ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỰ ĐỘNG HÓA XỬ LÝ NƯỚC THẢI

ĐAỊ HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM
ĐỘC LẬP TỰ DO HẠNH PHÚC

------------KHOA
BỘ MÔN

:ĐIỆN
:TỰ ĐỘNG ĐO LƯỜNG

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giáo viên hướng dẫn
Họ và tên sinh viên
Lớp
Ngành

:
:
:
:Tự Động – Đo Lường

1.Đề tài thiết kế
-Khảo sát hệ thống tự động xử lí nước thải của công ty trách nhiệm hữu hạn tàu
biển HYNDAI-VINASHIN
2.Số liệu ban đầu
-Tài liệu của công ty TNHH Tàu biển HYNDAI-VINASHIN
3.Nội dung phần thiết minh
-MỞ ĐẦU
:Tổng quan về công ty TNHH tàu biển HYNDAI-VINASHIN

-PHẦN 1(3)
:Tổng quan về ô nhiễm môi trường xử lí ô nhiễm môi trường hiện
nay
-PHẦN 2(12) :Giới thiệu công nghệ và qui trình xử lí nước thải của công ty TNHH
tàu biển HYNDAI-VINASHIN.Các loại cảm biến dùng trong hệ thống
-PHẦN 3(33) :Giới thiệu chung về PLC và PLC S7-300 của SEMENS
-PHẦN 4 :Lập trình điều khiển hệ thống tự động xử lí nước thải dùng PLC S7-300
-PHẦN 5
: GIỚI THIỆU THÊM
-Tổng quan về SCADA và phần mềm thiết kế WINCC
-Thiết kế giao diện điều khiển giám cho trạm xử lí nước thải
4>Ngày giao nhiệm vụ
:13/02/06
5>Ngày hoàn thành nhiệm vụ

:28/05/06

-1-

-1-


TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TNHH
TÀU BIỂN HYUNDAI-VINASHIN
1.Giới thiệu:
-Công ty TNHH tàu biển HYUNDAI VINASHIN là một công ty liên doanh giữa
tập đoàn HYUNDAI (Hàn Quốc) chiếm 70% vốn và tổng công ty tàu biển Việt
Nam chiếm 30% vốn , được thành lập vào ngày 30/09/1996
-Công ty được quản lí bởi HMD (Hyndai Mipo Dockyard).Một công ty đóng tàu
,hoán cải và sữa chữa có uy tín nhất trên thế giới .HVS đã dành được nhiều thành

công với sự nổ lực của hơn 4000 công nhân giàu kinh nghiệm,65 chuyên gia Hàn
Quốc và khoảng 1000 công nhân của các thầu phụ
2.Cơ cấu tổ chức:

Tổng Giám Đốc

Phòng Vỏ Tàu

Phòng Sơn

Phòng CNTT
Khối

Phòng An
Toàn

sản
Phòng Máy

Phòng Quản lý chất
lượng

xuất
Phòng Điện

Phòng Thiết kế

Phòng hổ trợ sản
xuất

Phòng Quản lý sản
xuất

Phòng quản lý ụ tàu

Phòng Kế toán

Kế
Toán
trưởng

Phòng vật tư

Khối
Kinh
Doanh
và
Hành
chính

Phòng kinh doanh
Phòng quản lý sữa
chữa tàu
Phòng tổng vụ

-2-

-2-

PHẦN 1:

TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
XỬ LÍ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG HIỆN NAY

I.Khái niệm và nguyên nhân:
- Ô nhiễm môi trường là sự thay đổi tính chất của môi trường vi phạm tiêu chuẩn
môi trường. Chất ô nhiễm là những nhân tố làm cho môi trường trở nên độc hại.
Thông thường tiêu chuẩn môi trường là những chuẩn mực, giới hạn cho phép được
quy định dùng làm căn cứ để quản lí môi trường.
-Sự ô nhiễm môi trường có thể là hậu quả của các hoạt động tự nhiên, như hoạt
động núi lửa, thiên tai, lũ, lụt, bão hoặc các hoạt động do con người thực hiện trong
công nghiệp, giao thông và trong sinh hoạt.
-Có nhiều phương pháp đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường dựa vào tình trạng
sức khoẻ và bệnh tật của con người và sinh vật sống trong môi trường ấy hoặc dựa
vào thang tiêu chuẩn đánh giá chất lượng môi trường.
-Với mỗi loại môi trường (đất, nước, không khí…) ta có cách xử lí ô nhiễm khác
nhau.
-Trong phạm vi đồ án này “Khảo sát hệ thống xử lí nước thải của nhà máy sửa chữa
tàu biển Hyundai Vinashin”, vì vậy ta chỉ trình bày tổng quan những vấn đề về ô
nhiễm môi trường nước và xử lí môi trường nước.
II.Nước trong tự nhiên:
- Nước trong tự nhiên bao gồm toàn bộ các đại dương, biển, vịnh, sông, suối, ao,
hồ, nước ngầm, băng tuyết, hơi ẩm trong đất và trong không khí. Gần 94% nước
trên trái đất là nước mặn, nếu tính cả nước nhiễm mặn thì tỉ lệ này lên tới khoảng
97.5% nước ngọt chiếm tỉ lệ rất nhỏ.
-Nước đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều hoà khí hậu và cho sự sống trên
trái đất. Nước là dung môi lí tưởng để hoà tan, phân bố các chất vô cơ, hữu cơ, làm
nguồn dinh dưỡng cho giới thuỷ sinh cũng như động thực vật trên cạn, cho thế giới
vi sinh vật và cả con người. Nước giúp cho các tế bà sinh vật trao đổi chất dinh

dưỡng, tham gia vào các phản ứng hoá sinh và cấu tạo tế bào mới.Có thể nói rằng ở
đâu có nước là ở đó có sự sống và ngược lại.Nhu cầu về nước của người dân ở đô
thị khoảng 100-150 lít/ngày để cung cấp cho ăn, uống, tắm, giặc, làm công tác vệ
sinh. Ngoài nhu cầu sinh hoạt, nước còn cung cấp cho tưới tiêu thuỷ lợi, các ngành
công nghiệp chế biến nông sản, chế biến các sản phẩm khác như luyện kim dệt sợi,
giấy…Nói chung nhu cầu nước ngày càng lớn.
-Nước dùng cho sinh hoạt, trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp dịch vụ. Sau
khi được sử dụng đều trở thành nước thải bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và
lại được đưa trở lại các nguồn nước và nếu không xử lí (làm sạch) thì sẽ làm ô
nhiễm môi trường. Hơn nữa hàng năm nạn phá rừng trên toàn cầu rất lớn làm cho
lớp thực vật che phủ đất bị suy giảm, lượng nước ngọt càng dễ bay hơi và nước
nguồn bị hạ xuống. Như vậy nước ngọt từ các ao, hồ, sông, suối và một phần nước
ngầm bị kiệt dần và chất lượng nước cũng bị suy giảm.

