Luận văn Tích hợp hệ Scada cho nhà máy xử lý nước thải

ạn trước đó, hệ thống do đó tăng cường loại bỏ hữu cơ. Thanh chắn rác Bể lắng cát Bể lắng sơ cấp Bể lắng kết tủa Bể tiếp clo Sàng Lắng Bùn Ngăn Bùn Cl2 or NaOCl Nước vào Nước ra Khối RBC Động cơ điều khiển Hình 3.11- Lưu đồ điển hình cho khối RBC 3.1.4.5- Bể ổn định hóa Bể ổn định hóa liên quan đến một dải đất thấp của nước thải chứa đất trong bể. Sử dụng một quá trình trộn lẫn sinh học hoàn toàn mà không có chất rắn trở lại. Pha trộn có thể là một trong hai điều kiện tự nhiên (gió, nhiệt hoặc lên men) hoặc được gây ra bởi (cơ khí hoặc khuếch tán khí). Bể ổn định thường được phân loại trên cơ sở bản chất của hoạt động sinh học diễn ra trong chúng như là hiếu khí, kỵ khí, kỵ - hiếu khí, bể hiếu khí được sử dụng chủ yếu để xử lý các chất thải hữu cơ hòa tan và nước thải từ nhà máy xử lý nước thải. Bể hiếu khí - kỵ khí là loại phổ biến nhất và đã được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt và rất nhiều chất thải công nghiệp khác nhau. Bể kỵ khí, đặc biệt hiệu quả trong việc nhanh chóng mang lại sự ổn định của việc tập trung các chất hữu cơ. Bể hiếu khí tùy chọn là quá trình sinh học phức tạp. Số vi khuẩn oxy hóa chất hữu cơ, sản xuất ammonia, carbon dioxide, sunfat, nước và sản phẩm cuối cùng khác, sau đó được sử dụng bởi tảo trong ánh sáng ban ngày để tạo ra oxy. Vi khuẩn sau đó sử dụng bổ sung oxy và oxy được cung cấp bởi hành động của gió để phá vỡ các chất hữu cơ còn lại. Xử lý chất thải-nước duy trì thời gian khoảng giữa 30 và 120 ngày. Đây là một quá xử lý được tìm thấy rất phổ biến ở khu vực nông thôn vì xây chi phí xây dựng và vận hành thấp hình 12 trình bày một sơ đồ dòng chảy điển hình cho bể ổn định. Thanh chắn rác Bể ổn định Phần tách chất rắn Bể tiếp clo Sàng CL2 hoặc NaOCl Nước thải vào Nước thải ra Hình 3.12- Lưu đồ điển hình cho bể ổn định hóa 3.1.4.6- Thủy phân hoàn toàn hỗn hợp kỵ khí Thủy phân kỵ khí liên quan đến việc chuyển đổi sinh học của chất hữu cơ và vô cơ trong sự vắng mặt của phân tử oxy với một loạt các sản phẩm cuối cùng bao gồm khí methane và carbon dioxide. Một hỗn hợp các sinh vật kỵ khí làm việc với nhau để làm suy giảm cặn hữu cơ và chất thải trong ba bước, bao gồm thủy phân cao phân tử có khối lượng lớn, thủy phân acidogenesis and methanogenesis. Quá trình này diễn ra trong một bể phản ứng kín. Bùn được đưa vào liên tục hoặc không liên tục và giữ lại trong bể phản ứng với khoảng thời gian khác nhau. Sau khi rút khỏi bể phản ứng, cho dù liên tục hoặc không liên tục, bùn ổn định được giảm hàm lượng hữu cơ, tác nhân gây bệnh và là không thối rửa. Hai loại được sử dụng rộng rãi nhất của bể phân hủy kỵ khí có tiêu chuẩn và tốc độ cao. Trong quá trình thủy phân tốc độ chuẩn, hàm lượng của bể không gia nhiệt và không trộn lẫn và được giữ lại trong khoảng thời gian từ 30 – 60 ngày. Trong bể quá trình tốc độ cao hàm lượng của bể được đốt nóng và trộn lẫn hoàn toàn và giữ lại trong khoảng 15 ngày hoặc ít hơn . Sự kết hợp của hai quá trình cơ bản được gọi là quá trình hai giai đoạn, và được sử dụng để tách các chất rắn tiêu hóa nổi trên bề mặt nước. Tuy nhiên, bổ sung tiêu hóa và sản xuất khí có thể xảy ra. Thủy phân kỵ khí thường được sử dụng phổ biến trong xử lý bùn và nước thải có hàm lượng hữu cơ cao. Những thuận lợi và khó khăn của loại hệ thống này được so với xử lý hiếu khí, xuất phát trực tiếp từ tốc độ tăng trưởng chậm của vi khuẩn men vi sinh methanogenic. Một tốc độ tăng trưởng chậm đòi hỏi một thời gian duy trì tương đối dài trong bể phân huỷ để ổn định chất thải thích hợp để xảy ra, tuy nhiên, sự tăng trưởng chậm có nghĩa là chỉ một phần nhỏ của chất hữu cơ phân hủy được tổng hợp thành tế bào mới. Một ưu điểm khác của loại hình này của hệ thống sản xuất khí methane, có thể được sử dụng như một nguồn nhiên liệu, nếu sản xuất với số lượng đủ. Hơn nữa, hệ thống sản xuất bùn cũng ổn định, có thể được xử lý an toàn trong một bãi chôn lấp vệ sinh sau khi sấy khô hoặc khử nước. Mặt khác, thực tế là nhiệt độ cao được yêu cầu để đủ xử lý là một nhược điểm lớn. 3.1.5- Ứng dụng của các phương pháp xử lý Trong các nhà máy xử lý nước thải, các hoạt động và quá trình được mô tả trong các hoạt và quá trình được mô tả ở các phần trước đây được nhóm lại với nhau trong một loạt các cấu hình để tạo ra các cấp độ xử lý khác nhau, thường được gọi là xử lý sơ bộ, xử lý cơ bản, xử lý cấp hai và xử lý triệt để hoặc xử lý cấp cao. Lắng sơ cấp Quá trình sinh học Lắng thứ cấp Lọc nước thải Trộn Tiếp clo Lưu trữ nước rửa ngược Cô đặc Xử lý triệt để Xử lý thứ cấp Xử lý sơ cấp Xử lý sơ bộ Cân bằng Ngoại tuyến Rửa ngược nước thải Vào ra Sàng & Loại bỏ Nhóm sỏi Tái tuần hoàn Bùn thải Khu xử lý bùn Hình 3.13- Lưu đồ các cấp độ xử lý nước thải 3.1.5.1- Xử lý sơ bộ Xử lý ban đầu chuẩn bị nước thải đầu vào để xử lý thêm bằng cách giảm hoặc loại bỏ các đặc điểm không tốt của nước thải có thể làm cản trở các hoạt động hoặc duy trì tăng quá mức của quá trình và thiết bị ở hạ lưu. Những đặc điểm này bao gồm các chất rắn lớn và giẻ rách, đá vụn mài mòn, mùi và trong một số trường hợp, không thể chấp nhận được mức đỉnh thủy lực cao và tải các chất hữu cơ. Quy trình xử lý sơ bộ bao gồm các hoạt động đơn vị vật lý, cụ thể là sàng lọc và nghiền cho loại bỏ các mảnh vỡ và giẻ rách, sạn loại bỏ để loại bỏ các chất lơ lửng thô và tuyển nổi để loại bỏ các loại bỏ dầu mỡ. Các hoạt động khác của xử lý sơ bộ bao gồm cân bằng dòng chảy và phương pháp kiểm soát mùi hôi. 3.1.5.2- Xử lý sơ cấp Xử lý sơ cấp liên quan đến việc loại bỏ các hạt chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ từ nước thải bằng phương tiện của các hoạt động vật lý như sàng lọc và lắng kết tủa. Tiền sục khí hoặc làm nổi cơ học với hóa chất thêm vào có thể được sử dụng để tăng cường xử lý sơ cấp. Xử lý sơ cấp hoạt động như một tiền xử lý của xử lý thứ cấp. Đó là mục đích chính của việc tạo ra chất thải đầu ra thích hợp cho xử lý sinh học ở hạ lưu và tách rời các chất rắn như bùn có thể được xử lý một cách thuận tiện và kinh tế trước khi xử lý cuối cùng. Nước thải từ xử lý ban đầu có chứa một lượng chất hữu cơ và được đặc trưng bởi một lượng BOD tương đối cao. 3.1.5.3- Xử lý thứ cấp Mục đích của xử lý thứ cấp là loại bỏ chất hữu cơ hòa tan, chất keo tụ và chất rắn lơ lửng