ĐỒ ÁN: LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.1. Sơ đồ công nghệ

Trong bản vẽ CAD
1.2. Nguyên lý làm việc
Nước thải ở mỗi dây chuyền sản xuất và nguồn nước phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của
công nhân được thu gom lại và cho chảy tự nhiên nhờ vào trọng lực qua bộ lọc rác thô. Rác thải
=================================================================(1)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

có kích thước lớn gồm: cát đá vụn, gỗ, giấy, giẻ, nylon… sẽ được giữ lại tránh gây ra các sự cố
trong quá trình vận hành ở các công trình sau như làm tắc bơm, đường ống dẫn đảm bảo an toàn
và thuận lợi cho cả hệ thống trong quá trình vận hành. Các rác thải này sẽ được lấy lên thường
xuyên để tránh làm tắc lọc.
1.2.1. Mương lắng cát
a. Định nghĩa
Tại mương lắng cát, tấm lọc rác tinh được lắp đặt nhằm giữ lại các rác thải có kích cỡ nhỏ
hơn để hạn chế tối đa rác thải theo vào ngăn bơm, tăng cường khả năng bảo vệ bơm. Lượng rác

tinh này được vớt lên định kỳ để duy trì tác dụng của tấm lọc rác. Nước thải sau đó được cho
chảy tự nhiên qua bể cân bằng nhờ vào trọng lực.
b. Cấu tạo

Hình 1.1: Mương lắng cát
Cấu tạo của mương lắng cát gồm có:
- Tấm lọc rác thô: dùng để giử lại các loại rác lớn từ bên ngoài vào để đưa ra nước mịn hơn;
=================================================================(2)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

- Tấm lọc rác tinh: dùng để lọc các loại bùn và rác lại nhỏ làm cho chất lượng nước tốt hơn
trước khi đưa vào bơm để bơm vào bể cân bằng;
- Phao đo mức nước: phao này dùng để đo mức nước có trong mương lắng cát.
c. Nguyên lý hoạt động
Ban đầu khi bắt đầu hoạt động thì trong mướng lắng cát sẽ chưa có nươc nên làm cho phao
trong bể sẽ hạ thấp xuống làm cho mạch điện trong phao sẽ hở ra, từ đó sẽ đưa tín hiệu đến van
đưa nước vào sẽ mở ra làm cho nước từ ngoài chảy vào bể lắng cát.
Khi nước trong bể đầy thì phao sẽ được đẩy lên làm cho mạch điện trong phao sẽ đóng lại,
tín hiệu này sẽ được đưa tới làm cho van tự đọng đóng lại không cho nước vô tránh trường hợp
tràng nước ra ngoài.
Tức là:
Phao P01 có nhiệm vụ điều khiển van tự động (VTĐ1) đưa nước thải vào mương lắng cát, có
một cảm biến đưa tín hiệu Digital 0 hoặc 1; khi tín hiệu ở mức 0 thì van tự động mở, tín hiệu ở

mức 1 thì van tự động đóng; có nghĩa là van sẽ luôn mở cho đến khi nước trong mương lắng cát
dâng lên làm phao P01 nổi lên làm kín mạch dòng điện sinh ra làm van đóng lại.

1.2.2. Bể cân bằng
a. Định nghĩa
Tại bể cân bằng, một dàn ống sục khí được bố trí dưới đáy với mục đích là khuấy trộn, tại đây
nước thải được trộn lẫn, làm đồng đều các thành phần (BOD, COD, pH, N, P, Nhiệt độ…). Do
tính chất nước thải thay đổi theo từng giờ sản xuất và tùy vào tính chất nước thải của từng công
đoạn nên bể cân bằng rất cần thiết trong việc điều hòa nồng độ và lưu lượng nước thải, làm giảm
kích thước và tạo chế độ làm việc ổn định liên tục cho các công trình phía sau, tránh sự cố quá
tải. Ngoài ra bể cân bằng còn có mục đích là giảm bớt sự dao động hàm lượng các chất bẩn trong
nước thải, làm giảm và ngăn cản lượng nước thải có nồng độ các chất độc hại cao đi trực tiếp vào
các công trình xử lý sinh học.
=================================================================(3)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

b. Cấu tạo
Cấu tạo của bể cân bằng gồm có:
- Hai phao để đo mức nước cao và mức nước thấp trong bể cân bằng;
- Hai máy bơm nước: dùng để bơm nước từ bể cân bằng lên bồn định lượng;
- Hai máy sục khí: máy sục khí có tác dụng là trộn lẫn nước và các loại tạp chất có trong
nước như (BOD, COD, pH, N, P, Nhiệt độ…) để dễ dàng xử lý hơn.

Hình 1.2: Bể cân bằng
c. Nguyên lý hoạt động
Khi nước trong bể lắng cát chảy vào bể cân bằng thì mực nước trong bể cân bằng sẽ được đo
bởi hai phao mức thấp và phao mức cao.