-3-

-3-


-Nước trong tự nhiên được tuần hoàn theo một chu trình. Theo chu trình tuần hoàn,
nước ngọt được chu chuyển qua quá trình bốc hơi và mưa (thường là ngắn theo
năm). Với chu trình này lượng nước được bảo toàn nhưng nước được biến dạng từ
lỏng sang hơi và rắn (băng tuyết), hoặc từ nơi này sang nơi khác ở các thuỷ vực,
biển và đại dương, nước mặt (sông, suối, ao, hồ) và nước ngầm.
1.Nước mặt:
-Đây là khái niệm chungchỉ các nguồn nước trên mặt đất, bao gồm ở dạng động
(chảy) như sông, suối, kênh , rạch và dòng tĩnh hoặc chảy chậm như ao, hồ, đầm,
phá …Nước mặt có nguồn gốc chính là nước chảy tràn do mưa hoặc cũng có thể từ
nước ngầm chảy ra do áp suất cao hay dư thừa độ ẩm cũng như dư thừa số lượng
trong các tầng nước ngầm.

-Nước chảy vào các sông luôn ở trạng thái động phụ thuộc vào lưu lượng và mùa.
Chất lượng nước phụ thuộc nhiều vào các lưu vực. Nước qua vùng đá vôi đá phấn
thì nước trong và cứng. Nước chảy qua vùng có tính chất thấm kém thì nước đục và
mềm.Các hạt hữu cơ hoặc vô cơ bị cuốn theo khó sa lắng. Nước chảy qua rừng rậm
nuớc trong và chứa nhiều chất hữu cơ hoà tan.. Nạn phá rừng tràn lan làm nước
cuốn trôi hầu hết cá thành phần trong đất
-Nước cứng thường giàu các ion Canxi và Magiê, pH cao ( thường lớn hơn 7).
Nước có pH nhỏ hơn 7 là nước mềm. Khi chảy qua các lưu vực sông ở đồng bằng,
nước có nhiều phù sa, chứa nhiều tạp chất hữu cơ ( humic ), một số tạp chất chứa
ion kim loại, đặt biệt là nhôm và sắt. Nước ở vùng này có độ mặn cao, điển hình
nhất là nước ở lưư vực sông Hồng vào mùa mưa.
-Nước ở ao, hồ, đầm, phá về mùa mưa được bổ sung và chảy tràn, về nguyên tắc có
thể coi là dòng chảy chậm, thời gian lưu lớn.Nước này có độ đục thấp, hàm lượng
các chất hữu cơ thấp thường được sử dụng làm nước sinh hoạt . Trong trường hợp
nước ở các thuỷ vực này lưu quá lâu có thể xảy ra hiện tượng phát triển của rong
tảo làm giảm chất lượng nguồn nước. Ở đây chưa kể tới các loài rong tảo có độc
tính gây bệnh cho người và động vật.
2.Nước ngầm:
-Nước ngầm tồn tại ở các tầng hoặc các túi trong trong đất. Chất lượng nước ngầm
phụ thuộc vào một loạt yếu tô: chất lượng nước mưa, thời gian tồn tại, bản chất lớp
đất đá nước thấm qua hoặc chứa tầng nước Thông thường nước chứa ít tạp chất
hữu cơ và sinh vật, giàu các ion vô cơ và vi sinh vật, giàu các ion vô cơ. Nước ngầm
ở ở các vùng khác có các thành phần khác nhau, như ở vùng đá, vùng ven đô thị,
vùng công nghiệp. Nước ngầm vùng ven biển dễ bị ô nhiễm mặn.
-Nước ngầm là nguồn tài nguyên quý giá cung cấp cho các vùng đô thị , công
nghiệp, tưới tiêu thuỷ lợi, đặc biệt là các vùng trồng cây công nghiệp tập trung, như
cây cà phê ở Tây Nguyên.

-4-

-4-


3.Nước biển:
-Nước biển tương đối đồng đều về thành phần, đặc biệt là giàu muối Nacl, vì vậy
nước biển gọi là nước mặn. khoảng ¾ bề mặt trái đất được bao phủ bởi nước biển.
Có thể phân theo tỉ lệ muối hoà tan từ mức độ lớn tới nhỏ là nước mặn ở các vùng
biển và đại dương, nước lợ ở các vùng cửa sông ven biển, nước ngọt ở các sông
ngòi, ao hồ. Thành phần chủ yếu của nước biển là các ion Cl -, SO42-, CO32-, SiO32,
Na+,Ca2+,Mg2+…Nước biển thich hợp với các loài thuỷ sản nước mặn, là môi trướng
sống quan trọng của nhiều giới sinh vật.
Biển đóng vai trò quan trọng trong chu trình tuần hoàn nước toàn cầu.
Bảng 1.1: Thành phần hoá học nước trong tự nhiên.
Thành phần
Các ion chính:
Clo(Cl-)
Natri(Na+)
Sunfat(SO42-)
Magiê(Mg2+)
Canxi(Ca2+)
Kali(K+)
Bicacbonat(HCO3-)
Bromua(Br-)
Stronti(Sr-)
Các nguyên tố vi lượng
Bo(B)
Silic(Si)
Fli(F)
Nito(N)
Photpho(P)

Molipden(Mo)
Kẽm (Zn)
Sắt(Fe)
Mangan(Mn)

Nước biển
Nồng độ mg/l

Thứ tự

19340
10770
2712
1290
412
399
146
65
9
Microgam/lit
4500
5000
1400
250
35
11
5
3
2

1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Nước sông, hồ, đầm
Nồng độ mg/l Thứ tự
8
6
11
4
15
2
58

4

5
3
6
2
7
1

Microgam/lit
10
13100
100
230
20
1
20
670
7

15
3
12
11
13
18
14
9
16

III. Ô nhiễm môi trường nước:
1.Khái niệm:

-Sự ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi thành phần và chất của nước gây ảnh
hưởng đến hoạt động sống bình thường của con người và sinh vật. Khi sự thay đổi

