ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC ( PLC ) HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ( ĐẠI HỌC BÁCH KHOA)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN
BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐIỀU KHIỂN LOGIC
CHUYÊN NGÀNH:
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA
Thơng tin Sinh viên:
SVTH:
Thuộc nhóm: 3

Thơng tin Cán bộ hướng dẫn:
GVHD: TS. Nguyễn Kim Ánh
Đà Nẵng, tháng …… năm 20….


MỤC LỤC


Danh mục hình ảnh
STT
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13

Hình ảnh
Hình 1.0
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 1.9
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3

14
15
16
17

Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7

18

Hình 2.8

19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35

Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5

Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15

Chú thích
Sơ đồ nguyên lý
Mương lắng cát
Bể cân bằng
Cấu tạo bể trung hòa
Bể đựng dung dịch axit và bazo
Bể lắng ngang
Chất trợ lắng PAC
Bể chứa bùn
Bể vi sinh
Bể khử trùng
Đầu đo pH và bộ kết nối đầu đo
Lắp đặt cảm biến +GF+ 2724 trong bể
Hình 2.3 Cấu tạo cảm biến đo mức bùn
Cấu tạo cảm biến đo độ đục
Hình dáng và sơ đồ máy thổi khí
Đĩa phân phối bọt lớn
Một số hình ảnh về máy khuấy chìm
Sơ đồ cấu tạo máy khuấy chìm Faggiolati

GM17A471T1-4V2KA0
Sơ đồ ngun lý cơng tắc phao
Sơ đồ cấu tạo máy bơm chìm nước dạng li tâm
Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
Sơ đồ tổng quát khối CPU
Chu kỳ hoạt động của PLC
PLC FX3U-64MR/ES-A thực tế
Kích thước của PLC FX3U-64MR/ES-A
Sơ đồ chân của PLC FX3U-64MR/ES-A
Module Mitsubishi FX3U 4AD
Kích thước của Module Mitsubishi FX3U 4AD
Cách kết nối với PLC FX3U-64MR/ES
Kết nối kiểu Sink
Kết nối kiểu Source
Kết nối với các thiết bị vào analog
Relay
Nguyên lý hoạt động relay
APTOMAT

Trang
01
02
03
05
05
07
07
08
09
11

13
14
15
17
19
20
20
21
23
24
28
29
31
38
38
39
40
40
41
41
42
42
43
43
45


CHƯƠNG 1 : QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI
1.1 Sơ đồ cơng nghệ:

Hình 1.0: Sơ đồ ngun lý

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 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 cơng 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. Tổng quan:
Bể lắng cát là khu vực dùng để loại bỏ cặn thô, nặng như : cát sỏi , mảnh thủy
tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn …bằng tấm lọc rác nhằm bảo bệ các thiết bị cơ khí
dễ bị mài mịn, giảm gánh nặng ở các cơng đoạn xử lí phía sau. Bùn lắng ở bể này sẽ
được vớt lên định kì . Cịn nước sau khi qua bể được cho chảy tự nhiên qua bể cân
bằng nhờ trọng lực.

4


b. Cấu tạo:

Hình 1.1: Mương lắng cát.
Ngồi các thiết bị như trên, cấu tạo của bể lắng cát còn gồm :
- Tấm lọc rác thô : dùng để giữ lại các loại rác lớn lẫn trong nước từ bên ngoài .
- Tấm lọc rác tinh : dùng để lọc các loại bùn, kim loại nặng làm cho chất lượng nước
tốt hơn trước khi đưa vào bể cân bằng .
- Phao đo mực nước : phao này đóng vai trị là một loại cảm biến khi mực nước dâng
cao đến giá trị cực đại của bể chứa thì sẽ ngắt van ở đầu vào tránh hiện tượng tràn bể.
- Van nước vào : Điều tiết lượng nước có trong bể chứa, phù hợp với cơng suất xử lí.

c. Ngun lý hoạt động :
Ban đầu khi bắt đầu hoạt động thì trong mương lắng cát khơng có nước nên phao
Z1.FS1 khơng được tác động tín hiệu sẽ được gửi về và van Z1.V1 sẽ được mở, nước
sẽ chảy vào bể lắng cát.
Nước thải sẽ đi qua các màng lọc lọc bớt các tạp chất, nước sau khi qua bể sẽ
tiếp tục chảy vào bể cân bằng thông qua trọng lực. Các tập chất sẽ lắng xuống đáy bể
và sẽ được thiết bị cào bùn cào vào đường ống xả bùn.
Khi nước trong bể đầy , phao Z1.FS1 sẽ dâng lên ở giá trị Max làm mạch điện
trong phao đóng lại, tín hiệu sẽ được gửi về PLC sau đó PLC sẽ gửi tín hiệu đóng van
Z1.V1 lại, khơng cho nước thải xả vào bể nữa. Khi nước dân hạ xuống thì sẽ mở van
trở lại, đảm bảo bể không bị tràn .

5


1.2.2. Bể cân bằng :
a. Tổng quan:
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, tránh nước
thải lên men và kị mùi,tạo điều kiện hiếu khí.
b. Cấu tạo :

Hình 1.2: Bể cân bằng
Cấu tạo của bể cân bằng gồm có :
- Hai phao để đo mức thấp (Z2.FS2) và mức nước cao ( Z2.FS3) trong bể cân bằng.
- Hai máy bơm nước ( Z2.P1 và Z2.P2) : dùng để bơm nước từ bể cân bằng lên bồn
định lượng.
- Một máy sục khí (Z2.AM1) : máy sục khí có tác dụng là trộn lẫn nước và các loại
tạp chất trong nước để dễ xử lí hơn tránh nước thải liên men và kị mùi.
c. Nguyên lý hoạt động :

- Khi nước sau khi qua bể lắng cát sẽ chảy vào bể cân bằng .

6


- Phao Z2.FS2 là cảm biến mức thấp, khi mực nước thấp hơn thì mạch điện trong phao
V2.FS2 sẽ hở ra khi đó hai máy bơm Z2.P1, Z2.P2 và máy sục khí Z2.AM1 sẽ khơng
hoạt động.
-Khi mực nước cao hơn phao Z2.FS2 thì sẽ khởi động máy bơm Z2.P1, đồng thời
khởi động máy sục khí Z2.AM1.
-Phao Z2.FS3 là cảm biến mức cao, khi mực nước dâng lên cao hơn phao Z2.FS3 thì
mạch điện trong phao sẽ hở ra khi đó máy bơm Z2.P2 cũng sẽ hoạt động bơm nước
lên bể định lượng .
- Khi cả hai bơm cùng hoạt động, mức nước sẽ hạ xuống dưới phao Z2.FS3 khi đó
mạch điện trong phao sẽ đóng lại thì máy bơm Z2.P1 sẽ bị tắt đi. Hai máy bơm sẽ hoạt
động luân phiên nhau để tăng tuổi thọ của bơm.
1.2.3. Bồn định lượng:
a.Tổng quan:
Là nơi điều tiết nước chảy vào chảy vào bể trung hòa, làm cho nước chảy vào
bồn trung hòa khơng vượt mức cho phép.
b.Cấu tạo:
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:
Từ bể cân bằng nước thải được bơm lên bồn định lượng bởi 1 hoặc cả 2 bơm
Z2.P1 và Z2.P2(hai bơm làm việc luân phiên nhau) rồi cho chảy tự nhiên xuống bể
trung hòa.Nếu lượng nước được bơm lên ngăn thứ nhất bị tràn sang ngăn thứ hai, từ
ngăn thứ hai nước thải sẽ tự động chảy về bể cân bằng.Việc điều khiển hai bơm Z2.P1
và Z2.P2 lên bồn định lượng nhờ vào trạng thái của hai cảm biến mức nước Z2.FS2
và Z2.FS3.

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 ln duy trì ở mức cho phép. Mục đích của bể này dùng để tránh được hiện
tượng ăn mòn, phá hủy vật liệu của hệ thống ống dẫn, cơng trình thốt nước, cũng như
đảm bảo độ pH cho phép của ngồn nước tiếp nhận như sơng, ngịi, ao hồ, nước thải
cơng nghiệp có tính axit.
b.Cấu tạo:

