Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN LIÊN MÔN 3
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HỐ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CƠNG NGHIỆP

Người hướng dẫn: TS. NGUYỄN KIM ÁNH
ThS. NGUYỄN VĂN TẤN
TS. VÕ QUANG SƠN

Đà Nẵng, tháng 8/2021


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

MỞ ĐẦU
Hiện nay,chúng ta còn thiếu nhiều các nghiên cứu cơ bản để xác định các thơng số
tính tốn thiết kế của các cơng trình đơn vị trong cơng nghiệp xử lý nước thải . Do
vậy,trong bài nghiên cứu này nhóm đã đưa ra cách tiến hành xác định các thông số tính
tốn thiết kế phù hợp với điều kiện của nhà máy đề ra,và cách điều khiển cơ bản cho
một hệ thống xử lý nước thải cơng nghiệp.
Ngồi ra trong sự nghiệp cơng nghiệp hố - hiện đại hố nước nhà, cơng nghiệp Điện
Lực giữ một vai trị đặc biệt quan trọng bởi vì điện năng là nguồn năng lượng được
dùng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân. Khi xây dựng một nhà máy, một
khu kinh tế, khu dân cư, thành phố trước tiên người ta phải xây dung hệ thống cung

cấp điện để cung cấp điện năng cho các máy móc và nhu cầu sinh hoạt của con người.
Sự phát triển của các ngành công nghiệp và nhu cầu sử dụng điện năng đã làm cho sự
phát triển không ngừng của hệ thống điện cả về công suất truyền tải và mức độ phức
tạp với sự yêu cầu về chất lượng, điện năng ngày càng cao, địi hỏi người làm chun
mơn cần phải nắm vững kiến thức cơ bản, và hiểu biết sâu rộng về hệ thống điện.
Tuy nhiên bài nghiên cứu này chỉ mang tính chất tham khảo hơn là các ví dụ mẫu về
tính tốn thiết kế cơng nghệ xử lý nước thải.Trong q trình nghiên cứu đồ án do thời
gian có hạn và hạn chế về kiến thức nên đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót ,kính
mong nhận được những ý kiến đóng góp của các Thầy Cơ giáo và các bạn.

1


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

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

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2021
BẢNG PHÂN CHIA CƠNG VIỆC CỦA PBL3
ST
T
1

HỌ VÀ TÊN

NHIỆM VỤ
- Tính chọn ,kiểm tra thiết bị mạng cao áp và
mạng hạ áp cung cấp điện cho nhà máy.
- Tính tốn tổn thất điện áp.
- Viết chương trình cho block 0

2

TRAN
G
46

85
119

- Thực hiện bản vẽ mặt bằng và mơ hình 3D
cho nhà máy

43

- Thực hiện hình vẽ sơ đồ tổn thất điện áp trên
hệ thống

85

- Thực hiện bản vẽ cho tủ điều khiển

104

- Thực hiện bản vẽ cho tủ phân phối

68

- Thực hiện bản vẽ cho tủ chiếu sáng.

84

- Tìm hiểu cơ cấu chấp hành và cảm biến có
trong bể trung hịa , bồn Bazo,bồn Axit .

4

- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động bể trung
hịa,bồn chứa Axit và bồn Bazo,.

22

- Tính tốn thơng số các thiết bị và kích thước
bể.

24

- Thiết kế,tính chọn và kiểm tra thiết bị điện
cho tủ động lực ở bể trung hòa.

70

- Thiết kế và thực hiện vẽ mạch điều khiển và
mạch động lực ,mạch trung gian cho bể trung
hòa bằng CADe simu.

80

- Thực hiện vẽ tủ trung hòa bằng AutoCAD

80

2


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

- Viết chương trình cho khu vực bể trung hịa

126

- Viết bài thuyết minh bằng PowerPoint.

3

- Tìm hiểu cơ cấu chấp hành và cảm biến có
trong bể lắng 2 , bể Aerotank,bể chứa bùn.
- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động bể lắng 2
và bể Aerotank,bể chứa bùn.

31 & 39

- Tính tốn thơng số các thiết bị và kích thước
bể.

32& 39

- Thiết kế, tính chọn và kiểm tra thiết bị điện
cho tủ động lực ở bể lắng 2 và bể Aerotank.

