Tự động hoá và thiết bị đo đạc trong thiết kế hệ thống xử lý môi trường

ĐẠI HỌC THỦY LỢI
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

TỰ ĐỘNG HÓA VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐẠC
TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG
XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG

Giảng viên: Nguyễn Hồi Nam


Mục tiêu


Cung cấp những kiến thức cơ bản về


Các phần tử cấu kiện



Thiết bị tự động và các hệ thống điều khiển tự động



Thiết bị đo ứng dụng hiện tại



Xu hướng của tự động hố trong xử lý mơi trường

Các nội dung chính
1. Những vấn đề cơ bản về tự động hóa các q trình
sản xuất và điều khiển tự động
1.1 Những khái niệm cơ bản
1.2 Những nguyên tắc điều khiển tự động cơ bản
1.3 Điều chỉnh tự động
1.4 Một số phần mềm chuyên dụng


Các nội dung chính
2. Các phần tử cơ bản và sơ đồ tự động hóa trong q
trình sản xuất
2.1 Cảm biến
2.2 Rơle
2.3 Bộ biến đổi và bộ khuếch đại
2.4 Cơ cấu chấp hành và cơ quan điều chỉnh
2.5 Thiết bị kiểm tra và phân loại
2.6 Cấu tạo bộ điều chỉnh tự động
2.7 Cấu trúc của sơ đồ tự động hóa các quá trình sản xuất


Các nội dung chính
3. Tự động hóa và thiết bị đo trong thiết kế cơng trình
xử lý nước cấp
3.1 Tự động hóa các cơng trình thu nước
3.2 Tự động hóa điều khiển mạng đường ống cấp nước
3.3 Tự động hóa các q trình keo tụ nước
3.4 Tự động hóa q trình lọc nước
3.5 Tự động hóa q trình clo hóa nước
3.6 Tự động hóa kiểm tra các thơng số cơng nghệ trong các trạm xử ly

nước cấp
3.7 Thiết bị đo điều khiển trong xử lý nước cấp


Các nội dung chính
4. Tự động hóa và thiết bị đo các cơng trình xử lý nước
thải
4.1 Tự động hóa các cơng trình xử lý nước thải
4.2 Thiết bị đo trong quan trắc chất lượng nước
pH
Đo độ dẫn điện, Đo độ muối và Đo tổng chất hòa tan TDS
Đo DO
Đo độ đục
Đo BOD, COD và Tổng C hữu cơ
Xác định kim loại và các hóa chất bảo vệ thực vật


Các nội dung chính
5. Tự động hóa và thiết bị đo trong xử lý chất rắn, khí
thải
5.1 Tự động hóa và thiết bị trong xử lý chất thải rắn bằng phương
pháp cơ học
5.2 Tự động hóa và thiết bị đo sử dụng trong lị đốt
5.3 Tự động hóa trong nhà máy sản xuất phân bón
5.4 Quan trắc khí thải


Tài liệu tham khảo












Phạm Thị Giới. Tự động hóa các cơng trình cấp và thốt
nước – NXBXD 2003
Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng. Lý thuyết
điều khiển tự động – NXB ĐHQG. TPHCM
Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công
nghiệp – NXBXD 2004
Nguyễn Công Hiền, V. Việt Sơn. Hệ thống điều khiển tự
động hóa q trình sản xuất – 2010
Lê Quốc Hùng. Các phương pháp và thiết bị quan trắc
môi trường nước – 2006
Đỗ Xuân Tùng. Tự động hóa trong xây dựng – 2001


Đánh giá mơn học
TT

Hình thức đánh giá

Trọng số
(%)

1. Điểm q trình (Lên lớp, 1 bài kiểm tra)

30

2. Điểm thi kết thúc môn học (thi viết 90 phút)

70

Điểm học phần bằng các phần trên nhân trọng số cộng
với nhau


Đánh giá mơn học


Điểm q trình

Điểm danh

Kiểm tra

70%

30%

Vắng ≤ 3 tiết

Vắng ≤ 6 tiết

Vắng ≤ 9 tiết

Vắng  10 tiết

10

8

6

4

Kiểm tra giữa kỳ: sau khi kết thúc chương 4


Vai trò và ý nghĩa


Giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động



Cải thiện điều kiện sản xuất cải thiện điều kiện làm việc


trong các khâu độc hại, nặng nhọc



Có tính lặp đi lặp lại nhàm chán



Đáp ứng cường độ lao động sản xuất hiện đại



Thực hiện chuyên môn hóa và hốn đổi sản



Cạnh tranh


Vai trị và ý nghĩa trong xử lý mơi trường


Cải thiện điều kiện làm việc:


Loại bỏ công việc lặp lại và khó nhọc cho việc vận hành …



Tiện lợi, khả năng xử lý từ xa số lượng lớn các thông tin



Đơn giản hóa nhiệm vụ khai thác, giám sát



Nâng cao hiệu quả của thiết bị cải thiện chất lượng xử lý



Tăng năng suất lao động





Giảm nhân công vận hành



Giảm sửa chữa bảo dưỡng



Giảm giá thành sản xuất

Trợ giúp cho việc giám sát


Lắp đặt bộ biến đổi, phát hiện báo động



Đặt các phương tiện ghi các dữ liệu và truyền xa

Chương 4
Tự động hóa và thiết bị đo trong thiết kế
cơng trình xử lý nước thải




4.1 Tự động hóa các cơng trình xử lý nước thải


Cơng trình cơ học



Cơng trình sinh học

4.2 Thiết bị đo trong quan trắc chất lượng nước


pH



Độ dẫn điện



Đo độ đục



Đo DO, BOD



Hóa chất bảo vệ thực vật



Đo COD, TOC



PCB và các hợp chất liên quan


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải


Cơng nghệ XLNT phức tạp, có nhiều q trình xảy ra




Ln thay đổi


Thành phần hóa học, tính chất



Lưu lượng, độ oxit hóa



Nhiệt độ

khó khăn cho
tự động hóa

Cảm biến phải chịu được môi trường khắc nghiệt


Nhiệt độ



Độ đậm đặc của các chất thải vô cơ, hữu cơ ...