-5-

-5-


thành phần và tính chất của nước vượt qua một ngưỡng cho phép thì sự ô nhiễm thì
sự ô nhiễm đã ở mức độ nguy hiểm và gây một số bệnh tật ở người.
2.Các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước:
a. Ô nhiễm do nước chảy tràn trên mặt đất:
-Nước chảy tràn trên mặt đất do mưa hoặc do thoát ra từ tưới tiêu đồng ruộng là
nguyên nhân gây ô nhiễm nước sông , hồ…Nước đồng ruộng cuốn theo thuốc bảo
vệ thực vật, phân bón (kể cả phân hữu cơ và phân hoá học), cũng như nước mưa, lũ
lụt cùng nước ngầm chảy tràn cuốn theo các chất mầu mỡ của đất, như mùn, phù sa,
các vi sinh vật và các nguồn nước.
b.Nước sông bị ô nhiễm do các yếu tố tự nhiên:
-Nước ở vùng cửa sông thượng bị nhiễm mặn và có thể chuyển ô nhiễm này vào sâu
trong đất liền. Ở các vùng nhiễm phèn có thê theo kênh rạch chuyển ô nhiễm vào
các vùng khác. Các yếu tố tự nhiên cần phải kể đến như ảnh hưỏng của thành phần
cấu tạo đất hoặc hoàn cảnh địa lí của từng khu vực. Thí dụ: vùng có quặng khoáng
sản, núi lửa hoạt động,… nước ở các vùng này sẽ bị ô nhiễm do ảnh hưởng của
nham thạch, khoáng sản.
c. Ô nhiễm do nước thải:
-Nước thải là nước đã qua sử dụng vào các mục đích như sinh hoạt, dịch vụ, tưới
tiêu thuỷ lợi, chế biến nông nghiệp, chăn nuôi. Thông thường nước thải được phân
theo nguồn gốc phát sinh ra chúng.
-Nước thải sinh hoạt hay nước thải từ khu dân cư bao gồm nước sau khi sử dụng từ
các hộ gia đình, bệnh viện, trường học, cơ quan, khu vui chơi giải trí.

Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là trong đó có hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễ
bị phân huỷ (hydratcacbon, protein, chất béo), các chất vô cơ sinh dưỡng (phospho,
nitơ) cùng với các vi khuẩn (có thể vi sinh vật gây bệnh), trứng giun, sán…
-Hàm lượng các chất gây ô nhiểm trong nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào điều kiện
sống, chất lượng bữa ăn, lượng nước sử dụng và hệ thống tiếp nhận nước thải. Để
đánh giá chính xác, cần khảo sát đặt điểm nước thải từng vùng dân cư như ở đô thị,
nông thôn, miền núi, đồng bằng, khu du lịch…Để có thể dễ tính toán người ta tính
số lượng nước dùng cho một người trong một ngày là 100-150 lít và kể cả trại chăn
nuôi là 250 lít/nguời/ngày.
-Nước thải công nghiệp:
-Nước thải từ các xí nghiệp sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp, giao thông vận
tải gọi chung là nước thải công nghiệp. Nước thải loại này không có đặc điểm
chung mà phụ thuộcvào quy trình công nghệ của từng loại sản phẩm. Nước thải từ
các cơ sở sản xuất nông sản, thực phẩm và thủy sản (đường, sữa, bột , tôm, cá,
rượu bia…) có nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ, nước thải từ các nhà máy thuộc da
chứa nhiều kim loại nặng, sulfua: nước thải của các xí nghiệp làm acquy có nồng độ
axit và chì cao.
-Nói chung nước thải của các ngành công nghiệp hoặc các xí nghiệp khác nhau có
thành phần hoá học và hoá sinh là rất khác nhau.

-6-

-6-


-Nước thấm qua: Đó là nước mưa thấm vào hệ thống ống bằng nhiều cách khác
nhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành của hố ga hay hố xí.
-Nước thải tự nhiên:Nước mưa được xem như nước thải tự nhiên ở những thành phố
hiện đại, chúng được thu gom theo một lối thoát riêng.
-Nước thải đô thị:Nước thải đô thị là một thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ

thống ống thoát của một thành phố, đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên.
3.Hiện tượng nước bị ô nhiễm:
-Nước bị ô nhiễm hay nước nhiễm bẩn có thể quan sát bằng cảm quan qua các hiện
tượng khác thường như sau: thay đổi màu sắc (nước”nở hoa”), có mùi lạ, đục…
-Màu sắc:Nước tự nhiên sạch không màu. Nhìn sau vào bề sau nước sạch ta có
cảm giác màu xanh nhẹ do sự hấp thụ chọn lọc các bước sóng nhất định của ánh
sáng. Nước có rong tảo phát triển có màu xanh đậm hơn. Nước có màu vàng do
nhiễm sắc, màu vàng bẩm sinh do nhiễm axit humic có trong mùn. Nước thải làm
cho nước có nâu đen hoặc đen. Mỗi loại nước thải đều có những màu sắc khá đặc
trưng, nhưng số các trường hợp nước nhiễm bẩn đều có màu nâu hoặc đen.
-Mùi vị: Nước sạch không có mùi vị, khi nhiễm bẩn có mùi lạ. Thí dụ: mùi thối, vị
tanh, chát …Trong nước bẩn chứa nhiều tạp chất hoá học và làm cho nước có mùi
vị lạ đặc trưng. Quá trình phân giải các chất hữu cơ có trong nước cứng làm cho
nước có mùi vị khác thường.
-Độ trong: Nước tự nhiên sach không có tạp chất thường rất trong. Khi bị nhiễm
bẩn, các loại nước thải thường bị đục: độ trong giảm và độ đục tăng. Độ đục do các
chất lơ lửng gây ra. Các chất lơ lửng có kích thước rát khác nhau ở dạng keo hoặc
phân tán thô.
Nước đục do:
+Lẫn bụi và các hóa chất công nghiệp.
+Các chất hoà tan vào nước, rồi sau đó kết tủa thành các hạt rắn.
+Đất hoà vào nước ở dạng hạt phân tán.
-Các dạng hạt vật chất lơ lửng thường hấp thụ các ion kim loại độc hại và các vi
sinh vật (trong đó có loài gây bệnh). Nếu lọc nước không kĩ sẽ ảnh hưởng xấu đến
người và động vật sử dụng.
-Độ đục càng lớn thì khả năng của ánh sáng qua nước bị giảm dẫn đến quá trình
quang hợp trong nước bị yếu, nồng độ ôxi hoà tan trong nước nhỏ và môi trường
trong nước trở nên kị khí ảnh hưởng đến đời sống của nhiều động, thực vật thuỷ
sinh, trong đó có vi sinh vật.
-Một số hiện tượng khác thường:”Nước nở hoa”: Nước vẫn bình thường nhưng

quan sát thấy nước như có cánh hổ ăn trong nước,là do nước giàu chất dinh dưỡng,
đặc biệt là hàm lượng photpho cao làm cho tảo “bùng nổ” sinh trưởng và phát triển.
Nhiều trường hợp khác nước vẫn bình thuờng nhnưng thấy cá tôm đờ đẫn, thở ngáp
trên mặt nước, thậm chí chết hàng loạt, có khi cả các loại bèo, đặc biệt là bèo tấm,
bị chết một số hoặc toàn bộ…Những trường hợp này có thể là do nước bị nhiễm
độc các khí hoà tan, các ion kim loại nặng, các hợp chất phenol, các chất bảo vệ
thực vật, phân hoá học, hoặc cũng có thể là do hàm lượng quá cao các chất hữu cơ

