phân tích rõ mục đích của tựđộng hoá và đặc biệt phải chú
ý: vì sao ph
ải tựđộng hoá và cho ai?[1]
C
ải thiện điều kiện làm việc: Mục đích đầu tiên của tựđộng hoá là phải loại bỏ
công việc lặp lại và khó nhọc cho việc vận hành, ví dụ: liên tục theo dõi, kiểm
tra nhiều thông số công nghệ, tắt bật cơ cấu chấp hành, ghi chép số liệu, sự
cố, Tựđộng hoá và giám sát bằng máy tính làm tiện lợi thêm khả năng khống
ch
ế từ xa một số lượng lớn các thông tin, đơn giản hoá nhiệm vụ khai thác, giám
sát và qu

ản lý.[1]
Nâng cao hiệu quả của thiết bị: Trước hết ta có thể cải thiện chất lượng xử lý
nước bằng các thiết bịđo và điều chỉnh . Ví dụ nhưđịnh lượng chất phản ứng, mức
độ ô xy hoá, kiểm tra nhiệt độ các bể phản ứng…Tựđộng hoá quá trình cho phép
gi
ải phóng con người và làm tăng tốc độ tin cậy của hệ thống. Nhưng mục tiêu
quan tr
ọng là nâng cao độ chắc chắn vận hành của thiết bị có tính đến các tiêu
chu
ẩn độ tin cậy qua việc nghiên cứu các sự cố vận hành. Nghĩa là dự phòng các
ph
ương án để thiết bị có thể làm việc liên tục trong trường hợp bịhỏng hóc một bộ
phận nào đó bằng cách đưa tựđộng các thiết bị dự phòng vào làm việc và giải
quyết hỏng hóc. Tựđộng hoá cho phép việc nghiên cứu thống kê các dữ liệu đã thu
được, mở ra con đường tối ưu của việc xử lý.[1]
T
ăng năng suất lao động: Tựđộng hoá nhằm nâng cao năng suất bằng cách giảm
chi phí v
ận hành. Ta cũng có thể tối ưu hoá giá thành năng lượng chi phí hàng giờ
và chi phí vật liệu. Giảm nhân công vận hành và giảm công việc bảo dưỡng cũng
cho phép gi
ảm giá thành.[1]
Tr
ợ giúp việc giám sát: Nó bao gồm việc lắp đặt bộ biến đổi, phát hiện báo
động, đặt các phương tiện ghi các dữ liệu và truyền đi xa cho đến nơi giám sát
b
ằng máy tính. Tựđộng hoá không có mục đích riêng, mức độ phức tạp của thiết
bị phải đáp ứng điều kiện của nhà máy và đối tượng xử lý.
Tựđộng hoá chỉ xem như một bộ trợ giúp, không ép buộc. Một trong những
h

ậu quả của một hệ thống tựđộng không chắc chắn là khi “mất nhớ” nó không
ti
ếp xúc trực tiếp được với quá trình công nghệđược nữa. Tuy nhiên những ưu
điểm của nó quá rõ ràng nếu thiết bịđược một chuyên gia về xử lý nước thải thiết
kế và vận hành thực hiện.[1]
2. Yêu cầu và cơ sở xây dựng hệ
thống tựđộng hoá
Hệ thống tựđộng hoá có thể chia làm hai phần: hệ thống thông tin và hệ thống
điều khiển.
Hệ thống thông tin có nhiệm vụ thực hiện các chức năng thông tin. Các chức
n
ăng này cho phép giám sát quá trình công nghệ: cụ thể là thu thập, bảo quản,
thống kê và ghi lại các thông tin đã diễn ra của quá trình điều khiển, cần cho dự
báo trước các tình huống sự cố hay thông tin về sự thay đổi yêu cầu đặt trước của
quá trình[1].
H
ệ thống điều khiển dùng để tạo ra và thực hiện các tác động điều khiển dựa
trên các nguyên lý
điều khiển các đại lượng phụ thuộc của quá trình công nghệ; thực
hi
ện điều khiển
tối ưu; bằng các phương tiện tựđộng thực hiện các thao tác logic và theo chương
trình
đối với các phần tử phân tán (điều khiển phân tán các cơ cấu chấp hành , các
liên
động sự cố, khởi động và dừng hệ thống máy ).[1].
Đối với mỗi hệ thống tựđộng điều khiển quá trình công nghệ không nhất thiết
phải thực hiện tất cả các chức năng kể trên. Một số các chức năng không thích hợp
v
ới đối tượng công nghệ này lại có thể thích hợp với đối tượng công nghệ trong