=================================================================(4)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Hai phao P2 và P3 có nhiệm vụ điều khiển máy sục khí MSK1 và máy bơm B1và B2.
P2 cảm biến mức thấp, khi mực nước trong bể cân bằng xuống mức thấp hơn so với phao P2 thì
mạch điện trong phao P2 sẽ hở ra nên không có tín hiệu nào được gửi đi nên hai máy bơm B1,B2
và máy sục khí MSK1 sẽ không hoạt động. Còn khi mự nước lên bằng hoặc cao hơn phao P2 thi
mạch điện trong phao sẽ đống lại nên có tín hiệu Digital từ P2 gửi đi thì khởi động B1 nếu mà
mực nước đi xuống thì ngừng bơm. Khởi động MSk1 nếu mực nước đi xuống thì ngừng sục khí.
P3 cảm biến mức cao, khi mực nước trong bể cân bằng thấp hơn phao P3 thi mạch điện trong
phao P3 sẽ hở ra nên sẽ không có tín hiệu gì gửi đi. Còn khi mực nước trong bể bằng hoạc cao
hơn phao P3 thì mạch điện trong phao se kín mạch nên có tín hiệu Digital từ phao P3 gửi đi thì
cả hai bơm B1 và B2 khởi động. Khi mực nước giảm thì reset B1 cho B2 hoạt động. Không có
trường hợp nước tràn vì nước chảy qua bể cân bằng từ mương lắng cát bằng trọng lực mà P1 đã
kiểm soát lượng nước vào.
1.2.3. Bồn định lượng
a. Bồn định lượng: Là nơi điều tiết nước chảy vào chảy vào bể trung hòa, làm cho nước chảy
vào bồn trung hòa không vượt mức cho phép.

b. Cấu tạo của bồn
Bồn định lượng: có hai ngăn nhằm không để cho nước chảy qua bồn trung hòa quá nhiều,
nước được bơm thừa lên sẽ tự động chảy xuống lại bể cân bằng.
c. Nguyên lý hoạt động của bồn
Từ bể cân bằng nước thải được bơm lên bồn định lượng bởi 1 trong 2 bơm B1 và B2 rồi cho
chảy tự nhiên xuống bể trung hòa. Nếu lượng nước được bơm lên ngắn thứ nhất bị tràn sang
ngăn thứ hai, từ ngăn thứ hai nước thải sẽ tự động chảy về lại bể cân bằng.
1.2.4. Bể trung hòa pH
a. Tổng quan
Là nơi xử lý cân bằng tính axit/bazo trong nước thải, đảm bảo cho độ pH trong nước thải
luôn duy trì ở mước cho phép. Mục đích của bể này dùng để tránh được hiện tượng ăn mòn, phá

=================================================================(5)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

hủy vật liệu của hệ thống ống dẫn, công trình thoát nước, cũng như đảm bảo độ pH cho phép của
ngồn nước tiếp nhận như sông, ngòi, ao hồ, nước thải công nghiệp có tính axit.
b. Cấu tạo của bể trung hòa
Gồm các bộ phận chính như sau:

Hình1.3 : Cấu tạo của bể trung hòa pH
-

Bồn chứa axit ,
Bồn chứa bazo,
Máy khuấy,
Máy bơm,
Phao để đo mức nước cao và mức nước thấp trong bể,
Sensors pH.

c. Nguyên lý làm việc
Phao P4 có nhiệm vụ điều khiển máy khuấy MK1 và bơm B1, B2, van tự động V3_V4 cảm
biến mức thấp, khi mực nước trong bể cân bằng xuống mức thấp hơn so với phao P4 thi mạch
điện trong phao P4 sẽ hở ra nên không có tín hiệu nào được gửi đi nên hai máy bơm B1, B2 sẽ
bơm và van tự động V3_V4 sẽ không hoạt động.

=================================================================(6)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Còn khi mự nước lên bằng hoặc cao hơn phao P4 thi mạch điện trong phao sẽ đóng lại nên có
tín hiệu Digital từ P4 gửi đi thì hai bơm B1 và B2 sẽ không bơm và van V3_V4 sẽ đóng lại.
P4 kết hợp với thiết bị đo pH chuyên dụng với thang đo 14 để điều khiển MK2 và MK3 cũng
như các bơm AX và BZ.
Khi pH trong nước nhỏ hơn 6,5 thì bơm bazo hoạt động, bơm bazo từ bồn bazo vào bể. Đồng
thời máy khuấy trong bể hoạt động; bazo được bơm cho đến khi pH trong nước đạt mức cho
phép.