70

- Thiết kế và thực hiện vẽ mạch điều khiển và
mạch động lực ,mạch trung gian cho bể lắng 2
và bể Aerotank bằng CADe simu.

82

- Thực hiện vẽ tủ Aerotank và lắng 2 bằng
AutoCAD

82

- Viết chương trình cho khu vực bể Aerotank
và lắng 2.

137

- Tính tốn bù cơng suất phản kháng để nâng
cao hệ số cơng suất của nhà máy.
4

4

- Tìm hiểu cơ cấu chấp hành và cảm biến có

trong bể lắng 1, bể khử trùng và bể lưu lượng.

91
4

- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động bể lắng 1
,bể khử trùng và bể lưu lượng.

26 & 36

- Tính tốn thơng số các thiết bị và kích thước
bể.

27 & 37

- Thiết kế, tính chọn và kiểm tra thiết bị điện
cho tủ động lực ở bể lắng 1 ,bể khử trùng và
bể lưu lượng.

70

- Thiết kế và thực hiện vẽ mạch điều khiển và
mạch động lực, mạch trung gian cho bể lắng 1
và bể khử trùng bằng CADe simu.
3

81 & 83


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

- Thực hiện vẽ tủ Lắng 1 và khử trùng bằng
AutoCAD

81 & 83

- Viết chương trình cho khu vực bể lắng 1 và
khử trùng.
- Xây dựng lưu đồ thuật toán các bể.

133 &
140
105

5

- Tìm hiểu cơ cấu chấp hành và cảm biến có
trong bể thu gom và bể cân bằng.
- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động bể thu

4

16 & 18

gom và bể cân bằng.
- Tính tốn thơng số các thiết bị và kích thước
bể.

17 & 19

- Thiết kế, tính chọn và kiểm tra thiết bị điện
cho tủ động lực ở bể thu gom và bể cân bằng.

70

- Thiết kế và thực hiện vẽ mạch điều khiển và
mạch động lực ,mạch trung gian cho bể thu
gom và bể cân bằng bằng CADe simu.

78 & 79

- Thực hiện vẽ tủ thu gom và cân bằng bằng
AutoCAD

78 & 79

- Viết chương trình cho khu vực bể thu gom
và bể cân bằng.

121-123

- Tính tốn nối đất,chống sét cho nhà máy.

97

NHIỆM VỤ CHUNG
- Nghiên cứu và xây dựng quy trình cơng nghệ hệ thống xử lý nước thải.
- Viết bài báo cáo tổng hợp.

MỤC LỤC

4


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

MỞ ĐẦU....................................................................................................................... I
BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC CỦA PBL3........................................................II
DANH MỤC BẢNG..................................................................................................IX
DANH MỤC HÌNH VẼ.............................................................................................XI
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT........................................................................XIV
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG..........................................................................1
1.1. Giới thiệu về nhà máy...........................................................................................1
1.1.1. Vị trí địa lý.......................................................................................................1
1.1.2. Thơng số cơ bản của nhà máy...........................................................................1
1.2. Quy trình công nghệ.............................................................................................2
1.3. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................................3
CHƯƠNG II. SƠ LƯỢC VỀ CÁC CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ CẢM BIẾN SỬ
DỤNG TRONG HỆ THỐNG......................................................................................4
2.1. Cơ cấu chấp hành.................................................................................................4
2.1.1. Hệ thống máy sục khí.......................................................................................4
2.1.2. Máy khuấy........................................................................................................7
2.1.3. Máy bơm chìm.................................................................................................7
2.1.4.Van điện từ (Solenoid valve)............................................................................8
2.1.5. Máy bơm bùn.................................................................................................10
2.2. Cảm biến.............................................................................................................. 12
2.2.1. Cảm biến đo độ pH.........................................................................................12
2.2.2.Cảm biến đo mực nước....................................................................................13
2.2.3. Cảm biến đo mức bùn.....................................................................................15
CHƯƠNG III. CẤU TẠO , NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ TÍNH TỐN CÁC
THƠNG SỐ CHO HỆ THỐNG................................................................................16

3.1. Bể thu gom...........................................................................................................16
3.2. Bể Cân Bằng........................................................................................................17
3.3. Bồn định lượng....................................................................................................21
5