7


Hình 1.3: Cấu tạo bể trung hịa pH

Hình 1.4: Bể đựng dung dịch axit và bazo
Bể trung hòa gồm các bộ phận chính sau:
- Bồn chứa axit: gồm có 2 máy bơm axit (Z3.AX1, Z3.AX2), 1 máy khuấy (Z3.S2), 1
phao đo mức axit có trong bồn (FS.AX).
- Bồn chứa bazo: gồm có 2 máy bơm bazo (Z3.BZ1, Z3.BZ2), 1 máy khuấy (Z3.S3),
1 phao đo mức bazo có trong bồn (FS.BZ).
- 1 máy khuấy (Z3.S1): được đặt trong bể trung hoà và có tác dụng khuấy đều khi
cho axit/bazo vào nước thải trong q trình trung hồ pH.
- Phao để đo mức nước cao (Z3.FS5) và mức nước thấp trong bể (Z3.FS4)
- Cảm biến đo độ pH (Z3.PHS): có nhiệm vụ kiểm tra độ pH trong bể.

8


- 1 van tự động (Z3.V2): có nhiệm vụ đưa nước thải đã được trung hoà qua bể lắng.
c.Nguyên lý hoạt động:

Phao Z3.FS4(Cảm biến mức thấp) và Phao Z3.FS5 (Cảm biến mức cao) có
nhiệm vụ điều khiển máy khuấy Z3.S1, bơm Z2.P1, Z2.P2, và van tự động Z3.V2. Khi
mực nước trong bể trung hoà xuống mức thấp hơn so với phao Z3.FS4 (Cảm biến
Z3.FS4 khơng tác động), thì 2 bơm Z2.P1 và Z2.P2 hoạt động luân phiên bơm nước
lên bồn định lượng, rồi sau đó nước chảy tự nhiên qua bể trung hoà. Và lúc này van
Z3.V2 ở trạng thái đóng. Cịn khi mực nước lên bằng hoặc cao hơn phao Z3.FS5
(Cảm biến Z3.FS5 được tác động) thì sẽ cho ngưng hoạt động 2 bơm Z2.P1 và Z2.P2.
Lúc này ta thực hiện q trình trung hồ pH. Phao Z3.FS5 kết hợp với thiết bị đo pH
chuyên dụng với thang đo 14 để điều khiển Z3.S1, Z3.S2 và Z3.S3 cũng như các bơm
Axit và Bazo.
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 trong bể 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 Z3.BZ1, Z3.BZ2 và Z3.S1, Z3.S3
- Độ pH nằm trong khoảng (3.5 ÷ 6.5) thì khởi động Z3.BZ1, Z3.S1 và Z3.S3.
- Độ pH nằm trong khoảng (7.5 ÷ 10.5) thì khởi động Z3.AX1, Z3.S1 và Z3.S2.
- Độ pH lớn hơn 10.5 thì khởi động Z3.AX1, Z3.AX2, Z3.S1 và Z3.S2.
- Độ pH nằm trong khoảng (6.5 ÷ 7.5) thì cho Z3.S1 ngừng hoạt động và mở van
Z3.V4.
Nước sau khi xử lý xong sẽ được xả qua bể. Sau khi nước được xả hết qua bể
lắng (Lúc này mực nước sẽ thấp hơn so với phao Z3.FS4) thì van Z3.V2 đóng lại.
Khi mức Axit, Bazo trong các bể chứa dung dịch axit,bazo xuống dưới mức thấp
(FS.AXIT, FS.BAZO khơng bị tác động) thì sẽ bật các đèn báo hết dung dịch axit,
bazo ( L.AXIT, L.BAZO) và tắt các thiết bị trong bồn chứa axit ( Z3.AX1, Z3.AX2,
Z3.S2), bồn chứa bazo ( Z3.BZ1, Z3.BZ2, Z3.S3).
1.2.5. Bể lắng:

a. Tổng quan :
Bể lắng dùng để tách những tạp chất lơ lửng ra khỏi nước thải và lắng xuống đáy
bể. Sau đó, bơm vào bể một lượng PAC nhất định để kết tủa lượng tạp chất này tạo

9


thành bùn. Bùn được đưa ra bể chứa bùn còn phần nước ở trên sẽ chảy tiếp vào bể vi
sinh.
b. Cấu tạo:

Hình 1.5: Bể lắng ngang.