Khi pH trong nước lớn hơn 7.5 thì bơm axit hoạt động, bơm axit từ bồn axit vào bể đồng thời
máy khuấy hoạt động. axit được bơm cho tới khi pH trong nước thải đạt mức cho phép.
Cụ thể như sau:
-

Độ pH nhỏ hơn 3.5 thì khởi động BZ1, BZ2 và MK3;
Độ pH nằm trong khoảng (3.5 ÷ 6.5) thì khởi động BZ1 và MK3;
Độ pH trong khoảng (7.5 ÷ 10.5) thì khởi động MK2 và AX1;
Độ pH nhở hơn 10.5 thì khởi động AX1, AX2 và MK2;
Độ pH trong khoảng (6.5÷ 7.5 thì reset MK1 cũng như reset (mở) van V3_V4.

Nước sau khi xử lý xong sẽ được xả qua bể lắng. Sau khi nước được xả qua bể lắng thì V3_V4
đóng lại
1.2.5. Bể lắng
a. Định nghĩa
Bể lắng dùng để tách các tạp chất thô ra khỏi nước thải và lắng diễn ra dưới tác dụng của
trọng lực.
Bể lắng có vai trò loại bỏ các tạp chất dạng huyền phù thô ra khỏi nước. Đồng thời tại đây
một phần cặn lơ lửng có trong nước thải sẽ tách ra và lắng xuống đáy bể. Để tiến hành quá trình
này bể lắng thường được thiết kế theo kiểu ngang hoặc đứng. Chất PAC sẽ được châm vào với
một liều lượng nhất định và được kiểm soát chặt chẽ bằng bơm định lượng hóa chất để bổ trợ
cho quá trình keo tụ các hạt cặn lắng. Các hạt cặn lắng này sẽ kết dính và hình thành nên những
bông cặn có kích thước và khối lượng lớn hơn gấp nhiều lần so với những hạt cặn lắng ban đầu
=================================================================(7)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

giúp chúng lắng tốt hơn tạo thành lớp bùn cặn dưới đáy bể lắng. Phần bùn này sau đó sẽ được
bơm ra bể chứa bùn. Phần nước phía trên của bể lắng sẽ được cho chảy tự nhiên qua bể vi sinh
nhờ vào trọng lực.
b. Cấu tạo: Trong dự án này ta dùng loại bể lắng ngang.

Hình 1.4: Bể lắng ngang

Bể lắng ngang là bể có hình chữ nhật. có hai hay nhiều ngăn hoạt động đồng thời. Nước
chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể.
Chiều sâu của bể lắng H= 1,5-4m, chiều dài L= (8-12)xH, chiều rộng B= 3-6m. Bể lắng
ngang có ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.000m3/day. Hiệu quả lắng 60%.
Bể lắng gồm các phần tử:
-

Cảm biến độ bùn;
Máy khuấy;
Cảm biến độ đục.

c. Nguyên lý hoạt động
=================================================================(8)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Trong quá trình lắng gián đoạn, các hạt lơ hửng phân bố không đồng đều theo chiều cao lớp
nước thải. Quan một khoảng thời gian nào đó, phần trên của thiết bị xuất hiện lớp nước thải. Qua
một thời gian nào đó, phần trên của thiết bị lắng xuất hiện mức nước trong.càng xuống đáy, nồng
độ chất lơ lửng càng cao và ngay tại đáy, lớp cặn được tạo thành. Theo thời gian, chiều cao lớp
nước trong và lớp cặn tăng lên. Sau một khoảng thời gian xác định, trong thiết bị lắng chỉ còn hai
lớp nước trong và lớp cặn. Tiếp theo nếu cặn không được lấy ra thì nó sẽ ép và chiều cao lớp cặn
bị giảm. Trong bể lắng liên tục cũng ó các vùng tương tự nhưng chiều cao của chũng không thay
đổi trong suốt quá trình.
Ngoài ra, trong bể lắng một hạt chuyển động theo dòng nước có vận tốc v và dưới tác dụng
của trọng lực chuyển động xuống dưới với vận tốc ὼ Như vậy, bể lắng có thể lắng những hạt có
quỹ đạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của nó.Vận tốc chuyển dộng cảu
nước trong bể lắng không lớn hơn 0,01m/s. Thời gian lắng 1-3 giờ.
Thiết bị đo độ đục tiến hành đo lượng tạp chất cũng như các hạt lơ lửng trong nước để tham
chiếu và tiến hành điều khiển bơm chất PAC để cố định cũng như lắng bùn xuống đáy bể.
-

100 < độ đục < 500 thì tiến hành khởi động bơm PAC1 và MK4 MK5;
500 < độ đục < 1000 độ đục thì tiến hành khởi động bơm PAC1,PAC2 và MK4
MK5;
0 < độ đục < 100 độ đục thì không tác động.