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

3.4. Bể trung hòa........................................................................................................22
3.5. Bể lắng 1 ( Bể lắng ngang ).................................................................................26
3.6. Bể Aerotank........................................................................................................31
3.7. Bể lắng 2..............................................................................................................34
3.8. Bể khử trùng và Bể Lưu Lượng.........................................................................36
3.9. Bể chứa bùn.........................................................................................................39
CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ MẶT BẰNG TỔNG THỂ CHO NHÀ MÁY...............43
4.1. Kích thước tính tốn của các bể.........................................................................43
4.2. Thiết kế mặt bằng...............................................................................................44
CHƯƠNG V. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY....46
PHẦN 1. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CAO ÁP CHO NHÀ MÁY............................48
5.1.1. Thiết kế trạm biến áp tổng..............................................................................48
5.1.2. Tính chọn máy cắt đầu nguồn.........................................................................52
5.1.3. Tính chọn cáp cao áp và xác định tổn thất công suất trên đường dây.........52
5.1.4. Chọn cầu dao cao áp ( Dao cách ly – DCL )...................................................54
5.1.5. Chọn cầu chì cao áp.........................................................................................55
5.1.6. Chọn chống sét van..........................................................................................56
5.1.7. Tính tốn ngắn mạch cao áp...........................................................................56
5.1.8. Kiểm tra các thiết bị điện cao áp....................................................................58
PHẦN 2. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP............................................................59
5.2.1. Tính chọn Aptomat tổng..................................................................................60
5.2.2. Tính chọn cáp tổng hạ áp................................................................................61

5.2.3. Tính chọn thanh cái ( Thanh góp ).................................................................62
6


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

5.2.4. Chọn các Aptomat nhánh................................................................................62
5.2.5. Tính chọn dây dẫn của các nhánh..................................................................63
5.2.6. Tính tốn ngắn mạch phía hạ áp....................................................................64
5.2.7. Kiểm tra các thiết bị điện hạ áp......................................................................67
5.2.8. Thiết kế tủ chuyển đổi nguồn tự động ATS....................................................68
PHẦN 3. LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ TỦ ĐỘNG LỰC......................70
5.3.1.Dịng điện tính tốn của các tủ động lực.........................................................70
5.3.2. Tính chọn aptomat...........................................................................................71
5.3.3. Tính chọn Contactor và Rơle nhiệt đi kèm....................................................71
5.3.4. Tính chọn dây dẫn...........................................................................................73
5.3.5. Tính toán ngắn mạch.......................................................................................75
5.3.6. Kiểm tra thiết bị...............................................................................................76
5.3.7. Thiết kế tủ động lực.........................................................................................78
5.3.8. Tính tốn tổn thất điện áp cho hệ thống.........................................................85
5.3.9. Mô phỏng và đánh giá hệ thống bằng ETAP.................................................87
CHƯƠNG VI. TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO
HỆ SỐ CÔNG SUẤT CHO NHÀ MÁY...................................................................91
6.1.Đặt vấn đề.............................................................................................................91
6.2. Xác định dung lượng bù cần thiết cho toàn nhà máy.......................................92
6.3. Phân bố dung lượng bù cho các nhánh.............................................................93
6.4.Chọn thiết bị bù...................................................................................................95
CHƯƠNG VII. TÍNH TỐN NỐI ĐẤT..................................................................97
7.1.Tính điện trở nối đất cần thiết............................................................................97
7.2.Xác định điện trở nối đất nhân tạo.....................................................................98

7


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

7.3.Thiết kế nối đất nhân tạo.....................................................................................98
CHƯƠNG VIII. THIẾT KẾ LƯU ĐỒ THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH
ĐIỀU KHIỂN...........................................................................................................101
8.1. Giới thiệu về bộ điều khiển...............................................................................101
8.1.1. Tổng quan về PLC........................................................................................101
8.1.2. Thông số kỹ thuật của bộ điều khiển............................................................101
8.1.3. Ngơn ngữ lập trình........................................................................................103
8.1.4. Thiết kế tủ điều khiển PLC...........................................................................104
8.2.Lưu đồ thuật toán..............................................................................................105
8.1.1. Vùng 1 – Bể thu gom....................................................................................105
8.1.2.Vùng 2 – Bể cân bằng....................................................................................106
8.1.3.Vùng 3 – Bể trung hòa...................................................................................107
8.1.4.Vùng 4 – Bể Lắng 1.......................................................................................108
8.1.5.Vùng 5 – Bể Aerotank...................................................................................109
8.1.6.Vùng 6 – Bể lắng 2........................................................................................110
8.1.7. Vùng 7 - Bể khử trùng..................................................................................111
8.2.Chương trình điều khiển...................................................................................112
8.2.1. Bảng phân kênh các thiết bị vào ra...............................................................112
8.2.2. Chương trình điều khiển...............................................................................119
KẾT LUẬN............................................................................................................... 143
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................144