Hình 1.6: Chất trợ lắng PAC ( phèn nhơm )
Bể lắng có cấu tạo:
- Một cảm biến đo độ đục (Z4.TS).
- Một máy khuấy để khuấy đều nhằm đẩy nhanh quá trình lắng khi cho PAC vào bể.
- Hai cảm biến đo mức bùn: một cảm biến đo mức thấp (Z4.MS1) và một cảm biến đo
mức cao (Z4.MS2).
- Một máy bơm bùn (Z4.PM) để bơm bùn khi lượng bùn trong bể vượt mức cho phép.
c. Nguyên lý hoạt động:
Nước từ bể trung hòa sẽ chảy xuống bể lắng. Trong lượng nước này sẽ có nhiều
tạp chất lơ lửng. Và để thu được các tạp chất này thì ta bơm thêm chất PAC để kết tủa
các chất này thành bùn.

10


Tùy theo độ đục của nước mà cảm biến đo độ đục (Z4.TS) đo được để bơm PAC
thích hợp. Nếu lượng đục vừa thì khởi động 1 trong 2 bơm (Z4.VPAC1 hoặc

Z4.VPAC2). Nếu lượng đục cao thì khởi động cả 2 bơm.
b. Nguyên lý :
- 0 <độ đục< 100 thì không tác động đến các thiết bị trong bồn chứa PAC.
- 100 ≤ độ đục < 500 thì tiến hành khởi động bơm Z4.VPAC1, Z4.S4 và Z4.S5.
- 500 ≤ độ đục < 1000 độ đục thì tiến hành khởi động bơm Z4.VPAC1, Z4.VPAC2,
Z4.S4 và Z4.S5.
- Khi lượng bùn trong bể vượt quá mức cho phép (lượng bùn chạm cảm biến bùn mức
cao Z4.MS2) thì khởi động máy bơm bùn Z4.PM để bơm bùn sang bể chứa bùn. Khi
lượng bùn giảm xuống mức thấp Z4.MS1 thì cho ngừng máy bơm Z4.PM.
- Khi mức PAC trong bể chứa PAC xuống dưới mức thấp ( FS.PAC khơng bị tác động)
thì bật đèn báo hết dung dịch PAC (L.PAC) và tắt các thiết bị trong bồn chứa PAC
(Z4.VPAC1, Z4.VPAC2, Z4.S4).
1.2.6. Bể chứa bùn:
a. Tổng quan:
Bể chứa bùn là nơi chứa bùn sau khi lắng và bùn được xử lý bằng cơ chết nén
bùn.
b. Cấu tạo:

Hình 1.7: Bể chứa bùn.
c. Nguyên lý hoạt động:

11


Bùn dư được bơm ra và tập trung tại bể chứa bùn. Tại đây nó sẽ bị phân hủy
thành nước dơ và xác bùn. Nước dơ sẽ được xử lý theo chu trình cịn xác bùn và các
cặn khác sẽ được hút bỏ bằng xe chở bùn.
1.2.7. Bể vi sinh:
a. Tổng quan:
Bể vi sinh là bể xử lý chất thải hữu cơ bằng hoạt động của các vi sinh vật, sử

dụng các vi sinh vật để xử lý chất thải. Các vi sinh vật có thể là vi khuẩn hiếu khí hoặc
kị khí.
b. Cấu tạo:
Tùy theo khả năng tài chính và diện tích đất mà người ta có thể sử dụng ao hồ có
sẵn hoặc xây dựng các bể nhân tạo. Đối với bể nhân tạo thì thường gồm các thành
phần chính sau:
- Máy sục khí dưới đáy bể (Z5.AM2): Làm cho khơng khí được trộn đều với nước
thải.
- Máy khuấy chìm (Z5.S6): Giúp hỗn hợp khí và nước được trộn lẫn với bùn vi sinh.
- Phao đo (Z5.FS6): Bao gồm 3 mức là cảm biến mức thấp (Z5.FS6L), cảm biến mức
cao (Z5.FS6H), cảm biến mức trung bình (Z5.FS6M). Nó có tác dụng đo mức nước
trong bể để tiến hành điều khiển máy khuấy (Z5.S6), máy sục khí (Z5.AM2) và thiết
bị lấy nước bề mặt.
- Thiết bị lấy nước bề mặt (Z5.SP): giúp ta lấy nước tách biệt với lớp bùn vi sinh ở
phía dưới đáy.
- Van nước vào bể (Z5.V3): Điều chỉnh đượng lượng nước vào bể cho phù hợp.