-7-

-7-


(kể cả chất dễ bị phân huỷ có giá trị dinh dưỡng), oxi hoà tan nhỏ hoặc không có
trong môi trường nước.
-Các chất gây ô nhiễm môi trưòng nước bao gồm: các chất hữu cơ bền vững khó bị
phân huỷ, các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ, chủ yếu là do tác nhân sinh học; các kim
loại nặng; các ion vô cơ;dầu mỡ và các chất hoạt động bề mặt; các chất có mùi hoặc
màu; các chất rắn; các chất phóng xạ; các vi sinh vật.
4.Những thông số cở bản đánh giá chất lượng nước:
-Đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ ô nhiễm cần dựa vào một số thông số
cơ bản so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần hoá học và sinh học đối với
từng loại nước sử dụng cho các mục đích khác nhau. Những thông số đó bao gồm
là:
a.Độ pH:
-Là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ số này
cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính luợng hoá chất cần thiết trong
quá trình xử lí đông keo tụ, khử khuẩn.
-Sự thay đổi trị số pH làm thay đổi quá trình hoà tan hoặc keo tụ, làm tăng, giảm
vận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước.

b.Hàm lượng các chất rắn:
Các chất rắn trong nước là:
-Các chất vô cơ là dạng muối hoà tan hoặc không tan như đất đá ở dạng huyền phù
lơ lửng.
-Các chất hữu cơ như xác vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động vật phù du
-các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, các chất thải công nghiệp.
-Các chất rắn trong nước làm trở ngại cho việc sử dụng và lưu thông nước, làm
giảm chất lượng nước sinh hoạt và sản xuất, gây trở ngại cho việc nuôi trồng thuỷ
sản.
c. Độ cứng:
-Nước tự nhiên đựoc phân thành nước cứng và nuớc mềm.
-Độ cứng của nước thường không được coi là ô nhiễm vì không gây hại cho sức
khoẻ con người. Nhưng độ cứng lại gây ảnh hưởng lớn đến công nghệ, như cấu tạo
lò hơi, các thiết bị có gia nhiệt nước.
d.Màu:
-Nước có thể có màu, đặc biệt là nước thải có màu đen hoặc đỏ nâu.
-Các chất hữu cơ trong xác động, thực vật phân rã tạo thành.
-Nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hoà tan.
-Nước có chất thải công nghiệp.
-Màu của nước được phân thành hai dạng: màu thực do các chất hoà tan hoặc dạng
hạt keo ; màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước tạo nên. Trong thực
tế người ta xác định màu thực của nước, ngihã là sau khi lọc bỏ các chất không tan.

-8-

-8-


e. Độ đục:
-Độ đục của nước là do các hạt lơ lửng , cấc chất hữn cơ phân huỷ hoặc do giới thuỷ

sinh gây ra. Độ đục làm giảm khả năng quang hợp của các sinh vật tự dưỡng trong
nước gây giảm thẩm mỹ và giảm chất lượng của nước khi sử dụng.Vi sinh vật có
thể bị hấp thụ bởi cá hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn.
f. Oxi hoà tan:
-Oxi hoà tan trong nước rất cần cho sinh vật hữu khí. Bình thường oxi hoà tan trong
nước khoảng 8-10 mg/l, chiếm 70-80% khi oxi bão hoà. Nồng độ oxi hoà tan trong
nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, vào hoạt
động của thế giới thuỷ sinh,các hoạt động hoá sinh, hoá học và vật lý của
nước.Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dụng nhiều cho quá trình
hoá sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng
g.Ngoài ra còn có những thông số nhu cầu về oxi sinh hoá, nhu cầu về oxi hoá hoc,
chỉ số N, P, và các chỉ số khác như vệ sinh.
5.Các phương pháp xử lí nước thải:
-Thường ta có các phương pháp xử lí nước thải sau:
-Xử lí bằng phương pháp cơ học.
-Xử lí bằng phương pháp hoá lí và hoá học.
-Xử lí bằng phương pháp sinh học.
-Xử lí bằng phương pháp tổng hợp.
a. Xử lí bằng phương pháp cơ học:
-Trong nước thải thường có các loại tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn theo như rơm
cỏ, gỗ mẫu, bao bì, chất dẻo, giấy, dầu mỡ nỗ, cát sỏi, các vụn gạch ngói… Ngoài ra
còn có các loại hạt (lơ lửng ở dạng huyềnh phù) rất khó lắng. Tuỳ theo kích cỡ, các
hạt huyền phù được chia thành hạt chất rắn lơ lửng có thể lắng được , hạt chất rắn
keo được khử bằng đông tụ.
-Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lí cơ học là thích hợp (trừ các hạt
dạng rắn keo).
-Trong phương pháp này ta dùng song chắn rác để giữu lại các vật thô, kích thước
lớn. Sau khi chắn rác ta dùng lưới lọc để loại bỏ các tạp chất nhỏ hơn, mịn hơn.
-Ngoài ra dựa vào nguyên lí trọng lượng để chế tạo các “bẫy” lắng cát, sỏi hay để
tách dầu mỏ. Đối với bể lắng cát, sỏi thì cát, sỏi nặng sẽ lắng xuống và kéo theo một

phần chất đông tụ. Còn bể lọc dầu mỡ, do dầu mỡ nhẹ hơn nước nên nổi lên trên
nước.
-Đối với những tạp chất phân tán nhỏ mà bể lắng không lắng được thì người ta dùng
phương pháp lọc. Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc dung vật liệu dạng
tấm và loại hạt. Ngoài tác dụng tách các phần tử tạp chất phân tán trong nước, các
màng sinh học trên các vật liệu lọc cũng biến đổi các chất hoà tan trong nước thải
nhờ quần thể vi sinh vật có trong màng sinh học.

-9-

-9-


b. Xử lí bằng phương pháp hoá lí và hoá học:
-Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hoá học, các quá trình hoá lí diễn
ra giữa các chất bẩn với hoá chất thêm vào là oxi hoá, trung hoà và đông keo tụ.
Thông thường quá trình keo tụ thưòng kèm theo quá trình trung hoà các hiện tượng
vật lí khác. -Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hoà, phản ứng oxi hoá khử, phản ứng
tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân huỷ các chất độc hại.
-Trung hoà: Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau. Muốn nước thải
được xử lí tốt bằng phương pháp hoá học phải tiến hành trung hoà và điều chỉnh pH
về vùng 6.6÷7.6.Trung hoà bằng cách dùng các dung dich axit hoặc muối axit, các
dung dich kiềm hoặc oxit kiềm để trung hoà nưứoc thải.
-Keo tụ:Trong qua trình lắng cơ học chỉ tách đựoc các hạt chất rắn huyền phù có
kích thước thước lớn hơn 10-2 mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng
được. ta có thể làm tăng kích cỡ các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân
tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được. Muốn vậy trước hết cần trung
hoà điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hoà
điện tích các hạt gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành từ các bông lớn từ
các hạt nhỏ- quá trình keo tụ.

-Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt hoặc muối nhôm
hoặc hỗn hợp của chúng. Các muối nhôm gồm có: Al(SO 4)3.18H2O, NaAlO2,
Al(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O. Trong số này phổ biến nhất là
Al2(SO4)3 vì chất này hoà tan tốt trong nước, giá rẻ và hiệu quả đông tụ cao ở pH=57.5.
-Các muối sắt dùng làm chất keo tụ là Fe 2(SO4)3.2H2O, Fe(SO4)3.3H2O,
FeSO4.7H2O và FeCl3.
-Hấp thụ:
+Phương pháp hấp thụ được dùng để loại hết các chất bẩn hoà tan vào nước mà
phương pháp xử lí sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được. Với hàm
lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính cao hoặc có
mùi, vị và màu rất khó chịu.
+Các chất hấp thụ thường là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm,
một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ mạt sắt.
-Tuyển nổi:
Các phần tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết
dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước. Sau đó người ta tách các bọt khí cùng
các phần tử khí ra khỏi nước.
-Phương pháp tuyển nổi được dung rộng rãi trong luyện kim , thu hồi khoáng sản
quý và cũng được dung trong xử lí nước thải.
-Trao đổi ion:
-Thực chất của phương pháp trao đổi ion là một quá trình trong đócác ion trên bề
mặt chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với
nhau. Các chất này gọi là các ionit. Chúng hoàn toàn không tan trong nước.

- 10 -

- 10 -


Phương pháp này làm sạch nước nói chung, phổ biến nhất là dùng để làm mềm

nước, loại ion Ca2+ và Mg2+ Ra khỏi nước cứng.
-Khử khuẩn:
-Dùng các hoá chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun,
sán để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vẹ sinh để đổ vào nguồn hoặc tái sử
dụng. Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dung hoá chất hoặc tác nhân vật lí như Ozon,
tia tử ngoại…
-Hoá chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo tính độc đối với vi sinh vật trng một
thời gian nhất định, sau đó phải đựoc phân huỷ hoặc bay hơi, không còn dư lượng
gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử dụng khác.
c.Xử lí nước thải bằng phuơng pháp sinh học:
-Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh
vật, chủ yếu là vi khuẩn di dưỡng hoại sinh, trong đó có nước thải. Quá trình hoạt
động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hoá và
trở thành những chất vô cơ trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh huởng khác.
-Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số kháng chất
làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trính dinh dưỡng làm cho chúng
sinh sản làm tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch (có thể là gần
hoàn toàn) các chất hữu cơ hoà tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do vậy, trong xử
lí sinh học, người ta phải loại bỏ các chất thô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lí
sơ bộ. Đối với các các tạp chất vô cơ có trong nước thải thì phương pháp xử lí sinh
học có thể khử các muối sulfat muối amon, nitrat…các chất chưa bị oxi hoá hoàn
toàn. Sản phẩm của quá trình phân huỷ này là khí CO2, nước, khí N2, ion sulfat.
-Các quá trình sinh học chủ yếu trong xử lí nước thải:
+Các quá trình sinh học dung trong xử lí nước thải đều xuất xứ trong tự nhiên. Nhờ
thực hiện các biện pháp tăng cưòng hoạt động của vi sinh vật trong công trình nhân
tạo quá trình làm sạch chất bẩn diẽn ra nhanh hơn. Trong thực tế hiện nay người ta
vẫn tiến hành xư lí nước thải bằng phương pháp sinh học ở điều kiện tự nhiên và
điều kiện nhân tạo tuỳ thuộc khả năng kinh phí, yêu cầu công nghệ, địa lí cùng hang
loạt các yếu tố khác. Nói chung, các quá trình sinh học trong xử lí nước thải gồm
năm quá trình chủ yếu sau: quá tình hiếu khí, quá trình kị khí, quá tình trung giananoxic, quá trình tuỳ tiện và quá trình ở ao hồ. Từ những quá trình chủ yếu này lại

thêm các quá trình phụ như sinh trưởng lơ lửng, quá trình dính bám.
d.Xử lí nước thải bằng phương pháp tổng hợp:
-Tuỳ theo từng loại nước thải với các thành phần khác nhầum ta có thể sử dụng 3
phương pháp trên một cách riêng biệt . Nhưng trong thục tế thì nước thải sau khi
được sử dụng, nhất là nước thải công nghiệp sẽ qua nhiều giai đoạn làm nguồn nước
bị ô nhiễm với nhiều thành phần rất phức tạp. Việc xử lí các nguồn chất thải này cần
có một phương pháp tổng hợp để xử lí hầu hết các thành phần cặn, chất độc trong
nước.

- 11 -

- 11 -


PHẦN 2

HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY

I.Các nguồn nước thải của nhà máy:
-Nguồn nước thải của nhà máy sửa chữa tàu biển Hyundai VinaShin gồm từ hai
nguồn chính:
-Từ các tàu biển vào sữa chữa:nước trong các tank giằng tàu, nước vệ sinh trên tàu.
Thành phần của nước này là dầu, cặn, vi sinh vật.
-Từ các phân xưởng tẩy rửa hoá chất, từ các ụ tàu, các xưởng cơ khí , hàn… Loại
này nhiều cặn , các loại hoá chất, sắt,Ca2+, Mg2+,SO42-,OH-…
II.Quy trình công nghệ xử lí nước thải của nhà máy:
-Phương pháp xử lí chủ yếu được dùng là xử lí hoá chất kết hợp xử lí cơ học, khử
mùi bằng cacbon.
Xử lí hoá chất nhằm điều chỉnh độ pH, độ cứng nước, xử lí vi sinh vật.
Xử lí cơ học dung để lọc dầu, lắng cặn, khử mùi.