8

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thơng số kĩ thuật máy khuấy chìm GM17A1T
Bảng 3.1. Thời điểm hoạt động của thiết bị trong bể cân bằng
Bảng 3.2.Bảng kết quả tính tốn phụ tải của nhà máy xử lý nước thải
Bảng 4.1.Bảng số liệu kích thước mặt bằng của nhà máy
Bảng 5.1.Máy biến áp và máy phát dự phịng được chọn
Bảng 5.2. Thơng số của máy biến áp
Bảng 5.3.Tổn thất điện năng của trạm biến áp
Bảng 5.4. Thông số máy cắt đầu nguồn
Bảng 5.5. Thông số của cáp cao áp
Bảng 5.6. Thông số dao cách ly
Bảng 5.7. Thơng số cầu chì cao áp
Bảng 5.8. .Điện trở và điện kháng của đường dây trên không
Bảng 5.9. Giá trị dịng ngắn mạch và dịng xung kích
Bảng 5.10. Thông số aptomat tổng
Bảng 5.11. Thông số dây cáp tổng
Bảng 5.12. Thông số của các aptomat nhánh
Bảng 5.13. Thông số của các dây dẫn từng nhánh
Bảng 5.14. Dòng điện tính tốn của tủ động lực
Bảng 5.15. Chọn aptomat cho từng thiết bị trong tủ động lực
Bảng 5.16. Thông số contactor ST-20 của Mitsubishi
Bảng 5.17. Contactor và Relay nhiệt cho các cơ cấu chấp hành trong tủ động lực
Bảng 5.18. Tiết diện dây dẫn của từng tủ động lực
9


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

Bảng 6.1. Dung lượng bù cho các nhánh
Bảng 6.2. Thiết bị bù công suất

10


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Quy trình cơng nghệ của nhà máy
Hình 2.1. Cấu tạo máy thổi khí của Longtech – Đài Loan.
Hình 2.2. Đĩa phân phối khí bọt mịn lưu lượng : 0,02 – 0,2 m3/ phút.
Hình 2.3. Đĩa phân phối khí bọt lớn lưu lượng : 0,08 – 0,1 m3 / phút.
Hình 2.4. Một số hình ảnh về máy khuấy chìm
Hình 2.5.Sơ đồ cấu tạo máy khuấy chìm Faggiolati GM17A471T1-4V2AK0
Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo máy bơm chìm nước dạng li tâm
Hình 2.7. Cấu tạo của van điện tử
Hình 2.8. Cấu tạo của máy bơm bùn
Hình 2.9. Cấu tạo của cảm biến đo độ pH
Hình 2.10. Nguyên lý hoạt động của cảm biến mực nước
Hình 2.11. Các kích thước của cảm biến mực nước CLS-23N
Hình 2.12.Cảm biến đo mức bùn RFLS-28
Hình 2.13.Vị trí lắp đặt cảm biển đo mức bùn
Hình 3.1. Cấu tạo bể thu gom
Hình 3.2. Tổng thể bể cân bằng
Hình 3.3. Cấu tạo của bể cân bằng
Hình 3.4. Tổng thể bồn định lượng
Hình 3.5. Tổng thể bể trung hịa
Hình 3.6. Cấu tạo của bể trung hịa
Hình 3.7. Bồn chưa Axit và Bazo

Hình 3.8. Tổng thể bể lắng 1
Hình 3.9. Cấu tạo của bể lắng 1
Hình 3.10. Chi tiết chiều cao của bể lắng 1
Hình 3.11. Cấu tạo của bể Aerotank
Hình 3.12. Tổng thể bể lắng 2
11


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG NGHIỆP

Hình 3.13. Cấu tạo của bể lắng 2
Hình 3.14. Cấu tạo của bể khử trùng
Hình 3.15. Tổng thể bể chứa bùn
Hình 4.1. Vị trí của các bể trong khn viên 500 m2
Hình 4.2. Mơ phỏng 3D mặt bằng nhà máy
Hình 5.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện cho nhà máy.
Hình 5.2.Sơ đồ cấp điện mạng cao áp của nhà máy
Hình 5.3. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế mạng cao áp
Hình 5.4. Sơ đồ cấp điện mạng hạ áp của nhà máy
Hình 5.5. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính tốn ngắn mạch hạ áp.