thoát khỏi từ xử lý sơ cấp. Điều này thường được thực hiện thông qua các quá trình sinh học, cụ thể là xử lý bằng bùn hoạt tính và lắng cặn. 3.1.5.4- Xử lý cấp cao Xử lý cấp cao vượt quá mức độ xử lý thứ cấp thông thường để loại bỏ một lượng đáng kể nitơ, phốt pho, kim loại nặng, chất hữu cơ phân huỷ sinh học, vi khuẩn và vi rút. Quá trình bổ sung để loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học, các nhóm hoạt động thường xuyên được sử dụng cho mục đích này bao gồm hóa chất kết tủa, keo tụ và lắng cặn, tiếp theo là lọc và than hoạt tính. Quá trình ít được sử dụng thường xuyên hơn bao gồm trao đổi ion và thẩm thấu ngược để loại bỏ các ion cụ thể hoặc giảm chất rắn hòa tan. Nghiên cứu áp dụng công nghệ tự động hóa xử lý nước thải Quá trình xử lý nước thải liên tục bị ảnh hưởng bởi nhiễu và sự thay đổi liên tục của các thông số quá trình không thể phát hiện và điều khiển chính xác bằng tay trong thời gian cần thiết để duy trì chính xác các công đoạn của nhà máy. Các nhiễu quá trình điển hình bao gồm các ngõ vào quá trình và các điều kiện như là sự biến thiên lưu lượng, hóa chất và thành phần sinh học, nhiệt độ. Hệ thống đo lường và điều khiển giám sát cho phép giám sát liên tục sự thay đổi của quá trình, nhanh chóng truyền dữ liệu đến người vận hành hoặc người quản lý để thực hiện điều khiển, điều chỉnh lên hệ thống. Lợi ích của hệ thống đo lường và điều khiển trong xử lý nước thải được tổng kết như bảng 3.6 . Bảng 3.6- Lợi ích của hệ thống tự động hóa xử lý nước thải Mục đích Lợi ích Quá trình Cải thiện quá trình thực hiện và kết quả quá trình tốt hơn Sử dụng hiệu quả năng lượng Sử dụng hiệu quả hóa chất Phát hiện sự thay đổi của quá trình một cách kịp thời Tự động thực hiện các đo lường hiệu chỉnh Khả năng kiểm soát các quá trình phức tạp lớn hơn Thiết bị Tín hiệu cảnh báo sự cố ngay lập tức Chẩn đoán các vấn đề trong một mục thiết bị đặt ở xa trước khi sự cố xảy ra Tình trạng hoạt động của thiết bị được giám sát liên tục Tự động thực hiện các đo lường hiệu chỉnh và tự động đáp ứng với các tình huống có khả năng xảy ra sự cố Tăng thời gian hoạt động Nhân viên Xử lý thông tin kịp thời và chính xác Vận hành an toàn hơn Sử dụng lao động hiệu quả Khả năng phân tích và giải quyết vấn đề nhanh chóng Giảm thiểu khả năng lỗi do con người gây ra Mang tính khả thi trong việc vận hành tổng thể nhà máy Giảm các thủ tục giấy tờ hướng dẫn sử dụng Ghi chép hoàn chỉnh hơn cho phép một cái nhìn tổng quan về hoạt động của nhà máy, trạng thái của nhà máy và thiết kế, mở rộng trong tương lai Tăng cường tính bảo mật Các thành phần điển hình của hệ thống điều khiển như sau: Thiết bị đo lường Thiết bị truyền tín hiệu Hiển thị dữ liệu Hệ thống điều khiển Máy tính và phòng điều khiển trung tâm Thiết bị thu thập dữ liệu và hiển thị Thành phần điều khiển cuối cùng Quá trình Bộ điều khiển Thiết bị truyền tín hiệu Thiết bị đo lường Biến đã Điều khiển Nhiễu Hình 3.14- Sơ đồ các thành phần điều khiển điển hình 3.2.1- Thiết bị đo lường Thiết bị đo là các thiết bị đo lường như cảm ứng, đo lường và tính toán biến quá trình. Các biến rơi vào 3 loại: Vật lý (Lưu lượng, áp suất, mức