Sơ đồ xử lí như sau:
Nước thải

Bể lắng

Lọc
dầu

Bểchứa
nước
thải

Lắng

Cặn nhỏ

Cặn lớn

Xử lí pH, độ
cứng , khử
khuẩn

Khử cặn,
khử mùi

Ép

Bể
chứa

Bể lắng

Ra biển

Hố rác

- 12 -

- 12 -


1>Giới thiệu

+Hệ thống gồm có 8 Tank chứa hoá chất để xử lí nước thải từ CT-201 đến CT-208
CT-201 : NaOH
TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-207 :AGITATOR (200RPM x 1.5KW)
CT-202 : NaHSO3
TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-208 :AGITATOR (200RPM x 0.75KW)
CT-203 : CHELATE
TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-209 :AGITATOR (200RPM x 0.75KW)
CT-204 : LUM
TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-210 :AGITATOR (200RPM x 0.75KW)
CT-205 : OLYMER(A)
TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-211 :AGITATOR (200RPM x 0.75KW)
CT-206 : 2SO4

TANK
CT-207 : NaOCl
TANK
CT-208 : CHEMICAL
TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-212 :AGITATOR (200RPM x 0.75KW)
+2 Tank chuyên để xử lý dầu
OS-200 :OIL SEPARATOR -1800W x 3500L x 1800H
OS-201 :OIL SEPARATOR -5M3/HR
+5 Tank xử lí hoá chất
TK-203:1’ST OXIDATION TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-201:AGITATOR(150RPM x 1.5KW)
TK-204:2’ND OXIDATION TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-202:AGITATOR(150RPM x 1.5KW)
TK-205 : REDUCTION TANK

- 13 -

- 13 -


Được khuấy bằng động cơ AG-203:AGITATOR(150RPM x 1.5KW)
TK-206 : PH CONTROL TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-204:AGITATOR(150RPM x 1.5KW)
TK-207: COAGULAYION TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-205:AGITATOR(150RPM x 1.5KW)
+Hai bể chứa nước thải đầu vào
TK-201 : WASTEWATER TANK(A)
TK-202 : WASTEWATER TANK(B)
-Nước được đổ vào bể qua lưới lọc thô để loại rác thô

-cả hai bể được sục khí bằng động cơ RB-201 A/B:
ROOTS BLOWER(1.78M3/MIN x 0.3 Kg/cm2 x 3.7 KW)
+1 bể khuấy tạo kết tủa
TK-208 :FLCCULATION TANK
Được khuấy bằng động cơ AG-206 :AGITATOR(75RPM x 1.5KW)
+2 TANK lắng bùn
TN-201 :SEDIMENTATION TANK
TN-202:THICKENER
+1 bể chứa nước sau khi qua bể lắng bùn TN-201
TK-209 :FILLTERING WATER TANK
+1 Tank lọc nước bằng cát
SF-201:SANK FILTER
+1 Tank lọc bằng cácbon
AF-201 :ACT CACBON FILTER
+1 bể chứa nước sau khi qua lọc cát, sạn
TK-210: EFFLUENT TANK
+1 máy ép bùn DH-201
3>Quy trình xử lý nước thải
Nguyên lí làm việc:
-Các hoá chất được chuẩn bị sẵn ở dạng dung dịch chứa trong các thùng chứa hoá
chất CT-201 ÷ CT-208. Trong quá trình xử lí các bình này luôn được trộn đều. Các
hoá chất sẽ theo đường ống dẫn đến các nơi cần xử lí thông qua các van SV-201 ÷
SV-209. Điều khiển đóng mở các van này được thực hiện do PLC lấy tín hiệu từ
cảm biến độ pH, độ cứng ORP ở các tank xử lí nước thải.

- 14 -

- 14 -

a>Tại tank nước thải

-Nước thải từ các nguồn được đưa về bể chứa nước thải TK-201, TK202. Tank TK201 chứa nước thải của xưởng xử lí hoá chất. Tank TK-202 chứa nước thải từ các
tàu, ụ tàu. Tank TK-202 nước thải đươcl loc dầu sơ bộ ở bể phụ OS-200, Cả hai bể
này được sục hơi bằng động cơ RB-20A/B,sau đấy nước ở bể TK-202 cũng được
bơm về TK-201,TK-202 được khống chế bằng các cảm biến mức LS-202 low và
LS-201 high. Sau đấy nước thải qua giai đoạn lọc dầu tại tank 0S-201 nhờ bơm PU201A/B,bơm này được giám sát bằng cảm biến mức nước LS-201 low
-Tại thùng lọc dầu, sử dụng sử dụng nguyên lí dầu nhẹ hơn nên nổi lên trên. Qua hai
bình lọc dầu thì dầu sẽ được đưa ra ngoài, nước nặng hơn tiếp tục theo đường ống
qua các Tank xử lí pH, ORP, vi sinh vật.
b>Khâu xử li hóa học
Tại các Tank TK-203÷TK-207 nước thải thường xuyên được thêm hoá chất để xử lí
hoá học. Việc này được giám sát bởi các cảm biến PHIC, ORPIC.
-Tank TK-203:ở đây nướcthải được chỉnh độ PH bằng dung dịch NaOH,
thay đổi độ cứng bằng NaOCl
-Tank TK-204:nước thải tiếp tục được chỉnh độ cứng bằng NaOCl
thay đổi độ PH bằngH2SO4

- 15 -

- 15 -


-Tank TK-205:nước thải được thay đổi độ cứng bằng NaHSO3
thay đổi độ PH bằng H2SO4
-Tank TK-206:nước thải được làm tăng độ PH nếu thấp bằng NaOH

-Tank TK-207:tiếp tục thay đổi độ PH bằng ALUM
Qua hết Tank TK-207 nước thải được thêm polime định lượng để tăng thêm độ kết
tủa cho các chất lơ lửng trong nước.Nước được bơm PU-203A/B bơm qua thùng kết

tủa TK-208, chất thải lúc này đã kết tủa dạng bong được đưa vào thùng lắng TN201.
c>Khâu lắng
Tại thùng lắng TN-201 nước thải được phân thành hai loại:
-Cặn nhỏ nhẹ hơn sẽ tràn vào Tank TK-209 sau đấy được bơm PU-204A/B bơm
qua giai đoạn lọc cặn và khử mùi
rồi đi vào bể chứa , tại đây nước được kiểm tra lần cuối rồi thải ra biển.
-Cặn bã lớn chìm dưới đáy sẽ được bơm hút PU-205A/B đưa vào bể lắng tiếp theo
TN-202 để lắng tiếp .Nước ở phía trên ít cặn sẽ được trả về tank TK-204 để tiếp tuc
xử lí,cặn bùn sẽ được bơm qua máy ép bùn
-để tăng chất lựong kết bùn động cơ khuấy gạt CR-201 được dùng ở bể lắng TN201 và động cơ CR-202 được dùng ở bể lắng TN-202

- 16 -

- 16 -


D>Khâu ép bùn
-Bùn lắng ở Tank TN-202 trước khi được bơm hút PU-206A/B hút dưa vào máy ép
DH-201 sẽ được bổ sung một lượng polyme cần thiết để bôi trơn và tăng khả năng
đúc kết của bùn khi được ép.Sản phẩm của quá trình ép gồm nước và bánh
bùn.nước được đưa lại bể TK-202 để tiếp tuc xử lí,còn bánh bùn sẽ được chuyển di
vứt ở hố rác.