Thiết bị đo lượng bùn (TBĐB) có nhiệm vụ đo lượng bùn có trong bể lắng để điều khiển máy
hút bùn (MHB) hút xuống bể chứa bùn. Cảm biến 2 mức min và max, khi lượng bùn trong bể
lắng ở mức max cảm biến sẽ điều khiển MHB làm việc và khi lượng bùn xuống min thì cảm biến
điều khiển cắt MHB.
1.2.6. Bể chứa bùn
a. Định nghĩa: Là nơi chứa bùn sau khi lắng và bùn được xử lí sơ cấp bằng cơ chế nén bùn.
b. Cấu tạo

=================================================================(9)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Hình 1.5 : bể chứa bùn.

c. Nguyên lý hoạt động
Bùn vi sinh dư được bơm ra định kỳ và tập trung lại tại bể chứa bùn. Tại đây cùng với thời
gian, bùn vi sinh sẽ bị phân hủy thành nước dơ & xác bùn. Nước dơ sẽ được xử lý theo chu trình,
còn xác bùn cùng với các cặn lắng khác sẽ được hút bỏ bằng xe bồn chuyên dụng, định kỳ
khoảng 6 tháng 1 lần.
1.2.7. Bể vi sinh
a. Tổng quan
Bể vi sinh là bể xử lý các chất thải hữu cơ bằng hoạt động của các vi sinh vật, sử dụng vi sinh
vật để phân hủy chất thải. Các vi sinh vật có thể là vi khuẩn hiếu khí hoặc yếm khí.
b. Cấu tạo của bể vi sinh
Tùy theo khả năng tài chính và diện tích đất mà người ta có thể sử dụng ao hồ có sẵn hoặc
xây dụng các bể nhân tạo xử lý. Đối với bể nhân tạo thường bao gồm các thành phần chính sau:
- Máy sục khí dưới đáy bể;
- Máy khuấy chìm.

=================================================================(10)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Hình 1.6: bể vi sinh
c. Nguyên lý hoạt động của bể vi sinh
Tổng quan: Tại pha sục khí của bể vi sinh, nước thải được trộn đều với không khí được cấp từ
ngoài vào qua dàn đĩa phân phối khí dưới đáy bể bằng máy sục khí MSK 3, hỗn hợp khí và nước
được trộn lẫn với bùn vi sinh nhờ máy khuấy chìm MK6 đồng thời quá trình xử lý BOD, nitơ,
photpho và các chất trong nước thải diễn ra mạnh mẽ. Sau một thời gian nhất định quá trình
chuyển sang pha lắng, tại đây khí được ngừng cung cấp vào bể tạo môi trường yên tĩnh và với
khả năng lắng nhanh dựa vào trọng lực, bùn vi sinh sẽ lắng xuống đáy bể để lại lớp nước trong
phía trên. Lớp nước này sau đó được xả xuống bể khử trùng thông qua thiết bị thu nước bề mặt
có cấu tạo đặc thù.
Hoạt động cụ thể của từng thiết bị:
Phao P5 có nhiệm vụ đo mức nước trong bể để tiến hành điều khiển máy khuấy MK6 và máy
sục khí MSK3 cũng như điều khiển thiết bị lấy nước bề mặt;
P5 có 3 mức:

=================================================================(11)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

P5_TL cảm biến mức thấp, sẽ khởi động V2 đồng thời sau 3 phút T38 sẽ khởi động MSK3.
Nếu mực nước giảm thì ngừng MSK3. Sau 4 phút sẽ khởi động MK6 đồng thời reset T37 cũng
như mực nước giảm thì reset MK6;
P5_TH cảm biến mức cao, khi mực nước dâng cao nhất thì ta ngừng MK6 cũng như MSK3
và V2 , sau khi T38 đếm 5 phút cho 5 phút cho nước trong bể lắng đi thì tiến hành set thiết bị lấy
nước bề mặt LNBM cũng như set (đóng) V3;
P5_TM cảm biến mức trung bình, khi mực nước ở mức trung bình trong bể đang xuống ta
tiến hành reset BNS và reset T38 cũng như set MSK3, set MK2 set V2 cung cấp lại nước cho bể
vi sinh tiến hành chu trình mới.

1.2.8. Bể khử trùng
a. Khái niệm
Bể khử trùng là bể mà nơi đó chúng ta làm giảm lượng vi sinh vật (các vi sinh vật có hại) có
trong nước bằng cách sử dụng các dung dịch hóa học trước khi nước được kiểm tra để thải ra bên
ngoài.
b. Cấu tạo của bể khử trùng
Bể khử trùng thường đơn giản là bể bình thường với hệ thống bơm nước từ công đoạn trước
vào và hệ thống thoát nước ra cùng với các cảm biến đo mức nước và nồng độ các vi sinh vật
trong nước.