h
ệ thống điều khiển ở mức cao hơn. Hệ thống tựđộng điều khiển quá trình công
ngh
ệ thực chất là điều khiển tập trung quá trình đó nhờ các phương tiện kỹ
thuật điều khiển tựđộng.[1].
V
ấn đềđo lường từ xa các thông số của hệ thống công nghệ là rất quan trọng.
Các thông s
ốcần đo có thể kểđến như: mực nước trong các bể chứa, trong các
bu
ồng đầu vào công trình, lưu lượng, các chỉ số chất lượng nước như pH, T,
DO, Các thi
ết bị cho tín hiệu từ xa giúp người điều khiển nhìn nhận được toàn
c
ảnh về trạng thái làm việc của các thiết bị. Các thiết bị hiện trường truyền về
Trung tâm điều khiển các tín hiệu sau đây: tín hiệu về tắt sự cố, vềhỏng hóc các
thiết bịđiều khiển hay của các thiết bị phụ trợ (quạt, máy bơm ), giá trị sự cốcủa
các thông s
ố công nghệ, sự trục trặc điều tiết chất phản ứng [1].
Các phòng trong Trung tâm
điều khiển thường được sắp xếp liền kề nhau,
phòng có di
ện tích lớn là phòng điều khiển chính có đặt các tủ nhiều thiết bị có
bàn gh
ế của người vận hành. Đằng sau tủ là các bộ phận cung cấp nguồn, điều
khiển xa và các đầu vào của cáp. Trong Trung tâm điều khiển, các tủ, trạm đặt
thiết bịđiều khiển cần được sắp xếp như thế nào đểngười điều khiển từ chỗ ngồi
làm vi
ệc có thể bao quát được tất cả các dụng cụđo lường và các tín hiệu. Kết
cấu các tủ và trạm điều khiển yêu cầu phải đơn giản nhưng cho khả năng lắp ráp

d
ụng cụ một cách dễ dàng hoặc có thể thực hiện đổi chỗ chúng khi cần thiết. Trên
s
ơđồbằng các ký hiệu tương ứng làm tái hiện lại các tín hiệu truyền từ xa, đánh
d
ấu trạng thái tác động của các máy bơm, của khoá van, của các cầu giao dầu và
các thi
ết bị khác. Bằng sự thay đổi màu sắc, ánh sáng và kim quay chỉ trạng thái
c
ủa đối tượng. Khi có các tín hiệu cảnh báo, báo động cần cho ánh sáng đèn nhấp
nháy [1].
V
ới tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ tựđộng các phương tiện điều
khiển ngày một hiện đại hơn, có độ chắc chắn, tinh vi trong công tác lại có kích
th
ước thu nhỏ. Rất tiện ích về nhiều mặt. Điều đó đạt được khi các quá trình
công ngh
ệđược điều khiển bằng các thiết bị vừa tính toán
vừa điều khiển lại vừa có khả năng tựđộng lập trình gọi là thiết bị
tựđộng lập trình công nghiệp (máy tính PC và các thiết bị tựđộng
khả trình PLC) và chúng được lắp đặt làm việc trong mạng riêng
g
ọi là mạng công nghiệp. Nhờ có mạng truyền thông công
nghi
ệp mà điều hành, quản lý giám sát một nhà máy, xí nghiệp
nói chung hay m
ột quá trình công nghệ nói riêng thu được nhiều
kết quả tốt hơn [1].
Chúng ta c
ũng biết rằng công nghệ làm sạch nước thải rất phức