và nhiệt độ), hóa chất (pH, khả năng giảm oxy hóa, độ đục, độ dẫn điện, oxy hòa tan, Clo dư), sinh học (tốc độ tiêu thụ oxy, tốc độ giảm TOC, tốc độ phát sinh bùn). Các thiết bị cảm biến có thể đo trực tiếp các biến, gián tiếp hoặc suy luận. Hơn nữa các thiết bị đo lường có thể đo trực tuyến hoặc ngoại tuyến, liên tục hoặc không liên tục. Thông thường các thiết bị đo lường trực tuyến được sử dụng rỗng rãi nhất. 3.2.2- Thiết bị truyền tín hiệu Chức năng của thiết bị truyền tín hiệu là để truyền một tín hiệu biến quá trình từ một cảm biến đến một thiết bị hiển thị hoặc bộ điều khiền. Tín hiệu có thể truyền bằng cơ bởi các chuyển động của một thiết bị hiển thị, phao nổi hoặc cáp, khí nén bởi một đầu dò hoặc một bộ khếch đại, điện tử bởi điện áp hoặc dòng điện, xung thời gian hoặc âm. Trong truyền áp và dòng, tín hiệu được truyền trực tiếp bằng dòng miliampe hoặc volt. Trong truyền xung thời gian, chiều dài của thời gian điện áp được truyền tỉ lệ với dữ liệu đo. Trong truyền âm thì các đường truyền điện thoại chuẩn thường được sử dụng để truyền tín hiệu. 3.2.3- Màn hình hiển thị dữ liệu Thiết bị hiển thị truyền các hoạt động trong một cấu hình có thể được sử dụng bởi người vận hành. Các loại thiết bị phổ biến nhất là các thiết bị hiển thị, bộ ghi dữ liệu, bộ đếm tổng trên bàn điều khiển hoặc màn máy tính. Dữ liệu hiển thị đặt ở tại chỗ, biệt lập với các thiết bị ở công trường hoặc ở một phòng điều khiển trung tâm cho toàn nhà máy. 3.2.4- Hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển sử dụng trong nhà máy xử lý nước thải rơi vào 3 loại chính như sau: Điều khiển số Điều khiển tương tự Điều khiển tự động Hệ thống điều khiển số có 2 vị trí (on/off, đóng/mở, báo động/bình thường). Hiệu truyền xuất phát từ một vị trí, công tắc hành trình, phao hoặc chuyển mạch áp suất, hiển thị một sự thay đổi trạng thái. Hệ thống điều khiển tương tự thì ngược lại, tín hiệu truyền như là một dải giá trị đo lưu lượng, nồng độ và mức. Dữ liệu tương tự có thể tái sử dụng và không thay đổi trong quá trình truyền, được chuyển đổi thành tín hiệu số hoặc truyền kết hợp cả hai. Hệ thống điều khiển tự động có thể là rời rạc hoặc liên tục. Trong điều khiển rời rạc, tình trạng của thiết bị, tình trạng của dữ liệu đo tương ứng với một giá trị đặt trước hoặc chương trình của các sự kiện. Các hoạt động có thể khởi động bằng tay bởi người vận hành, sử dụng nút nhấn hoặc một cách tự động bởi một sự kiện phát ra từ bên trong quá trình công nghệ. Điều khiển liên tục thì ngược lại, nó yêu cầu một tín hiệu đo tương tự ở đầu vào của nó và điều khiển một thành phần điều khiển cuối cùng như là ngõ ra của nó. Thành phần điều khiển có thể là vòng điều khiển hồi tiếp, vòng điều khiển truyền thẳng, hệ thống điều khiển và các bộ điều khiển. Thiết bị điều chỉnh tự động điều khiển sự thay đổi, vòng điều khiển và hệ thống điều khiển có thể kết hợp thành một hệ thống lớn như hình 3.20. Người vận hành Van Hình 3.15- Sơ đồ điều khiển bằng tay Người vận hành Động cơ Van Hình 3.16- Sơ đồ điều khiển bằng tay tại chỗ Người vận hành Động cơ Van Bàn điều khiển Hình 3.17- Sơ đồ điều khiển bằng tay từ xa