=================================================================(12)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Hình 1.7 bể khử trùng
c. Nguyên lý hoạt động của bể khử trùng
Tổng quan: Tại bể khử trùng nước sau khi xử lý vi sinh vẫn còn chứa một hàm lượng vi
khuẩn nhất định sẽ được hòa trộn với dung dịch nước clorine (nồng độ 6-9 ppm) và lưu trong
thời gian 4 phút để khử trùng (chủ yếu là vi khuẩn đường ruột coliform). Cuối cùng nước thải đã
xử lý sẽ chảy ra hệ thống thoát nước chung của khu vực hoặc tập trung vào bể chứa để tái sử
dụng (tưới cây, rửa đường, nuôi cá…).
Hoạt động cụ thể của từng thiết bị:
Tại bể khử trùng nước sẽ được ngâm với clo để diệt một số vi khuẩn trong thời gian 4 phút.
Phao P10 đo mức nước có trong bể khử trùng, chiều cao bể là 5m, lượng clo cho 5m chiều cao
cột nước là bơm 1 phút, sau khi ngâm clo xong, ta tiến hành mở van VTĐ3 để đưa nước qua bể
lưu lượng.
1.3. Kết luận:
Chương này giới thiệu tổng quan về sơ đồ công ngệ và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhà
máy sử lý nước thải. Trình bày ngắn gọn cách vận hành từng khâu trong hệ thống, từ đó ta có thể
hiểu biết đặt tính và một số điều cần thiết để có thể dựa vào đó mà tính toán lựa chọn cảm biến
cũng như các cơ cấu chấp hành trong chương 2.

=================================================================(13)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

=================================================================(14)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

CHƯƠNG 2: CÁC CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH SỬ DỤNG
TRONG HỆ THỐNG
2.1. Các cảm biến
Các cảm biến sử dụng trong chương này được tính chọn gần như phù hợp với hệ thống, để
hiểu rỏ về chúng ta đi lần lược từng cảm biến.
2.1.1. Cảm biến đo độ PH
a. Giới thiệu chung
Nước thải cần xử lí được thu từ nhiều nguồn thải nên vấn đề chứa các thành phần chất hóa
học mang tính axit hay bazo là không tránh khỏi. Vậy nên cần lắp đặt các cảm biến đo độ PH ở
các hệ thống xử lí. Ở đây bể trung hòa nước thải, để đảm bảo sự giám sát và kiểm sát độ PH
thông qua các công nghê xử lí nhằm đưa PH về khoảng 6.5 - 8.5 trước khi thải ra nguồn nhận
hoặc sử dụng cho công nghê tiếp theo.
b. Cấu tạo và sơ đồ nguyên lý
Một điện cực pH được cấu tạo bởi hai loại thủy tinh. Thân điện cực được làm bằng loại thủy
tinh không đãn điện,đầu điện cực thường có dạng hình bầu.Cấu trúc của điện cực thủy tính cho
phép icon lithium trao đổi với các ion hydro trong chất lỏng tạo thành lớp thủy hợp. Một điện thế
cỡ mV được sinh ra giữa tiết diện của bầu thủy tinh pH với dung dịch lỏng bên ngoài. Độ lớn của
điện thế này phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch. Độ khác nhau của điện thế tạo ra bởi lớp
bên ngoài và lớp thủy hợp bên trong điện cực có thể đo bằng điện cực bạc/bạc chloride.

=================================================================(15)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Hình 2.1 : Cấu tạo điện cực đo pH.

Nguyên lý làm việc: Giá trị pH được tính theo nồng độ ion H+. Khi có sự chênh lệch bên
trong điện cực đo (bầu kính) và trong dung dịch đo, ion H+ sẽ chuyển vào bên trong điện
cực đo để cân bằng pH. Lúc này chênh lệch điện áp giữa điện cực mẫu và điện cực đo sẽ được
cảm biến xác định và chuyển thành giá trị pH. Khi bảo trì, ta có thể rửa bầu thủy tinh và hiệu
chuẩn lại thiết bị đo với dung dịch mẫu có pH=4;7;10.
c. Đặc tính làm việc
Ta chọn cảm biến Hach DPD1R1 với đặc điểm kỹ thuật:
-

Dải đo: -2 đến 14pH;
Độ nhạy: ±0.01pH;
Độ trôi: 0,03pH/24h;
Có bù trừ nhiệt tự động bằng NTC 300Ohm;
Dòng nước tại điểm làm việc không quá 3m/s;
Cầu muối là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với dung dịch đo, gồm 3 bộ phận chính: điện
cực đo là bầu kính, điện cực nối đất titan và điện cực mẫu;
Vỏ cảm biến làm bằng nhựa Ryton có khả năng chống ăn mòn bởi hóa chất;

Đầu cảm biến chịu được áp suất 6.9bar ở 70 ̊C.

d. Cách lắp đặt đầu đo PH

=================================================================(16)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Cảm biến đo pH DPD1R1 thuộc dòng digital sensor, để có thể hiển thị, thu thập đo ta cần sử
dụng chung với bộ điều khiển digital của Hach (SC200,SC1000).
Cảm biến đo pH DPD1R1 có đầu kết nối tới bộ điều khiển dnagj plup in, ta có thể dễ dàng
kết nối và sử dụng.Trường hợp khoảng cách xa, hãng sản xuất có hổ trợ cáp digital mở rộng và
termination box giúp tăng khoảng cách lên tới 100 m.