Hình 1.8: Bể vi sinh

12


c. Nguyên lý hoạt động:
Tại pha sục khí của bể vi sinh, nước được trộn đều với khơng khí cấp từ ngồi
vào thơng qua dàn đĩa phân phối khí dưới đáy bể bằng máy sục khí Z5.AM2, hỗn hợp
khí và nước được trộn với bùn vi sinh nhờ máy khuấy Z5.S6. Sau mộ thời gian nhất
định quá trình chuyển sang pha lắng, lúc này ta ngừng Z5.S6, Z5.AM2 và Z5.V3 tạo
môi trường yên tĩnh, bùn dưới tác dụng của trọng lực sẽ lắng xuống dưới bể để lại lớp
nước trong ở trên. Lớp nước này sẽ được xả xuống bể khử trùng thông qua thiết bị lấy
nước bề mặt Z5.SP.

Nguyên lý điều khiển của phao đo Z5.FS6:
- Khi mực nước tăng ( Cảm biến Z5.FS6L tác động) thì sẽ khởi động Z5.V3, Z5.AM2,
Z5.S6. Nếu như mực nước giảm ( Cảm biến Z5.FS6L ngưng tác động) thì Z5.S6,
Z5.AM2 ngưng hoạt động.
- Khi mực nước dâng cao nhất( Cảm biến Z5.FS6H tác động) thì ta ngừng Z5.S6,
Z5.AM2, Z5.V3. Sau một khoảng thời gian nhất định cho bể lắng đi ta cho Z5.SP hoạt
động.
- Khi mực nước dưới múc trung bình (Cảm biến Z5.FS6M ngưng tác động) ta cho
Z5.SP ngưng hoạt động và cho Z5.V3, Z5.S6, Z5.AM2 hoạt động trở lại.
1.2.8 Bể khử trùng:
a. Tổng quan:
Bể khử trùng là nơi mà chúng ta làm giảm lượng vi sinh vật có hại trong nước
bằng cách sử dụng các dung dịch hóa học trước khi nước được kiểm tra và thải ra bên
ngoài.
b. Cấu tạo:
Bao gồm hệ thống bơm nước từ công đoạn trước vào và hệ thống thoát nước ra
cùng các thiết bị đo mức nước, nồng độ như sau:
- Hai phao đo mực nước thấp và mực nước cao (Z6.FS7, Z6.FS8).
- Van tự động (Z6.V4): Để đưa nước qua để lưu lượng.
- Bồn chứa Clo gồm: máy bơm Clo (Z6.CLO), máy khuấy (Z6.S7) và phao đo mức
(FS.CLO).

13


Hình 1.9: Bể khử trùng

c. Nguyên lý hoạt động:
Tại bể khử trùng sẽ được thêm dung dich Clo để diệt một số vi khuẩn có hại
trong thời gian 4 phút. Khi phao Z6.FS7 khơng tác động thì tiến hành cho bơm nước

sạch từ bể vi sinh sang. Khi phao Z6.FS8 tác động thì cho ngừng bơm. Rồi tiến hành
bơm Clo vào bể khử trùng trong thời gian 1 phút, lúc này Z6.CLO và Z6.S7 hoạt
động. Ngâm Clo trong bể 4 phút rồi mở van tự động Z6.V4 để đưa nước qua bể lưu
lượng. Khi phao Z6.FS7 ngưng tác động thì đóng van Z6.V4. Rồi lại tiến hành chu
trình mới. Khi mức Clo trong bể chứa Clo dưới mức thấp (FS.CLO khơng bị tác động)
thì sẽ bật đèn báo hết Clo (L.CLO) và tắt máy bơm Clo (Z6.CLO), máy khuấy
(Z6.S7).
1.3 Kết luận:
Chương này giới thiệu tổng quan về sơ đồ công nghệ và nguyên lý hoạt động
của hệ thống nhà máy xử lý nước thải. Trình bày ngắn gọn cách vận hành từng khâu
trong hệ thống, từ đó ta có thể hiểu biết đặc tính và một số điều kiện cần thiết để có
thể dựa vào đó mà tính tốn lựa chọn cảm biến cũng như các cơ cấu chấp hành trong
chương 2.