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải


Áp dụng tự động hóa giúp:


Tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động các cơng trình riêng



Tăng cường độ tin cậy của tồn bộ q trình



Kiểm tra các thơng số cơng nghệ



Theo dõi tiến triển của các quá trình xử lý



Bảo vệ các thiết bị



Cải thiện điều kiện lao động của công nhân



Giảm giá thành xử lý nước thải (nhân công, chi phí hóa
chất năng lượng ….)


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải




Chọn khối lượng và mức độ TĐH


Tùy thuộc qui mô của trạm xử lý



Đặc tính của nước thải



Phù hợp với kinh tế

Trạm lớn


Mặt bằng rộng



Nhiều thiết bị tự động



Nhiều dây dẫn



Điều khiển tập trung rất phức tạp

4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải




Cơng suất 500.000 m3/ng.đ nên xây 3 trạm điều khiển


Trạm ĐK cơng trình làm sạch bằng PP cơ học



Trạm ĐK cơng trình làm sạch bằng PP sinh học



Trạm ĐK tự động cơng trình xử lý cặn

Trong các trạm phải có sơ đồ của q trình cơng nghệ


Chỉ rõ trạng thái làm việc của các cơng trình xử lý



Trạng thái làm việc của các máy và thiết bị



Theo dõi dễ dàng các tín hiệu



Đơn giản hóa và giảm các sai sót trong việc điều khiển


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải
4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học




Cơng trình xử lý bằng pp cơ học


Song chắn rác



Bể lắng cát



Bể lắng lần 1

Tự động hóa các cơng trình này bao gồm


Điều khiển việc khởi động/dừng các thiết bị máy móc
trang bị trong cơng trình



Thực hiện kiểm tra



Bảo vệ tự động các máy móc


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải
4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học




Sơ đồ điều khiển của trạm


Đặt ngay cạnh cơng trình



Có 2 khả năng điều khiển: tự động và bằng tay

Vệ sinh môi trường cần được đưa lên hàng đầu do


Bảo vệ an toàn và tin cậy trong vận hành hệ thống



Cải thiện ĐK làm việc cho công nhân


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải
4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học


Song chắn rác




Điều khiển tự động


Cào rác, băng tải rác và máy nghiền rác



Tấm chắn trên kênh đưa nước thải vào bể thu



Mức độ bẩn giới hạn của song chắn rác


Cảm biến mức nước (kiểu phao, điện cực)



Đặt trước và sau song chắn rác

2 cách điều khiển


Theo độ chênh mức nước giới hạn trước và sau SCR



Theo chương trình đã cho trước qua một khoảng thời
gian nhất định


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải
4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học


Song chắn rác


Chế độ điều khiển bằng tay




Người điều hành nhấn nút ở trạm điều khiển



Khởi động, dừng máy cho từng hệ thống riêng biệt



Điều khiển thay đổi vị trí khóa van, tấm chắn ….

Chế độ tự động


Truyền tín hiệu về độ chênh mực nước trước và sau



Tác động điều khiển


Hệ thống băng truyền rác, máy cào rác, máy nghiền rác



Tấm chắn trên kênh nước vào bể


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải
4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học


Song chắn rác



Chế độ tự động


Kiểm tra tự động thông số làm việc, bảo vệ máy móc


Mức nước, pH



Mức độ mở của các tấm điều chỉnh



trạng thái làm việc của từng máy



tín hiệu về sự cố…



Truyền thông tin về trạm điều khiển


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải
4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học


Song chắn rác


Chế độ tự động


Có sự cố song chắn


Tấm chắn đóng, đưa hệ thống dự phòng vào làm việc



Hoặc điều chỉnh lưu lượng nước thải vào bể thu


Điều chỉnh mức độ mở của tấm chắn trên máng thu
nước vào


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải
4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học


Song chắn rác

Mạch điều khiển chung cho toàn hệ thống

Ru – Rơle kiểm tra điện áp

RMN – Rơle mức nước
RCR – Rơle ĐK cào rác
R – điện trở không đổi
1CM..3CM – cầu dao chuyển mạch
1 .. 3 khởi động từ
R0 – rơle trung gian
Rtg – rơle thời gian, xác định thời gian làm việc của máy cào rác
Y – cảm biến cực điện kiểm tra mức nước trong bể thu
Rktn1, Rktn2 – rơle kiểm tra việc đưa nước vào máy nghiền rác
CB1, CB2 – cảm biến cực điện kiểm tra việc đưa nước vào máy nghiền rác
VĐ – van điện đưa nước vào máy nghiền rác


4.1 Tự động hóa cơng trình xử lý nước thải
4.1.1 TĐH CTXLNT bằng PP cơ học


Song chắn rác


Tiếp điểm Y đóng



Rơle RMN có điện







Đóng tiếp điểm RMN trong
mạch tự động của rơle cào
rác RCR và Rtg
Qua 1 khoảng thời gian Rtg
bật tiếp điểm ngắt mạch RCR
Trong mạch ĐK của băng tải
 Tiếp điểm RCR chập lại khởi động từ 1 đóng điện
 Băng tải làm việc, Cùng lúc khởi động từ 2 có điện
 Đóng mạch động cơ cào rác