Hình 2.2 Lắp đặt đầu đo trên đường ống
Với kiểu thiết kế convertiable cảm biến đo pH DPD1R1 khi lắp trên đường ống sử dụng ống
nối T, ren trong gắn đầu dò 1”NPT.

=================================================================(17)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2

Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Hình 2.3: Lắp đặt cảm biến DPD1R1 trong bể

Khi lắp tại bể hở, cảm biến đo pH DPD1R1 có thể được lắp kèm theo phao cầu và gậy nối,
giúp đầu dò nổi trên mặt nước.
2.1.2. Cảm biến đo mức bùn
a. Giới thiệu chung
Việc đo đạc mức bùn đáy liên tục có thể làm tăng hiệu suất xử lý bằng cách cung cấp sớm
các tín hiệu cảnh báo về chất rắn cần phải xả bỏ tại các bể để quá trình xử lý diễn ra chính xác và
an toàn hơn. Chính vì vậy việc sử dụng các công cụ để đo mức bùn là quan trọng, thông thường
người ta sử dụng các máy đo độ bùn với các cảm biển đo mức độ bùn.
Trong các nhà máy xử lý nước thải công nghiệp thường sử dụng cảm biến đo mức độ bùn
SONATAX SC.
Sensor được kết nối với bộ điều khiển SC1000 hoặc SC100 để đo mức bùn.
Biểu đồ mức bùn được xem thông qua màn hình của sc1000,SC100.

=================================================================(18)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

b. Cấu tạo và sơ đồ nguyên lý

Hình 2.4: Cảm biến đo mức độ bùn SONATAX SC.
Hach SONATAX sc Sludge Blanket Level Probe được thiết kế để sử dụng trong các bể lắng
sơ và thứ cấp, bể nén bùn trong xử lý nước thải, bể lắng lọc nước thô, bể lắng bùn trong xử lý
nước và nhiều công nghiệp.
c. Nguyên lý làm việc
Hach SONATAX sc Sludge Level Probe sử dụng sóng siêu âm để đo đạc mức bùn một cách
chính xác. Tín hiệu sóng siêu âm được phát ra từ đầu đo thẳng tới lớp bùn đáy trong bể. Việc đo
độ dày và độ sâu của bùn được dựa vào thời gian để sóng siêu âm dội ngược trở lại đầu đo và kết
quả đo được sẽ hiển thị trên bộ điều khiển.
d. Đặc tính làm việc
-

Độ chuẩn xác: ±0.1 m (±0.33 ft.);
Thang đo: 0 m đến 5 m ;
Độ phân giải: 0.03 m (0.09 ft.);
Chiều dài cáp: 10 m - 50 m với dây cáp kéo dài;
Hiệu chuẩn: nhà sản xuất hiệu chuẩn sẵn;
Phương pháp hiệu chuẩn: One-off on commissioning, tự động;
Chứng nhận: CE certified to EN 61326-1:1998 /A1/A2/A3 & EN 61010-1:2001;
CE, TÜV GS, UL/CSA;
Đường kính: 185 mm;
Cấp bảo vệ: ≤ 1 bar IP68;

=================================================================(19)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2

Đồ án môn học điều khiển logic

-

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Dòng chảy: 3 m/s;
Chu kì bảo dưỡng: < 1giờ/tháng, thông thường;
Vật liệu: Cần gạt từ, lớp phủ epoxy;
Vòng O: Silicone;
Miếng đỡ và cần gạt: POM;
Miếng đệm cáp: thép không gỉ 1.4571;
Miếng chèn đệm trong cáp: TPE-V;
Khe dẫn sáng: Polycarbonate LEXAN;
Vòng đệm cần gạt: Polyurethane;
Thân điện cực: thép không gỉ 1.4581;
Dây cáp nối sensor (hard-wired): 1 cặp dây xoắn đôi AWG 22 / 12 VDC, 1 cặp dây
xoắn đôi;
AWG 24 / data, vỏ bọc xanh, Semoflex (PUR);
Đầu kết nối sensor (hard-wired): loại M12 cấp bảo vệ IP67;
Cao su cần gạt: cao su Silicone;
Miếng đệm lót : NBR (acrylonitrile butadiene rubber);
Nguyên lý đo: sóng siêu âm;
Kiểu gắn: cố định tại 1 vị trí hoặc trục quay ;
Điều kiện hoạt động (nhiệt độ): > 0 đến 50 °C;
Nguồn điện: 2.4 W;
Giới hạn áp suất: ≤ 0.3 bar hay ≤ 3 m;
Độ lặp lại: 0.1 m;
Độ phân giải: 0.03 m (0.09 ft);
Tự động bù trừ nhiệt độ;

Thang đo: 0.2 đến 12 m;
Khối lượng: 3.5 kg (7.7 lbs).