t
ạp, vì trong đó có nhiều quá trình khác biệt nhau xảy ra… Mặt
khác các quá trình đó về phương diện công nghệ cũng còn nhiều
vấn đề chưa được nghiên cứu thấu đáo. Nước thải là một môi
trường luôn thay đổi về thành phần cấu tạo bởi các hợp chất và
lưu lượng: lại có độẩm, độ kết dính, độ ô xít hoá, nhiệt độ biến
đổ
i nên gây nhiều khó khăn phức tạp cho việc áp dụng tựđộng
hoá. C
ụ thể nhưta không thể sử dụng các thiết bị tựđộng đã sản
xuất hàng loạt lưu hành trên thị trường nhưcho tựđộng hoá các
môi trường bình thường khác, mà phải chọn các thiết bị tựđộng
hoá chuyên sử dụng cho tựđộng hoá ở môi trường đặc biệt như
nước thải. Các loại cảm biến này phải chống chọi được những
ảnh hưởng khắc nghịêt của môi trường ô xy hoá cao, có độđậm
đặc các loại rác
bẩn vô cơ và hữu cơ, có thể có nhiệt độ
cao….[1].
V
ới một đối tượng luôn thay đổi là nước thải (lưu lượng,
m
ức độ bẩn, nồng độ các chất bẩn, lượng bùn hoạt tính…), lại
có những hạn chế về phía công nghệ nên việc đưa công trình
vào làm vi
ệc ở chếđộ tối ưu về cả kỹ thuật lẫn kinh tế là một
nhi
ệm vụ nan giải. Vì vây, khi tựđộng hoá các quá trình xử lý
n
ước thải, chếđộ công nghệ luôn cần được dịch chỉnh sao cho
theo sát g

ần với các điều kiện thay đổi của môi trường. Như vậy
nhiệm vụ của tựđộng hoá các công trình xử lý nước thải đã được
hi
ện ra rõ nét là: tổ chức việc điều khiển, kiểm tra, bảo vệ, cho
tín hi
ệu tựđộng về sự làm việc của các công trình công nghệ từ
một Trung tâm điều khiển sao cho công trình xử lý nước thải có
hi
ệu quả cao. Tuỳ thuộc vào qui mô của trạm xử lý (công suất
thiết kê, kết cấu của công trình) và đặc tính của nước thải cần xử
lý mà chọn khối lượng và mức độ tựđộng hoá cho phù hợp về
mặt kinh tế (tựđộng hoá từng phần hay toàn phần).[1].
Trong các trạm điều khiển được trang bị nhiều sơđồ của quá
trình công ngh
ệ xử lý nước thải. Các sơđồ này phải chỉ rõ được
tr
ạng thái làm việc của tất cả các công trình, máy móc mà nó điều
khiển (trạng thái "làm việc", "dừng máy", hay "sự cố"). Ngoài ra
các
sơđồđó phải cho khả năng theo dõi dễ dàng các tín hiệu; đơn
gi
ản hoá và giảm các sai sót trong việc điều khiển. Để tiện cho
vi
ệc theo dõi, kiểm tra công tác của các thiết bị máy móc, ở các
tr
ạm điều khiển đặt cách xa công trình nên sử dụng thiết bị truyền
hình công nghiệp [1].
Ngày nay khoa học công nghệ mỗi ngày một phát triển. Trong
việc áp dụng tựđộng hoá vào việc điều khiển, kiểm tra, bảo vệ
các công trình công nghệđã gặt hái được những thành quảđáng ca

ng
ợi. Trong các hệ thống điều khiển người ta đã sử dụng các
block logic hay các máy tính
điện tử có thiết bịđo lường từ xa
các thông tin
ở dạng tín hiệu tương tự hoặc dạng số rất tiện ích,
đã có các thiết bị gọi là thiết bị tựđộng lập trình công nghiệp ra
đời (API) hơn hẳn các bộđiều chỉnh trước đây, có khả năng tính
toán và
điều khiển; có thể kết nối với đối tượng điều khiển qua
các c
ảm biến điện tử có độ tin cậy cao với cơ cấu chấp hành và
các thi
ết bị ngoại vi khác (màn hình, phím lập trình, thẻđiện tử,
m
ạng thông tin…). Cũng đã có các API có khả năng điều khiển
quá trình đồng thời với nhiều thông sốđầu vào biến đổi với các
qui lu
ật khác nhau. Các API có khả năng làm việc trong điều kiện
khắc nghiệt về môi trường. Sự xuất hiện của thiết bị tựđộng lập
trình công nghiệp đã mở ra những triển vọng tốt đẹp trong việc áp
dụng tựđộng hoá vào điều khiển các công trình xử lý nước
thải [1].