Người vận hành Bàn điều khiển Bộ điều khiển Động cơ Van Bộ hiển thị vị trí Giá trị đặt Hồi tiếp Hình 3.18- Sơ đồ điều khiển hồi tiếp tự động Người vận hành Bàn điều khiển Bộ điều khiển Động cơ Van Bộ hiển thị vị trí Đo Giá trị đặt Hồi tiếp Hình 3.19 Sơ đồ điều khiển truyền thẳng tự động Người vận hành Bàn điều khiển Bộ điều khiển Động cơ Van Bộ hiển thị vị trí Đo Đo Máy tính logic Hồi tiếp Truyền thằng Hồi tiếp Hình 3.20- Sơ đồ điều khiển hồi tiếp/truyền thẳng tự động bằng máy tính 3.2.5- Hệ thống thu thập dữ liệu Hệ thống thu thập dữ liệu lưu trữ, định dạng, ghi và hiển thị dữ liệu truyền từ cảm biến một các hiệu quả. Hệ thống thu thập dữ liệu hiện đại được biết đến như là hệ thống SCADA, có thể cung cấp chính xác, tài liệu của các quá trình đo lường và các hoạt động vận hành. Thêm vào đó là tính toán và xử lý dữ liệu. Hệ thống SCADA có thể tạo ra các quá trình hiệu chỉnh cần thiết các giải pháp hóa chất, cung cấp khí, lịch trình chạy bơm. Hệ thống thu thập dữ liệu được đặt tại một phòng điều khiển trung tâm, hiển thị các thông tin xử lý, các sự kiện và thông tin báo động quan trọng ở một vị trí tập trung. Các bộ chấp hành tự động hoặc bằng tay của thành phần điều khiển cuối cùng có thể được thực hiện ở phòng điều khiển trung tâm, với kết quả này chỉ yêu cầu một số lượng rất ít để vận hành một nhà máy xử lý lớn. 3.2.6- Ứng dụng hệ thống tự động hóa trong nhà máy xử lý nước thải Có nhiều yếu tố cần phải được xác định cho các thành phần đo lường và điều khiển trong hệ thống nước thải. Các yếu tố bao gồm kích thước của nhà máy, thời gian vận hành, sự phức tạp của quá trình công nghệ, các yêu cầu về độ tin cậy, sự sẵn sàng của nhân viên bảo trì hệ thống tự động hóa. Cuối cùng, hầu hết các kết quả được quyết định dựa trên về mặt kinh tế. Quyết định sử dụng hệ thống đo lường, tự động hóa và điều khiển trong các hệ thống xử lý nước thải nên được thực hiện sớm ở giai đoạn thiết kế cơ sở của nhà máy, khi thực hiện đi vào thiết kế thì: Kích thước vào cấu hình của các bồn hiện hữu, các kênh, ống và các thiết bị cơ khí sẽ thường xuyên có những thay đổi đáng kể để phục vụ thiết bị đo lường và điều khiển trong thực tế. Có một dải rộng các biến được kiểm soát trong mỗi đơn vị xử lý được dùng trong nhà máy. Khả năng áp dụng tự động hoá vào xử lý nước thải Có nhiều yếu tố cần xác định cho hệ thống tự động hóa trong nhà máy xử lý nước thải. Các yếu tố này bao gồm: Kích thước của nhà máy, giờ vận hành, sự phức tạp của quá trình công nghệ, các yêu cầu về độ tin cậy và tính sẵn sàng của nhân viên vận hành, bảo trì hệ thống. Cuối cùng, hầu hết trong các kết quả quyết định được thực hiện trên cơ sở kinh tế. Quyết định sử dụng các thiết bị đo lường, hệ thống tự động hóa và điều khiển trong hệ thống xử lý nước thải phải được thực hiện sớm ở giai đoạn thiết kế cơ sở của nhà máy, vì nó ảnh hưởng đến thiết kế của toàn bộ hệ thống, kích thước và cấu hình hiện tại của nhà máy. Ngày nay, hệ thống tự động hóa áp dụng trong công nghiệp nói chung và hệ thống tự động hóa trong nhà máy xử lý nước thải nói riêng đã được phát triển rộng rãi trên toàn thế giới nhờ bước đột phá về công nghệ tích