Hình 5.6. Bộ chuyển đổi nguồn tự động
Hình 5.7. Tủ chuyển động nguồn tự động ATS
Hình 5.8. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển bể thu gom
Hình 5.9. Thiết kế tủ động lực của bể thu gom
Hình 5.10. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển bể cân bằng
Hình 5.11. Thiết kế tủ động lực bể cân bằng
Hình 5.12. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển bể trung hịa
Hình 5.13. Thiết kể tủ động lực bể trung hịa
Hình 5.14. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển bể lắng 1

Hình 5.15. Thiết kế tủ động lực bể lắng 1
Hình 5.16. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển bể Aerotank, bể
lắng 2
Hình 5.17. Thiết kế tủ động lực bể Aerotank, bể lắng 2
Hình 5.18. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển bể khử trùng
Hình 5.19. Thiết kế tủ động lực bể khử trùng
Hình 5.20. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển hệ thống chiếu
sang
Hình 5.21. Thiết kế tủ động lực chiếu sang
12


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG NGHIỆP

Hình 5.22. Giản đồ tính tốn tổn thất điện áp
Hình 5.23. Mô phỏng hệ thống cung cấp điện trong phần mềm ETAP
Hình 6.1. Sơ đồ phân phối cơng suất bù
Hình 8.1. FX3U – 80MR/DS thực tế
Hình 8.2. Sơ đồ đấu dây ngõ vào của PLC
Hình 8.3. Sơ đồ nối dây ngõ ra của PLC
Hình 8.4. Tủ điều khiển PLC của nhà máy

13


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
1.

PLC : Programmable Logic Controller

2.

V.B : Máy bơm chìm

3.

V.PL : Phao đo mực nước thấp

4.

V.PM : Phao đo mức nước trung bình

5.

V.PH : Phao đo mức nước cao

6.

V.MSK : Máy sục khí

7.

V.MK : Máy khuấy chìm

8.

V.DPH : Cảm biến đo nồng độ pH

9.

V.AX : Máy bơm axit

10. V.PAX : Phao đo mức axit
11. V.BZ : Máy bơm bazo
12. V.PBZ : Phao đo mức bazo
13. PAC (Poly Aluminium Chloride) : 1 loại phèn nhôm tồn tại dạng polyme
14. DDUC : Cảm biến đo độ đục
15. V.MBL : Cảm biến đo mức bùn thấp
16. V.MBH : Cảm biến đo mức bùn cao
17. V.BB : Máy bơm bùn
18. TBA : Trạm biến áp
19. MBA : Máy biến áp
20. DCL : Dao cách ly
21. TDL : Tủ động lực

14


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

15


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Giới thiệu về nhà máy

1.1.1. Vị trí địa lý
Nhà máy xử lý nước thải cơng nghiệp là nhà máy có 100% vốn đầu tư của doanh
nghiệp tư nhân, có nhiệm vụ xử lý lượng nước thải ra từ các hoạt động khác bên trong
khu công nghiệp quy mơ nhỏ. Tồn bộ khn viên nhà máy xử lý nước thải rộng gần
500 m2 , nằm trên vùng đất tương đối bằng phẳng. Đây là một nhà máy nhỏ với tổng
công suất hơn 100 kW , làm việc 3 ca/ ngày.
Như chúng ta đã biết , sự ra đời và hoạt động của các khu công nghiệp này cũng sẽ
gắn liền với việc phát sinh một lượng nước thải khá lớn có nguy cơ gây ơ nhiễm mơi
trường và ảnh hưởng đến chất lượng nước của hệ thống canh,mương,cống rãnh,ao,
hồ… nằm lân cận khu vực khu công nghiệp. Do sự cần thiết của nhà máy xử lý nước
thải nên khi thiết kế cung cấp điện,nhà máy được xếp vào hộ tiêu thụ loại II.
1.1.2. Thông số cơ bản của nhà máy
Lượng nước thải cần xử lý : 2000 m3/ngày
Lưu lượng trung bình mỗi giờ : 83,34 m3/h
Lưu lượng lớn nhất trong 1 giờ : 116,7 m3/h
Diện tích của nhà máy : 500m2
Khoảng cách giữa lối đi lại là 1,5m
Năng lượng điện cung cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống lưới điện quốc gia
thông qua trạm biến áp trung gian cách nhà máy 3 km
Về phụ tải điện của nhà máy thì phân bố tương đối tập trung,đa số các phụ tải điện là
các động cơ điện,có cấp điện áp chủ yếu là 0,4 kV và bao gồm hệ thống chiếu sáng sử
dụng điện 220 V.
Thời gian sử dụng công suất cực đại của nhà máy : Tmax = 5000h
Số ca làm việc : 3 ca/ ngày