Tối ưu việc tách bùn, kiểm soát quy trình tuần hoàn bùn và cảnh báo sớm việc rửa bùn hoặc
cung cấp bùn cho quá trình xử lý kịp thời nhờ vào việc kiểm soát đo mức bùn trong bể liên tục.
Sensor SONATAX là sensor kĩ thuật số nên hạn chế các tín hiệu gây nhiễu, có bù trừ nhiệt độ tự
động và định vị sensor.
e. Các ưu điểm/đặc điểm chính
-

Kiểu thiết kế cần gạt cải tiến giảm nhu cầu chăm sóc.;
Ánh sáng chỉ thị đèn LED hoạt động nhìn thấy được giúp đánh giá nhanh sự hoạt
động của đầu đo;
Điều chỉnh tần số tự động cho sự đo đạc chính xác cao;
Đầu đo kỹ thuật số hạn chế sự nhiễu điện từ;

=================================================================(20)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

-

-

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Sự bù trừ nhiệt độ tự động đảm bảo đầu đo không chịu ảnh hưởng bởi sự thay đổi
nhiệt độ của nước theo thời tiết hay Giá trị đo độc lập với thành phần bùn và nhiệt độ
nước;
Giá trị đo đúng ngay cả khi có sự biến động thành phần bùn;
Cảm biến được gắn cố định theo góc bên trong bù trừ phòng khi đầu đo không được
gắn hoàn toàn thẳng đứng;
Khả năng gắn nhiều đầu đo cùng hoạt động-khi kết nối với sc1000 có thể gắn 8 đầu
đo và sc100 có thể gắn 2 đầu đo cùng lúc;
Khả năng kết hợp nhiều thông số- sc100 hay sc1000 controller có thể tương thích với
bất kì thông số đo của sensor thuộc dòng kỹ thuật số như sensor đo chất rắn lơ lửng,
pH, DO, độ đục, nitrat, photphat, ammoni và nhiều sensor khác.

2.1.3. Cảm biến đo độ đục
a. Giới thiệu chung
Độ đục là một trong những thông số quan trọng nhất được sử dụng để xác định chất lượng
nước uống. Độ đục được xem như một đặc điểm để nhận diện các tác nhân gây bệnh có trong
nước uống. Trong nước tự nhiên, đo độ đục được thực hiện để đánh giá chất lượng nước nói
chung và khả năng tương thích của nó trong các ứng dụng liên quan đến sinh vật thuỷ sinh. Việc
giám sát và xử lý nước thải hoặc đã từng chỉ cần dựa trên sự kiểm soát độ đục. Hiện nay, việc đo
độ đục ở cuối của quá trình xử lý nước thải là cần thiết để xác minh rằng các giá trị nằm trong
tiêu chuẩn quy định
b. Cấu tạo và sơ đồ nguyên lý

=================================================================(21)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Hình 2.5: Sơ đồ cấu trúc của cảm biến đo độ đục
Nguyên lý làm việc: Cảm biến đo độc đục bao gồm: sensor, hệ điều chỉnh lưu lượng, hệ điều
áp, van đối áp. Nước đầu vào sẽ liên tục được chuyển vào khoang chứa mẫu của cảm biến bằng
bơm. Cảm biến hoạt động dựa trên nguyên tắc đo lường độ đục Nephelometric của tiêu chuẩn
châu Âu ISO 7027 & DIN EN 27027. Trong thiết bị có một nguồn sáng hồng ngoại chiếu vào
khoang chứa nước. Cường độ ánh sáng dẫn truyền qua mẫu nước sẽ được ghi nhận bằng cảm
biến. Sau đó dựa trên giá trị cường độ ánh sáng bị giảm, máy sẽ xuất ra giá trị độ đục của
nước.Thiết bị có độ chính xác cao ±2% và ngưỡng đo là 0-1000NTU;
c. Các lợi điểm của công nghệ:
Khi kiểm soát chu trình lọc bằng cảm biến độ đục quá trình lọc sẽ đạt được các lợi ích sau:
-

Tăng lưu lượng nước xử lý;
Giảm thiểu lượng nước rửa lọc;
Tăng tuổi thọ vật liệu lọc;
Kiểm soát hoàn toàn được chất lượng nước và tối ưu hóa lưu lượng nước xử lý;
Chất lượng nước xử lý tốt do khả năng đáp ứng với tính chất nước đầu vào;
Công nghệ hiện đại, truyền thông bằng SCADA, vận hành, cảnh báo lỗi;
Giảm chi phí nhân công vận hành.

=================================================================(22)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

d. Các thức lắp đặt, kích thước
-

Vị trí lắp đặt: cách vị trí lấy gần hơn 2-3m, nước mẫu sẽ được bơm về thiết bị;

-

Là dạng thiết bị indoor, cần có hộc tủ chứa khi lắp ngoài trời;

-

Hộc tủ chứa cần trống tối thiểu 20cm phía trên để thao tác;

-

Lưu lượng nước lấy mẫu cần thiết 6 -60l/h, áp suất < 13.8 bar, nhiệt độ < 50°C.