hợp hệ thống mở. Mức độ tự động hoá chủ yếu phụ thuộc vào khả năng đầu tư của nhà máy, song một thiết kế hợp lý dựa trên các chuẩn quốc tế mở sẽ cho phép linh hoạt khi lựa chọn cấu hình hệ thống cũng như nâng cấp mức độ tự động hoá và mở rộng hệ thống một cách dễ dàng trong tương lai. Mục đích áp dụng tự động hoá xử lý nước thải Tự động hoá xử lý nước thải là điều cần thiết nhưng phải phụ thuộc vào các điều kiện về yêu cầu của quá trình công nghệ, mức độ tự động hóa và cũng như chi phí đầu tư ban đầu. Phải cân bằng giữa mục đích áp dụng hệ thống tự động hóa và phân tích rõ lợi ích mà hệ thống mang lại. Một hệ thống tự động hóa phải đảm bảo được các mục tiêu sau. Cải thiện điều kiện làm việc: Mục đích đầu tiên của tự động hoá là phải loại bỏ công việc lặp lại và khó nhọc cho việc vận hành. Ví dụ: Liên tục theo dõi, kiểm tra nhiều thông số công nghệ, tắt bật cơ cấu chấp hành, ghi chép số liệu, sự cố...Tự động hoá và giám sát bằng máy tính làm tăng thêm khả năng khống chế từ xa một số lượng lớn các thông tin, đơn giản hoá nhiệm vụ khai thác, giám sát và quản lý. Nâng cao hiệu quả của thiết bị: Trước hết ta có thể cải thiện chất lượng xử lý nước bằng các thiết bị đo và điều chỉnh. Ví dụ: Như định lượng hóa chất phản ứng, mức độ ôxy hoá, kiểm tra nhiệt độ các bể phản ứngTự động hoá quá trình cho phép giải phóng con người và làm tăng tốc độ tin cậy của hệ thống. Nhưng mục tiêu quan trọng là nâng cao độ chắc chắn trong vận hành của thiết bị có tính đến các tiêu chuẩn độ tin cậy qua việc nghiên cứu các sự cố vận hành. Nghĩa là dự phòng các phương án để thiết bị có thể làm việc liên tục trong trường hợp bị hỏng hóc một bộ phận nào đó bằng cách đưa tự động các thiết bị dự phòng vào làm việc và giải quyết hỏng hóc. Tự động hoá cho phép việc nghiên cứu thống kê các dữ liệu đã thu được, mở ra con đường tối ưu của việc xử lý. Tăng năng suất lao động: Tự động hoá nhằm nâng cao năng suất bằng cách giảm chi phí vận hành. Ta cũng có thể tối ưu hoá giá thành năng lượng chi phí hàng giờ và chi phí vật liệu. Giảm nhân công vận hành và giảm công việc bảo dưỡng cũng cho phép giảm giá thành. Trợ giúp việc giám sát: Nó bao gồm việc lắp đặt bộ biến đổi, phát hiện báo động, đặt các phương tiện ghi các dữ liệu và truyền đi xa cho đến nơi giám sát bằng máy tính. Tự động hoá không có mục đích riêng, mức độ phức tạp của thiết bị phải đáp ứng điều kiện của nhà máy và đối tượng xử lý. Tự động hoá chỉ xem như một bộ trợ giúp, không ép buộc. Một trong những hậu quả của một hệ thống tự động không chắc chắn là khi “mất nhớ” nó không tiếp xúc trực tiếp được với quá trình công nghệ được nữa. Tuy nhiên những ưu điểm của nó quá rõ ràng nếu thiết bị được một chuyên gia về xử lý nước thải thiết kế và vận hành thực hiện. Yêu cầu và cơ sở xây dựng hệ thống tự động hoá Hệ thống tự động hoá có thể chia làm hai phần: Hệ thống thông tin và hệ thống điều khiển. Hệ thống thông tin có nhiệm vụ thực hiện các chức năng thông tin. Các chức năng này cho phép giám sát quá trình công nghệ: Cụ thể là thu thập, lưu trữ, thống kê và ghi lại các thông tin đã diễn ra của quá trình điều khiển, cần cho dự báo trước các