- 17 -

- 17 -


E>khâu lọc

-Nước ở Tank TK-209 sẽ được bơm PU-204A/B bơm qua Tank SF-201 lọc sạn để
loại bỏ các cặn lớn,nước qua khỏi Tank SF-201 được tiếp tục qua Tank AF-201 lọc
cácbon để khử mùi,ra khoi đấy nước được đưa vào bể chứa TK-210 để kiểm tra độ
PH lần cuối trước khi thải ra biển,hai bể lọc trên được rửa định kì,lượng nước rửa
náy sẽ được đưa trở về Tank TK-202 để xử lí.

- 18 -

- 18 -


KHẢO SÁT CÁC CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG
I. Các định nghĩa và dặc trưng chung:
1.Định nghĩa:
-Các đại lượng vật lý là đối tượng đo lường như nhiệt độ, áp suất…được gọi là các
đại lượng cần đo m sau khi tiến hành các công đoạn thực nghiệm cần đo m (dùng
các phương tiện điện tử để xử lý tín hiệu ) ta nhận được đại lượng điện tương ứng ở
đầu ra. Đại lượng điện này cùng với sự biến đổi của nó chứa đựng tất cả cá thông
tin cần thiết để nhận biết m.Việc đo đạc m thực hiện được là nhờ các cảm biến.
-Cảm biến là một thiết bị chịu tác động của đại lượng cần đo m không có tính chất
điện và cho ta một đặc trưng mang bản chất điện (điện tích, điện áp, dòng điện, điện
áp, trở kháng ) ký hiệu là s đặc trưng điện của s là hàm của đại lượng cần đo m:
s = F( m )
s : đại lượng đầu ra
m : đại lượng đầu vào kích thích

CẢM BIẾN

đại lượng cần đo
m

đại lượng điện s

-Đối với mọi loại cảm biến để khai thác biểu thức trên cần phải chuẩn cảm biến :
với một loạt giá trị đã biết chính xác, đo giá trị tương ứng của s và dựng đường
cong chuẩn:

s

si

m
mi

- 19 -

- 19 -


-Đường cong này cho phép xác định mọi giá trị của m từ s để dễ sử dụng thông
thường người ta chế tạo cảm biến sao cho có sự liên hệ tuyến tính giữa biến thiên
đầu ra s và biến thiên đầu vào m :
s  S .m ; S: độ nhạy của cảm biến
-Một vấn đề quan trọng của cảm biến là chúng phải được chế tạo sao cho độ nhạy
của chúng không đổi nghĩa là S ít phụ thuộc vào các yếu tố sau:
-các giá trị của đại lượng cần đo m(độ tuyến tính ) và tần số thay đổi của nó ( dải
thông ).
-Thời gian sử dụng
-Ảnh hưởng của các đại lượng vật lý không phải đại lượng cần đo.
2.Phân loại:

a.cảm biến tích cực:
-Hoạt động như một máy phát trong đó s là điện áp hay dòng điện.
Sau đây mô tả một cách tổng quát các dạng ứng dụng của hiệu ứng này:
*Hiệu ứng nhiệt điện:
-Giữa các đầu ra của hai dây dẫn có bản chất hoá học khác nhau được hàn lại với
nhau thành một mạch điện có nhiệt độ ở hai mối hàn là T1 , T2 sẽ xuất hiện một suất
điện động eT1 ,T2 

M1 
T1

M 2 

e  T1

T2

M1 
Hiệu ứng này để đo T1 khi biết T2
*Hiệu ứng hỏa điện:
-Một số tinh thể gọi là tinh thể hoả điện sunfat triglycine có tính phân cực điện tự
phát phụ thuộc nhiệt trên các mặt đối diện của chúng tồn tại những điện tích trái dấu
có độ lớn tỷ lệ với độ phân cực điện.
-Hiệu ứng này được dùng để đo thông lượng của bức xạ ánh sang. Khi tinh thể hoả
điện hấp thụ một số ánh sáng, nhiệt độ của nó tăng lên làm thay đổi phân cực điện.
Sự thay đổi này có thể xác định bằng cách đo sự thay đổi sự biến thiên điện áp trên
hai cực của tụ điện.

- 20 -

- 20 -




v 

*Hiệu ứng áp điện:
-Khi tác động một lực cơ học lên một vật làm bằng vật liệu áp điện sẽ gây nên biến
dạng của vật đó và làm xuất hiện lượng điện tích bằng nhau nhưng trái dấu trên các
mặt đối diện của vật đó, đó là hiệu ứng áp điện.
-Hiệu ứng này được dùng để xác định lực hoặc các đại lượng gây nên lực tác dụng
lên vật liệu áp điện (áp suất, gia tốc ) thông qua việc đo điện áp trên bản cực.
*Hiệu ứng cảm ứng điện từ:
-Trong một dây dẫn chuyển động trong một từ trường không đổi sẽ xuất hiện một
suất điện động tỷ lệ với từ thông cắt ngang dây trong một đơn vị thời gian, nghĩa là
tỷ lệ với tốc độ dịch chuyển của dây dẫn. Cũng tương tự như một khung dây dẫn
chuyển động trong một từ trường biến thiên sẽ xuất hiện một điện trường bằng và
ngược dấu với chiều biến thiên của từ thông. Hiệu ứng này được dùng để xác định
tốc độ dịch chuyển của vật thông qua việc đo sức điện động cảm ứng.
*Hiệu ứng quang điện:
-Hiệu ứng quang điện có nhiều dạng biểu hiện khác nhau nhưng đều cùng chung
một bản chất đó là hiện tượng giải phóng ra các hạt dẫn tự do trong vật liệu điện
dưới tác dụng của bức xạ ánh sáng ( hoặcbức xạ điện từ ).
-Hiệu ứng này được ứng dụng chế tạo các cảm biến quang.
*Hiệu ứng quang phát xạ điện tử:
-Là hiện tượng các điện tử được giải phóng thoát ra khỏi vật liệu tạo thành dòng
điện được thu lại dưới tác dụng của điện trường.
*Hiệu ứng quang điện từ:
-Khi tác dụng một từ trường B vuông góc với bức xạ ánh sáng, trong vật liệu bán

dẫn được chiếu sáng sẽ xuất hiện một hiệu điện thế theo hướng vuông góc với từ
trường B vời hướng bức xạ ánh sáng. Hiệu ứng quang điện từ cho phép nhận được
dòng hoặc thế phụ thuộc vào độ chiếu sáng dựa trên nguyên tắc này có thể đo được
các đại lượng quang hoặc biến đổi thông tin chứa đựng trong ánh sáng thành các tín
hiệu điện.