1


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

1.2. Quy trình cơng nghệ

Hình 1.1.Quy trình cơng nghệ

2


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

1.3. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng và nắm rõ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải của nhà máy.
Tính chọn thiết bị , thiết kế mạch điện trung gian ,mạch điều khiển và mạch động
lực.
Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để mô phỏng mạch điện và thiết kể các tủ điện
cơng nghiệp.
Tính tốn ngắn mạch,độ sụt áp,hiệu suất thiết bị ,đánh giá hệ thống thông qua phần
mềm ETAP.
Xây dựng được lưu đồ thuật tốn ,và thiết kế chương trình điều khiển cho hệ thống
thông qua PLC.

3


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

CHƯƠNG II. SƠ LƯỢC VỀ CÁC CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ CẢM BIẾN
SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG
2.1. Cơ cấu chấp hành
2.1.1. Hệ thống máy sục khí
a) Giới thiệu chung

Trong hệ thống xử lý nước thải,chúng ta thường cung cấp khí cho các bể : Bể cân
bằng và bể Aerotank.
Đối với bể cân bằng là nơi 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 nhiệm vụ điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ nước
thải, tạo chế độ làm việc ổn định liên tục cho các cơng trình xử lí, tránh hiện tượng hệ
thống xử lý quá tải. Nước thải trong bể cân bằng được sục khí liên tục từ máy thổi khí
và hệ thống đĩa phân phối khí nhằm tránh hiện tượng yếm khí dưới đáy bể.
Đối với bể xử lý sinh học hiếu khí ( Aerotank ) bằng bùn hoạt hoạt tính lơ lửng là
cơng trình đơn vị quyết định hiệu quả xử lý của nhà máy vì phần lớn những chất gây ơ
nhiễm trong nước thải đều nằm trong bể này. Các vi khuẩn hiện diện trong nước thải ở
dạng lơ lửng . Các vi sinh vật hiếu khí sẽ tiếp nhận oxy và chuyển hóa chất hữu cơ
thành thức ăn. Trong mơi trường hiếu khí ( nhờ khí O2 sục vào ) ,vi sinh vật hiếu khí
tiêu thụ các chất hữu 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 O2 cấp vào bể
Aerotrank đủ cho q trình Nitrate hóa chúng ta cần tính tốn chính xác lượng khí cấp
vào bể , nồng độ Oxy hịa tan ln lớn hơn 2 mg/l.
Thiết bị cung cấp khí cho hệ thống gồm : máy thổi khí Longtech của Đài Loan , đĩa
phân phối khí Longtech – Đài Loan hoặc Jager – Đức . Tính tốn lượng khí cần cung
cấp ( m3/ phút) dựa vào những số liệu sau : công suất xử lý ( m3/ ngày) và thể tích bể
cần sục khí ( Dài x Rộng x Cao ).

4


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG NGHIỆP

Hình 2.1. Cấu tạo máy thổi khí của Longtech – Đài Loan.
Cấu tạo gồm : 1 – Khớp nối mềm và Bulong
2 - Ống giảm thanh đầu đẩy

3 – Đồng hồ đo áp lực
4 – Van giảm áp ( van cứu trợ )
5 – Van 1 chiều
6 - Ống giảm thanh đầu hút
7 – Dây Curoa
8 – Động cơ điên TECO
b) 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).
Với Qtt : Lưu lượng mước thải tính tốn (m3 / h).
D : Lượng khơng khí cần thiết để xử lý 1m3 nước thải (m3 khí/m3 nước thải).
Áp lực của máy sục khí : P = 98066,5.( 1 + ) (Pa)
Với Hs : Độ ngập thiết bị phân tán trong nước (m).
Công suất của máy sục khí : Pkhí =