14


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 rõ về chúng ta đi lần lượt từng cảm biến.
2.1.1 Cảm biến đo dộ pH
a. Giới thiệu chung
Nước thải cần xử lý được thu từ nhiều nguồn thải nên vấn đề chứa các thành
phần chất hóa học mang tính axit hay bazo là khơng tránh khỏi. Vậy nên cần lắp đặt
các cảm biến đo độ pH ở các hệ thống xử lý. Ở đây bể trung hịa nước thải, để giám
sát và kiểm sốt nồng độ pH thông qua các công nghệ xử lý nhằm đưa pH về khoảng
6.5 - 7.5 trước khi thải ra nguồn nhận hoặc sử dụng cho công nghệ tiếp theo.
b. Cấu tạo và sơ đồ nguyên lý

15


Một điện cực pH được cấu tạo bởi hai loại thủy tinh. Thân điện cực được làm
bằng thủy tinh không dẫn điện, đầu điện cực thường có dạng hình bầu. Cấu trúc của
điện cực thủy tinh cho phép ion lithium trao đổi với các ion hidro trong chất lỏng tạo
thành lớp thủy hợp. Một điện thế cỡ mV được sinh ra giữa tiết diện cảu bầu thủy tinh
pH với dung dịch lỏng bên ngoài. Độ lớn của điện thế 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 clorua.
Nguyên lý làm việc: Giá trị pH được tính theo nồng độ ion H+. Khi có sự chênh
lệch pH bên trong điện cực đo (bầu kính) và trong dung dịch đo, ion H+ sẽ di 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

Hình 2.1: Đầu đo pH và bộ kết nối đầu đo
Ta chọn cảm biến GF Signet 2724 chuyên dùng cho xử lí nước thải, bộ kết nối
đầu đo In-line EasyCal 2751-2 với đặc điểm kỹ thuật như sau:
- Dải đo: 0 đến 14pH.
- Độ sai số : < 2%
- Có bù trừ nhiệt tự động bằng NTC 3000 Ohm.
- Cầu muối là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với dung dịch đo, gồm 3 bộ phận chính: điện
cực đo là một bầu kính, điện cực nối đất titan và điện cực mẫu.

16

- Dịng nước tại điểm làm việc khơng q 3m/s.
- Vỏ cảm biến bằng nhựa Ryton có khả năng chống ăn mịn bởi hóa chất.
- Đầu cảm biến chịu được áp suất 6,9 bar ở 700C.
- Đầu ra Analog: 4-20 mA.
d. Cách lắp đặt đầu đo pH

Hình 2.2: Lắp đặt cảm biến GF Signet 2724 trong bể
Khi lắp tại bể hở, cảm biến đo pH GF Signet 2724 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
Cảm biến đo mức chất rắn dạng xoay Kansai: Là loại cảm biến báo mức dạng
xoay được thiết kế riêng cho các loại báo mức các loại chất rắn như bột cám, cáy, đá,
bùn, sử dụng báo mức trong các bồn chứa, xilo, tank. Báo mức xi măng.
Cảm biến báo mức dạng xoay được thiết kế và sản xuất tại Nhật của hãng
Kansai. Có trọng lượng nhẹ, hoạt động ổn định và độ tin cậy cao.
b. Cấu tạo

17


Hình 2.3: Cấu tạo cảm biến đo mức bùn
Cấu tạo bên trong của cảm biến đo mức độ bùn Kansai. Bên trong có một lị xo
móc vào một trong bốn vị trí, mỗi vị trí là một lựa chọn lực xoay, momen xoắn của
motor cánh quay, chức năng này rất hữu ích khi sử dụng trong mơi trường chất rắn có
lực cản nhỏ.
c. Ngun lý hoạt động
Khi hoạt động thì bên trong cảm biến báo mức rắn có một motor chuyển động
làm cho trục và cánh xoay liên tục. Khi có vật tác động vào cánh xoay làm cánh xoay

ngừng lại, lúc này sẽ tạo ra một lực tác động vào một công tắc bên trong làm cho
motor ngừng quay và động thời tác động thêm một công tắc để tạo một tín hiệu báo
trạng thái mức chất rắn.
d. Đặc tính làm việc
- Nguồn cấp: 220 VAC- 50/60Hz:

18


- Tiếp điểm: 250 VAC/3A đối với tải trở tiếp điểm SPDT 1NO+1NC.
- Tốc độ cánh quay: 0.83 rpm (50Hz), 1 rpm (60Hz).
- Chiều xoay cánh quay: Theo chiều kim đồng hồ.
- Công suất tiêu thụ: 1,5W.
- Nhiệt độ hoạt động: 0-50oC.
- Cáp dài: 500mm.
- Momen xoắn: 170 – 270 x 10-4 (N.m).
- Mã IP (International Protection Marking): 55S chống bụi và nước, sử dụng trong các
môi trường ẩm cao, vật liệu xây dựng, cát, đá.
2.1.3 Cảm biến đo độ đục
a. Giới thiệu chung
Độ đục là một trong những thông số rất quan trọng nhất được sử dụng để xác
định chất lượng nước uống. Độ đục được xem như là 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 thủy 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 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
Ta chọn máy phân tích độ đục online Global Water TB504-WL với cấu tạo và
nguyên lý làm việc như sau:

19


Hình 2.4: Cấu tạo cảm biến đo độ đục

Nguyên lý làm việc: Cảm biến đo độ 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.
Đặc tính làm việc:
- Dải đo: 1 – 1000 NTU.
- Độ chính xác: 2% giá trị đọc hoặc ± 0.02 dưới 40 NTU.
- Độ phân giải: 0,0001 có thể lựa chọn.
- Thời gian hồi báo: có thể điều chỉnh từ 5 – 500s.
- Nhiệt độ bảo quản: -4°F đến 140°F (-20°C đến 60°C).

20


- Nhiệt độ hoạt động: 32°F đến 122°F (0°C đến 50°C).
- Kích thước: 14x12x12 inch (35x30x30 cm).
- Khối lượng: 5.5 lbs (2.5 kg).
- Đầu ra Analog: 4-20 mA.

c. Các điểm lợi của cơng nghệ

Kiểm sốt chu trình lọc bằng cảm biến độ đục quá trình lọc sẽ đạt được các lợi
ích sau:
- Tăng lượng nước xử lý.
- Giảm thiểu lượng nước rửa lọc.
- Tăng tuổi thọ vật liệu lọc.
- Kiểm sốt hồn tồn được chất lượng nước và tối ưu háo 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 cơng nhân vận hành.
d. Cách 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 ngồi 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 vận hành
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 hịa và bể hiếu khí.
Đối với bể điều hịa 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 của nước thải dao
động theo thời gian trong ngày nên để đảm bảo nhiệm vụ điều hòa lưu lượng cũng như

21


nồng độ nước thải, tạo chế độ làm việc ổn định liên tục cho các cơng trình xử lý, tránh
hiện tượng hệ thống xử lý quá tải. Nước thải trong bể điều hịa 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 sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính lơ lửng là cơng trình đơn

vị quyết định hiểu quả xử lý của trạm vì phần lớn những chất gây ơ 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 mơi 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 q trình
Nitrate hóa chúng ta cần phải tính tốn chính xác lượng khí cấp vào bể nhằm duy trì
DO trong bể đảm bảo nống độ oxy hịa tan ln >2mg/l.
Thiết bị cung cấp khí cho hệ thống gồm:
- Máy thổi khí Longtech-Đài Loan.
- Đĩa/ống phân phối khí Longtech –Đài loan hoặc Jager-Đức.

Hình 2.5: Hình dáng và sơ đồ ngun lí máy thổi khí
Tính tốn lượng khí cần cung cấp (m3/phút) cần những số liệu sau:
- Cơng suất xử lý (m3/ngày đêm)
- Thể tích bể cần sục khí (Dài x Rộng x Cao).
a. Tính tốn lựa chọn máy thổi khí Longtech –Đài Loan
- Lượng khơng khí cần cấp cho q trình xử lý nước thải:
Qk = Qtt.D (m3 khí/h)
+: lưu lượng nước thải cần tính tốn (m3/h)
+D: lượng khơng khí cần thiết để xử lý 1 m3 nước thải

22


- Áp lực máy thổi khí tính theo cơng thức:
P = 98066.5(1+) (Pa)
+: độ ngập thiết bị phân tán khí trong nước
- Cơng suất máy thổi khí :
N= (Kw)