- 21 -

- 21 -




v 



B

Hiệu ứng quang điện tử trong chất bán dẫn :
-Khi một chuyển tiếp P – N được chiếu sáng sẽ phát sinh ra các cặp điện tử - lỗ
trống chúng chuyển động dưới tác dụng của điện trường của chuyển tiếp làm thay
đổi hiệu điện thế giữa hai đầu chuyển tiếp.
*Hiệu ứng Hall:
-Trong vật liệu ( thường là bán dẫn ) dạng tấm mỏng có dòng điện chạy qua đặt
trong từ trường B có phương tạo một góc  với dòng điện I, sẽ xuất hịên một hiệu
điện thế VH theo hướng vuông góc với B và I. Biểu thức của hiệu điện thế VH có
dạng:
V H  K H .I .B.Sin
K H : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu và kích thước của mẫu

Hiệu ứng hall được ứng dụng để xác định vị trí của một vật chuyển động. Vật này
được ghép nối cơ học với một thanh nam châm ở mọi thới điểm vị trí của thanh
nam châm xác định vị trí của từ trường B và góc  tương ứng với tấm bán dẫn
mỏng dung làm vật trung gian vì vậy hiệu điện thế VH đo được giũa hai cạnh của
tấm bán dẫn trong trường hợp này ( một cách gián tiếp ) là hàm phj thuộc vào vị trí
của vật trong không gian.
b.Cảm biến thụ động:
-Cảm biến thụ động thường được chế tạo từ những trở kháng có một trong những
thông số chủ yếu nhạy với đại lượng cần đo. Một mặt giá trị của trở kháng phụ
thuộc vào kích thước hình học của mẫu nhưng mặt khác nó còn phụ thuộc vào tính
chất điện của vật liệu như điện trở suất  , từ thẩm  , hằng số điện môi  .Vì vậy
giá trị của trở kháng thay đổi dưới tác dụng của đại lượng đo ảnh hưởng riêng biệt
đến kích thước hình học, tính chất điện.
-Thống số hình học hoặc kích thước trở kháng có thể thay đổi nếu cảm biến có các
phần tử chuyển động hoặc phần tử biến dạng. Trong trường hợp một cảm biến có
phần tử động mỗi vị trí của phần tử động tương ứng với một giá trị của trở kháng
cho nên đo trở kháng sẽ xác định được vị trí của đối tượng. Trong trường hợp hai
cảm biến có phần tử biến dạng sự biến dạng được gây ra bởi lực hoặc các đại lượng

- 22 -

- 22 -


dẫn đến lực (áp suất, gia tốc ) tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp lên cảm biến, sự thay
đổi của trở kháng ( do biến dạng ) liên quan đến lực tác động lên cấu trúc, nghĩa là
tác động của đại lượng cần đo được biến đổi thành tín hiệu điện.
II.Cảm biến đo lưu lượng và mức chất lỏng:
1.Lưu lượng kế:
-Có cấu tạo gồm một phao nhỏ đặt trong một ống thẳng đứng hính nón

D0

V

Ở trạng thái cân bằng phao chịu tác động chủ yếu bởi lực Archimede, lực cản và
trọng lượng. Trạng thái cân bằng này được biẻu diễn bằng phương trình:
 .Sv 2
 .g .V  C x .
  0 .g .V
2

V: thể tích của phao
 0 :khối lượng riêng của phao
v : vận tốc của chất lưu
 : khối lượng riêng của chất lưu
C x : là hệ số lực cản và S là hình chiếu của phao trên mặt phẳng
vuông góc với vận tốc v , S =  .D 2  / 4 .
g : gia tốc trọng trường
vị trí của phao được xác định sao cho vận tốc v được biểu diễn bởi biểu thức ( từ
điều kiện cân bằng của các lực tác dụng lên phao ).


v


2.g .v   0

 1
C x .S  


Đường kính D của ống dẫn thay đổi tuyến tính theo chiều cao z :
D  D0  a.z

Cho nên biểu thức lưu lượng có dạng:

 D0  a.z  2  D02 . 2.g.v   0  1
4
C x .S  

Nếu sự thay đổi của đường kính ống rất nhỏ thì trên thực tế biểu thức của Q sẽ là :
Q



Q   a.z.




2.g.v   0

 1 k .z
C x .S  


- 23 -

- 23 -

Để đo lưu lượng cách đơn giản nhất là chia độ trên ống thuỷ tinh để tiện xử lý kết
quả đo có thể nối phao với chiếc cần nhỏ có liên hệ cơ với lõi biến thế vi sai để
chuyển đổi tín hiệu cơ thành điện.
2.Cảm biến đo mực nước:
-Mục đích là xác định được mức độ hoặc khối lượng chất lỏng trong bình chứa.
Trong trạm xử lý nứơc thải ở HyunDai sử dụng cách xác định theo ngưỡng cao và
ngưỡng thấp. Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra dạng nhị phân cho biết
thông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không, khi phát hiện mức
cao thì cảm biến phát tín hiệu cho bơm ra ngoài khỏi tank chứa khi phát hiện thấy
ngưỡng thấp thì cảm biến sẽ đưa tín hiệu cho bơm ngừng hoạt động.
-Cấu tạo của đầu dò gồm 3 điện cực hình que như hình vẽ:

max
min

3.Cảm biến đo độ cứng của nước:
a. Khái niệm:
-Đo độ cứng của một dung dịch là phân tích định lượng và định tính các ion kim
loại có trong dung dịch.
-Người ta chủ yếu dùng phương pháp chuyển đổi cực phổ để đo độ cứng của một
dung dịch.
b.Phương pháp chuyển đổi cực phổ:
-Chuyển đổi cực phổ dùng phân tích định tính và định lượng, nguyên lí hoạt động
của nó dựa trên việc sử dụng hiện tượng phân cực của các phân tử điện phân khi
điện phân mẫu thử.
-Chuyển đổi cực phổ là phần tử điện phân chứa dung dịch phân tích, có 2 điện cực
trên đó có đặt 1 điện áp ngoài.
-Trên hình vẽ trình bày cấu tạo một điện cực p là phần tử điện phân chứa dung dịch
chất phân tích, có hai điện cực trên đó có đặt một điện áp ngoài.

-Dòng điện qua điện trở phân cực được xác định:
I

U  (e a  e K )
R

R-Điện trở của mạch
ea -điện thế anốt
e K -điện thế catốt.

- 24 -

- 24 -


`
yK

eK

U
eA

I

I

C3>C2>C1
C3
C2

C1

Thế nửa sóng

u

u

dI/dt

C3

C2
C1 u

-Muốn hiện tượng phân cực xảy ra trên một điện cực, điện tích của điện cực phân
cực phải nhỏ hơn điện cực kia hang trăm lần để đảm bảo tính đồng đều khuyếch

- 25 -

C3

- 25 -