(kW)
5


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

Với Qk : Tổng lưu lượng khí cấp cho bể xử lý (m3 khí / h)
n : Hệ số sử dụng hữu ích của máy sục khí ( Lấy khoảng 0,5 – 0,7 )
Từ các tính tốn kỹ thuật như trên ta lựa chọn loại máy sục 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 Catalouge của nhà sản xuất.
c) Tính tốn số lượng đĩa/ ống phân phối khí cần dùng
Số lượng đĩa cần dùng = Lưu lượng máy thổi khí / lưu lượng đĩa thổi khí.

Hình 2.2. Đĩa phân phối khí bọt mịn lưu lượng : 0,02 – 0,2 m3/ phút.

6


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG NGHIỆP

Hình 2.3. Đĩa phân phối khí bọt lớn lưu lượng : 0,08 – 0,1 m3 / phút.
Việc lựa chọn thiết bị phân tán khí phụ thuộc vào từng quy mơ cơng trình. 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.
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 các đĩa đục lỗ , đĩa khí thơ thì kích thước bọt khí từ 2 – 10mm.
2.1.2. Máy khuấy
a) Giới thiệu chung
Lựa chọn máy khuấy chìm GM17A1T ( GM17A471T1 – 4V2KA0 ) có cơng suất
1,1 kW.
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 hồ
nuôi trồng thủy sản, …
2.1.3. Máy bơm chìm
Máy bơm chìm nước là dịng máy bơm có cấu tạo khá đặc biệt, đặt chìm dưới nước
để có thể đẩy nước ngầm từ bên dưới lên.
Máy bơm chìm nước có 2 loại, mỗi loại có cấu tạo khác nhau :

7


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

Máy bơm chìm nước dạng ly tâm
Loại máy bơm nước này hoạt động dựa trên lực lý tâm tạo ra bởi cánh quạt của máy
bơm chìm nước (bánh cơng tác) để đẩy nước ra khỏi ống bơm, và từ đó, đưa nước lên
trên.

Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo máy bơm chìm nước dạng li tâm
Máy bơm chìm nước dạng tích cực
Loại máy bơm chìm nước tích cực hoạt động dựa trên nguyên lý tạo môi trường chân
không bên trong ống bơm, sau đó đẩy nước ra khỏi thân bơm, từ đó nước được vận
chuyển từ bên dưới lên bên trên mặt đất.
Thông số máy bơm
Lưu lượng: Từ 1-3000 /h.
Cột áp:
Từ 3-30 m.
Công suất: Từ 0,4-30 kW.
Điện áp:
3 pha- 380 V.
2.1.4.Van điện từ (Solenoid valve)
a) Giới thiệu chung
Van điện từ là thiết bị cơ-điện thơng dụng có chức năng chính là cung cấp, kiểm sốt
dịng lưu chất, phục vụ u cầu hoạt động của hệ thống và người dùng một cách nhanh
chóng, chính xác với cơng suất hoạt động liên tục.
Người ta thường sử dụng loại van này để điều khiển và kiểm sốt một cách tối ưu
nhất: hơi, nước lạnh, hóa chất, gas, nước nóng… trong các đường ống dẫn phục vụ hệ
thống của xưởng, nhà máy sản xuất và thậm chí dùng cho trang trại, hộ gia đình.

8

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

b) Cấu tạo của van điện từ
Van điện từ hiện nay có nhiều rất nhiều loại, tùy vào đặc điểm cũng như yêu cầu kỹ
thuật mà cấu tạo van có thể khác nhau. Tuy nhiên khi nhìn chung, đơn giản van
solenoid sẽ bao gồm 2 bộ phận đó là thân van và đầu điện. Cả hai được kết nối chắc
chắn thông qua một trục.
Van điện từ có 2 dạng : thường đóng hoặc thường mở.

Hình 2.7. Cấu tạo của van điện tử
Về chi tiết, cấu tạo của một van điện từ hoàn chỉnh sẽ bao gồm các bộ phận sau:
1. Thân van
2. Môi chất
3. Ống rỗng dẫn lưu chất đi qua
4. Vỏ cuộn coil
5. Coil điện hay được gọi là đầu điện
6. Dây điện
7. Trục van
8. Lò xo
9. Khe hở để lưu chất đi qua

9