2.2. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống
2.2.1. Hệ thống sục khí
Trong hệ thống xử lý nước thải, chúng ta thường cung cấp khí cho các bể: Bể điều hòa và bể
hiếu khí.
Đối với bể điều hòa là nới tập trung các nguồn nước thải một nguồn duy nhất và đồng thời để
chứa cho hệ thống hoạt động liên tục và tính chất cua nước thải dao động theo thời gian trong
ngày nên để đảm bảo nhiệm vụ điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ nước thải, tạo chế độ làm
việc ổn định liên tục cho các công trình xử lí, tránh hiện tượng hệ thống xử lý quá tải. Nước thải
trong bể điều hòa được sục khí liên tục từ máy thổi khí và hệ thống đĩa phân phối khí nhằm tranh
hiện tượng yếm khí dưới đáy bể.

Đối với bể xử lý dinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính lơ lửng là công trình đơn vị quyết định
hiểu quả xử lú của trạm vì phần lớn những chất gây ô nhiễm trong nước thải. Các vi khuẩn hiện
diện trong nước thải ở dạng lơ lửng. Các vi sinh hiếu khí sẽ tiếp nhận oxy và chuyển hóa chất
hữu cơ thánh thức ăn.Trong môi trường hiếu khí ( nhờ khí O2 sục vào- hoạt động cung cấp khí),
vi sinh hiếu khí tiêu thụ các chất hưu cơ để phát triển, tăng sinh khối và làm giảm tải lượng ô
nhiễm trong nước thải xuống mức thấp nhất. Vì vậy nhằm đảm bảo lượng oxy cấp vào bể
Aerotank đủ cho quá trình Nitrate hóa chúng ta cần phải tính toán chính xác lượng khí cấp vào
bể nhằm duy trì DO trong bể đảm bảo nống độ oxy hòa tan luôn >2mg/l.

=================================================================(23)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Thiết bị cung cấp khí cho hệ thống.
Gồm: máy thổi khí Longtech-Đài Loan; đĩa/ống phân phối khí Longtech –Đài loan hoặc JagerĐức.
Tính toán lượng khí cần cung cấp(m3/phút) dựa vào những số liệu sau:
Công suất xử lý(m3/ngày đêm)/Thể tích bể cần sục khí(Dài x Rộng x Cao).

Hình 2.6: Hình dáng và sơ đồ nguyên lí máy thổi khí
Tính toán lựa chọn máy thổi khí Longtech –Đài Loan
Lượng không khí cần cung cấp cho quá trình xử lý nước thải tính theo công thức:
Qk = Qtt.D (m3 khí/h);
Với Qtt – lưu lượng nước thải tính toán (m3/h);
D – Lượng không khí cần thiết để xử lý 1 m3 nước thải (m3 khí/ m3 nước thải);

Áp lực của máy thổi khí tính theo công thức :
Với Hs – Độ ngập của thiết bị phân tán khí trong nước (m);
=================================================================(24)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2


Đồ án môn học điều khiển logic

GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh

Công suất của máy thổi khí được tính theo công thức sau:

Với QK – Tổng lưu lượng khí cấp cho bể xử lý (m3/h):
n – Hệ số sử dụng hữu ích của máy thổi khí (lấy khoảng 0,5 –

0,75).

-Từ các tính toán kỹ thuật như trên ta lựa chọn Model máy thổi khí Longtech có các thông số về
lưu lượng khí, áp lực máy, công suất điện năng, kích thước chi tiết của máy phù hợp thông qua
catalog của nhà sản xuất.
Tính toán số lượng đĩa/ống phân phối khí cần dùng:
Để thực hiện việc phân phối khí ta có thể sử dụng các đĩa phân phối khí sau:
Đĩa phân phối khí bọt mịn Lưu lượng: 0.02 – 0.2 m3/phút
Số lượng đĩa cần dùng = Lưu lượng máy thổi khí/lưu lượng đĩa thổi khí = 30/0,1 = 300 cái.
Lưu ý: Việc lựa chọn thiết bị phân tán khí phụ thuộc vào từng quy mô công trình. Đảm bảo
cường độ khí phân tán phải đảm bảo lớn hơn giá trị tối thiểu để có thể tách cặn bẩn chui ra khỏi
các lỗ và phải nhỏ hơn giá trị tối đa để vận tốc nổi không lớn, giữ được thời gian tiếp xúc của khí

và nước.
Đối với các đĩa phân phối khí bọt mịn, kích thước bọt khí từ 1 – 6mm;
Đối với hệ ống đục lỗ, đĩa khí thô thì kích thước bọt khí từ 2 – 10 mm.

2.2.2. Máy khuấy chìm
Lựa chọn máy khuấy chìm GM17A1T (GM17A471T1-4V2KA0) 1.1 Kw.
=================================================================(25)
SVTH: NGUYỄN MAI ĐÔNG

- lớp 13TDH2