+ : tổng lưu lượng khí cấp cho bể xử lý(m3/h)
+ η : hệ số sử dụng hữu ích của máy thổi khí(0,5 – 0,75)
Từ các tính tốn kỹ thuật như trên chúng ta lựa chọn Model máy thổi khí
Longtech có các thơng số về lưu lượng khí, áp lực máy, cơng suất điện năng, kích
thước chi tiết của máy phù hợp thơng qua Cataloge của nhà sản xuất.
b. Tính chọn đĩa phân phối khí Longtech- Đài loan

Hình 2.6: Đĩa phân phối bọt lớn
Việc lựa chọn thiết bị phân tán khí phụ thuộc vào từng quy mơ cơng trình. Đảm
bảo cường độ phân tán khí phải đảm bảo lớn hơn giá trị tối thiểu để có cách 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 khi bọt mịn, kích thước bọt khí từ 1-6mm.
- Đối với các hệ thống đục lỗ, đĩa khí thơ thì kích thước bọt khí từ 2-10mm.
2.2.2 Máy khuấy chìm
Lựa chọn máy khuấy chìm GM17A1T (GM17A471T1-4V2KA0) 1.1 Kw.
a. Giới thiệu chung
Máy khuấy chìm Faggiolati cho các hệ thống xử lý nước thải cơ bản là một
động cơ có đầu trục gắn một cánh quạt để khuấy trộn chất lỏng, hòa tan các hạt lắng
và ngăn chặn sự phân tầng. Đây là thiết bị được sử dụng phổ biến trong các nhà máy,
các nhà nuôi trồng thủy sản, ...

23


Hình 2.7: Một số hình ảnh về máy khuấy chìm.
Thơng số kỹ thuật của máy khuấy chìm GM17A1T (GM17A471T1-4V2KA0) 1.1 Kw
Công suất máy
: 1.1 Kw
Công suất cánh khuấy : 0.42 Kw

Đường kính cánh khuấy : 176 mm
Số cánh quạt
: 2 cánh
Điện áp
:380V(3 phase) 50Hz
Tốc độ
: 1380 RPM
Số cực
: 4 poles
Xuất xứ
: Italia

Sức đẩy

: 120N

Cấp độ bảo vệ : IP68
Chuẩn cách điện Lớp H (chịu nhiệt đến
180°C
Thân máy

: Gang EN-GJL-250

Cánh quạt

: Inox AISI 316

Trục

: SUS AISI 420

Seal cơ khí trên : ceramic/graphite
Seal cơ khí dưới : silicon carbide

b. Cấu tạo
Máy khuấy chìm GM17A1T (GM17A471T1-4V2KA0) gồm 6 bộ phận cơ bản:

24


Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo máy khuấy chìm Faggiolati GM17A471T1-4V2KA0

1.
2.
3.
4.
5.
6.

Trục chính của máy khuấy chìm vật liệu Inox AISI 420.
Động cơ đồng bộ 4 cực, lớp bảo vệ H (180°C).
Phốt cơ khí làm kín phía trên máy khuấy chìm Faggiolati.
Phốt làm kín phía dưới.
Housing: Cast Iron EN-GJL-250.
Cánh khuấy: Inox AISI 316.
Với các loại vật liệu như trên, máy khuấy chìm Faggiolati được sử dụng phù
hợp với nhiều ứng dụng khuấy trộn chất lỏng khác nhau. Trong đó là các loại nước
thải có lẫn rác và hạt rắn, khả năng chịu được ăn mòn và chống nước tuyệt đối để đảm
bảo tuổi thọ.
c. Nguyên lý làm việc:

Máy khuấy chìm giúp khuấy trộn nước thải tạo một môi trường không gây lắng
đọng, đồng nhất các thành phần có trong nước thải, từ đó tạo điều kiện thuận lợi để vi
sinh vật kỵ khí, thiếu khí hoặc hiếu khí sử dụng nguồn oxi nội tại để sinh sơi và phát
triển. Chính nhờ hệ thống vi sinh vật thiếu khí này mà nước thải có hàm lượng nitơ và
photpho cao sẽ được xử lý đến nồng độ thích hợp hơn trước khi thải ra bên ngồi.
2.2.3 Cơng tắc phao
a. Giới thiệu chung
Là một thiết bị đóng cắt điện tự động đơn giản dựa trên mức độ chuyển động
của chất lỏng. Tín hiệu của phao sẽ thay đổi khi nước dâng lên một mức đặt trước so
với phao.

25