tình huống sự cố hay thông tin về sự thay đổi yêu cầu đặt trước của quá trình. Hệ thống điều khiển dùng để tạo ra và thực hiện các tác động điều khiển dựa trên các nguyên lý điều khiển các đại lượng phụ thuộc của quá trình công nghệ: Thực hiện điều khiển tối ưu, bằng các phương tiện tự động thực hiện các thao tác logic và theo chương trình đối với các phần tử phân tán (điều khiển phân tán các cơ cấu chấp hành, các liên động sự cố, khởi động và dừng hệ thống máy ...). Đối với mỗi hệ thống tự động điều khiển quá trình công nghệ không nhất thiết phải thực hiện tất cả các chức năng kể trên. Một số các chức năng không thích hợp với đối tượng công nghệ này lại có thể thích hợp với đối tượng công nghệ trong hệ thống điều khiển ở mức cao hơn. Hệ thống tự động điều khiển quá trình công nghệ thực chất là điều khiển tập trung quá trình đó nhờ các phương tiện kỹ thuật điều khiển tự động. Vấn đề đo lường từ xa các thông số của hệ thống công nghệ là rất quan trọng. Các thông số cần đo có thể kể đến như: Mực nước trong các bể chứa, trong các buồng đầu vào công trình, lưu lượng, các chỉ số chất lượng nước như pH, T, DO,... Các thiết bị cho tín hiệu từ xa giúp người điều khiển nhìn nhận được toàn cảnh về trạng thái làm việc của các thiết bị. Các thiết bị hiện trường truyền về Trung tâm điều khiển các tín hiệu sau đây: tín hiệu về tắt sự cố, về hỏng hóc các thiết bị điều khiển hay của các thiết bị phụ trợ (quạt, máy bơm...), giá trị sự cố của các thông số công nghệ, sự trục trặc điều tiết chất phản ứng. Trên sơ đồ bằng các ký hiệu tương ứng làm tái hiện lại các tín hiệu truyền từ xa, đánh dấu trạng thái tác động của các máy bơm, của khoá van, của các cầu giao dầu và các thiết bị khác. Bằng sự thay đổi màu sắc, ánh sáng và kim quay chỉ trạng thái của đối tượng. Khi có các tín hiệu cảnh báo, báo động cần cho ánh sáng đèn nhấp nháy. Với tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ tự động các phương tiện điều khiển ngày một hiện đại hơn, có độ chắc chắn, tinh vi trong công tác lại có kích thước thu nhỏ. Rất tiện ích về nhiều mặt. Điều đó đạt được khi các quá trình công nghệ được điều khiển bằng các thiết bị vừa tính toán vừa điều khiển lại vừa có khả năng tự động lập trình gọi là thiết bị tự động lập trình công nghiệp (máy tính PC và các thiết bị tự động logic khả trình PLC) và chúng được lắp đặt làm việc trong mạng riêng gọi là mạng công nghiệp. Nhờ có mạng truyền thông công nghiệp mà điều hành, quản lý giám sát một nhà máy, xí nghiệp nói chung hay một quá trình công nghệ nói riêng thu được nhiều kết quả tốt hơn. Chúng ta cũng biết rằng công nghệ làm sạch nước thải rất phức tạp, vì trong đó có nhiều quá trình khác biệt nhau xảy ra. Mặt khác các quá trình đó về phương diện công nghệ cũng còn nhiều vấn đề chưa được nghiên cứu thấu đáo. Nước thải là một môi trường luôn thay đổi về thành phần cấu tạo bởi các hợp chất và lưu lượng: Lại có độ ẩm, độ kết dính, độ ôxi hoá, nhiệt độ biến đổi nên gây nhiều khó khăn phức tạp cho việc áp dụng tự động hoá. Cụ thể như ta không thể sử dụng các thiết bị tự động đã sản xuất hàng loạt lưu hành trên thị trường như cho tự động hoá