MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Mở đầu 4

1. Đặt vấn đề 4

2. Mục đích của đề tài 5

3. Nội dung của đề tài 5

4. Phương pháp và các bước tiến hành nghiên cứu 5

Chương I: Quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt nhà máy xử lý 6nước thải thành phố Hạ Long - Bể SBR đối tượng của đề tài

1. Những vấn đề chung về xử lý nước thải 6

1.1

Một số khái niệm cơ bản trong công nghệ xử lý nước thải

6

1.2

Quy trình chung xử lý nước thải

8

2.

Nhà máy xử lý nước thải thành phố Hạ Long

11

2.1

Mặt bằng và các công trình xử lý nước thải của nhà máy

11

2.2

Quy trình xử lý nước thải của nhà máy

15

Chương

II: Phân tích bài toán và lập lưu đồ điều khiển bể SBR

20

1.

Phân tích bài toán điều khiển bể SBR

20

1.1

Sơ đồ bể SBR và các thiết bị

20

1.2

Phân tích sự làm việc, yêu cầu đối với các quá trình và thiết bị

20

Kết luận

2.

Lưu đồ điều khiển và giải thích lưu đồ

23

2.1

Lưu đồ hoạt động của bể

24

2.2

Lưu đồ điều khiển van xả nước vào bể

26

2.3

Lưu đồ điều khiển máy khuấy

27

2.4

Lưu đồ điều khiển van xả nước ra khỏi bể

28

2.5

Lưu đồ điều khiển van đường ống dẫn bùn

30

2.6

Lưu đồ điều khiển bơm hút bùn

31

Chương bể SBR

III: PLC Thiết bị trung tâm của hệ thống tự động hóa điều khiển

33

1.

Giới thiệu chung về PLC

33

1.1

Sơ lược về sự phát triển của PLC

33

1.2

Khái niệm về PLC

35

1.3

Một số ưu điểm của việc ứng dụng PLC trong tự động hóa

36

1.4

Cấu trúc cơ bản của một bộ PLC

37

2.

PLC S7-200 của Siemens

39

2.1

Phần cứng của PLC S7-200

39

2.2

Cấu trúc bộ nhớ PLC S7-200

43

2.3

Nguyên lý thực hiện chương trình điều khiển

46

2.4

Cấu trúc chương trình

46

3.

Ngôn ngữ lập trình cho PLC S7-200

47

Phương pháp lập trình

47

3.2

Các nhóm lệnh lập trình cho S7-200

49

Chương

IV: Thiết kế mô hình bể SBR

51

1.

Các thiết bị sử dụng trong hệ thống thực

51

1.1

Thiết bị khả lập trình PLC S7-200

51

1.2

Các thiết bị đo lường, thu nhận thông tin

52

1.3

Các thiết bị chấp hành

60

2.

Thiết kế mô hình bể SBR

62

2.1

Lựa chọn các thiết bị cho việc thiết kế mô hình

62

2.2

Sơ đồ kết nối các thiết bị với PLC

63

2.3

Mô hình của hệ thống

67

2.4

Lập trình điều khiển cho mô hình

69

2.5

Mô phỏng sự vận hành của PLC

85

Kết luận

và đề nghị

87

1. Kết luận 87

2. Đề nghị

88

Tài liệu tham khảo

89

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, là yếu tố quan trọng cho sự tồn tại và sức khỏe của nhân loại. Đồng thời nó có vai trò to lớn trong các hoạt động sinh hoạt, sản xuất của cộng đồng. Hiện nay sự bùng nổ dân số và phát triển hoạt động sản xuất thiếu sự quy hoạch và định hướng đúng đắn không theo nguyên tắc phát triển bền vững làm cho tài nguyên thiên nhiên bị khai thác cạn kiệt, môi trường bị ô nhiễm trầm trọng. Trong đó, sự ô nhiễm nguồn nước sạch có ảnh hưởng xấu và gây ra những hậu quả nghiêm trọng đến đời sống, sức khỏe của con người. Một trong những nguyên nhân gây nên tình trạng đó là nước thải đã không được xử lý, làm sạch trước khi đưa trở lại môi trường. Vì vậy, xử lý nước thải đã trở thành vấn đề mang tính thời sự hết sức bức xúc hiện nay, nó đặt ra nhiệm vụ cho những người làm việc trong lĩnh vực quản lý, hoạt động môi trường và kỹ thuật phải có chương trình hành động và biện pháp thiết thực, kịp thời khắc phục, giải quyết.