các môi trường bình thường khác, mà phải chọn các thiết bị tự động hoá chuyên sử dụng cho tự động hoá ở môi trường đặc biệt như nước thải. Các loại cảm biến này phải chống chọi được những ảnh hưởng khắc nghịêt của môi trường ô xy hoá cao, có độ đậm đặc các loại rác bẩn vô cơ và hữu cơ, có thể có nhiệt độ cao. Với một đối tượng luôn thay đổi là nước thải (lưu lượng, mức độ bẩn, nồng độ các chất bẩn, lượng bùn hoạt tính), lại có những hạn chế về phía công nghệ nên việc đưa công trình vào làm việc ở chế độ tối ưu về cả kỹ thuật lẫn kinh tế là một nhiệm vụ nan giải. Vì vây, khi tự động hoá các quá trình xử lý nước thải, chế độ công nghệ luôn cần được điều chỉnh sao cho theo sát gần với các điều kiện thay đổi của môi trường. Như vậy nhiệm vụ của tự động hoá các công trình xử lý nước thải đã được hiện ra rõ nét là: Tổ chức việc điều khiển, kiểm tra, bảo vệ, cho tín hiệu tự động về sự làm việc của các công trình công nghệ từ một Trung tâm điều khiển sao cho công trình xử lý nước thải có hiệu quả cao. Tùy thuộc vào qui mô của trạm xử lý (công suất thiết kê, kết cấu của công trình) và đặc tính của nước thải cần xử lý mà chọn khối lượng và mức độ tự động hoá cho phù hợp về mặt kinh tế (tự động hoá từng phần hay toàn phần). Trong các trạm điều khiển được trang bị nhiều sơ đồ của quá trình công nghệ xử lý nước thải. Các sơ đồ này phải chỉ rõ được trạng thái làm việc của tất cả các công trình, máy móc mà nó điều khiển (trạng thái "làm việc", "dừng máy", hay "sự cố"). Ngoài ra các sơ đồ đó phải cho khả năng theo dõi dễ dàng các tín hiệu; đơn giản hoá và giảm các sai sót trong việc điều khiển. Để tiện cho việc theo dõi, kiểm tra công tác của các thiết bị máy móc, ở các trạm điều khiển đặt cách xa công trình nên sử dụng thiết bị truyền hình công nghiệp. Chương 4- THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ CÁC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA Lựa chọn công nghệ và thiết kế mô hình hệ thống tự động hoá 4.1.1- Yêu cầu lựa chọn công nghệ Công nghệ hệ thống tự động hoá được lựa chọn trên cơ sở sau: Hệ thống điều khiển sử dụng công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực tự động hóa đồng thời thiết bị, vật tư phải thông dụng trên thị trường Việt Nam để thuận tiện trong bảo hành, thay thế, sửa chữa khi có sự cố. Hệ thống phải dễ dàng mở rộng, hỗ trợ nối ghép với các hệ thống khác thông qua các mạng truyền thông công nghiệp thông dụng đã được chuẩn hóa theo các chuẩn hóa quốc tế (như Profibus, Industrial Ethernet, Foundation Fieldbus, Modbus...) khi cần thiết sau này. Phần mềm điều hành hệ thống được xây dựng trên nền hệ SCADA mở, hỗ trợ nhiều chuẩn thông dụng hiện nay trên thế giới. Đầu đo và các cơ cấu chấp hành cần được lựa chọn đảm bảo môi trường, điều kiện làm việc đặc biệt trong xử lý nước thải. Cụ thể cần sử dụng các loại đầu đo chuyên dụng, thiết kế đúng cho các ứng dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải với các tiêu chuẩn bảo vệ cao (ít nhất IP65, chủ yếu IP67/IP68). 4.1.2- Các thành phần hệ thống tự động hoá và lựa chọn công nghệ Hệ thống điều khiển tự động bao gồm các thành phần chính sau: Tủ điện cấp n