Đứng trước vấn đề cấp bách này, Đảng và Nhà nước ta đã có những chủ trương, chính sách cụ thể nhằm khắc phục hậu quả của sự ô nhiễm môi trường, cải thiện và nâng cao chất lượng đời sống nhân dân. Nằm trong định hướng phát triển đó, nhiều nhà máy và công trình xử lý nước thải đã được cải tạo, xây dựng và đưa vào vận hành. Không nằm ngoài xu hướng chung của việc ứng dụng kỹ thuật tự động hóa và các ngành sản xuất và đời sống việc ứng dụng tự động hóa vào kỹ thuật môi trường cũng ngày càng được phổ biến rộng rãi. Các công trình, nhà máy xử lý nước thải cũng cần được tự động hóa để nâng cao năng suất làm việc, hạn chế sự ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe người vận hành do đặc thù môi trường làm việc.

Xuất phát từ vấn đề trên, cùng với việc thực hiện nhiệm vụ học tập của nhà trường tôi mạnh dạn tìm hiểu nghiên cứu về vấn đề tự động hóa trong kỹ thuật môi trường. Trong quá trình nghiên cứu, tôi có tham khảo công nghệ của nhà máy xử lý nước thải Hạ Long - Quảng Ninh. Tôi nhận thấy trong quy trình xử lý của nhà máy, bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là một công trình xử lý sinh học thuộc loại bể hiểu khí mang tính hiện đại, là công trình xử lý trung tâm của hệ thống xử lý nước thải của nhà máy. Việc tự động hóa điều khiển bể SBR đặt ra bài toán thiết thực, có khả năng ứng dụng rộng rãi cho các công trình xử lý nước thải sau này. Vì vậy, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế mô hình tự động hóa điều khiển bể SBR trong hệ thống xử lý nước thải”.

2. Mục đích của đề tài

Nghiên cứu quy trình công nghệ xử lý nước thải nói chung và của nhà máy xử lý nước thải Hạ Long nói riêng, trong đó tập trung nghiên cứu hệ thống bể hiếu khí SBR. Từ đó nghiên cứu, tìm hiểu các quá trình làm việc của hệ thống bể SBR, các thiết bị tự động hóa được sử dụng trong hệ thống thực, để tiến tới thiết kế mô hình, mô phỏng việc điều khiển, vận hành bể SBR.

Nghiên cứu thiết bị khả lập trình PLC, làm quen với việc sử dụng PLC S7-200 của Siemens và ngôn ngữ lập trình cho PLC.

3. Nội dung của đề tài

Chương I - Quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải Hạ Long; Bể SBR - đối tượng của đề tài: giới thiệu các khái niệm về công nghệ chung xử lý nước thải; nhà máy xử lý nước thải Hạ Long; khái niệm, nhiệm vụ và yêu cầu điều khiển bể SBR.

Chương II – Phân tích bài toán và lập lưu đồ điều khiển bể SBR: phân tích sự hoạt động, làm việc của các quá trình, các thiết bị sử dụng điều khiển bể, từ đó lập ra các lưu đồ điều khiển phục vụ cho việc thiết kế mô hình.

Chương III – PLC thiết bị trung tâm của hệ thống tự động hóa điều khiển bể SBR: giới thiệu các khái niệm về bộ khả lập trình PLC, nghiên cứu, tìm hiểu về PLC S7-200 của Siemens.

Chương IV –Thiết kể mô hình bể SBR: Tìm hiểu các thiết bị sử dụng trong hệ thống thực tế, lựa chọn thiết bị và thiết kế mô hình, mô phỏng quá trình làm việc của hệ thống.

4. Phương pháp và các bước tiến hành nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp kế thừa: kế thừa từ các tài liệu, công trình nghiên cứu trước đó về hai mảng chính của đề tài: môi trường (công nghệ xử lý nước thải) và tự động hóa (sử dụng, lập trình PLC và các thiết bị tự động hóa khác có liên quan).

Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: sau khi đã xây dựng xong cơ

sở lý thuyết của đề tài sẽ tiến hành thử nghiệm sự hoạt động của hệ thống.

Các bước tiến hành nghiên cứu là tìm hiểu cơ sở lý thuyết về vấn đề nghiên cứu, tiến hành thiết kế mô hình, sau đó thử nghiệm sự làm việc của mô hình để đưa ra kết luận.