Đồ án Thiết kế, chế tạo hệ thống xử lý nước cấp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU  
KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT VÀ NÔNG NGHIỆP  
CÔNG NGHỆ CAO  
ĐỒ ÁN TꢀT NGHIỆP  
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO  
HỆ THꢀNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP  
Chuyên ngành: Cơ điện tử  
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Trần Thái Sơn  
Sinh viên thực hiện: Dương Chí Tuấn - 16032377  
Trịnh Minh Hiếu - 16031416  
Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 4 năm 2020  
 
MỤC LỤC  
ii  
iii  
DANH MỤC HꢁNH ꢂNH TRONG BꢃO CꢃO  
v
 
vi  
DANH MỤC Tꢄ VIẾT TꢅT DꢆNG TRONG BꢃO CꢃO  
AC  
Alternating Current  
Direct Current  
Dꢗng điện xoay chiều  
Dꢗng điện một chiều  
Siêu lọc  
DC  
UL  
UltraFiltation  
RO  
Reverse Osmosis  
Thẩm thấu ngược  
TCXDVN  
QCVN  
BYT  
PLC  
Tiêu chuẫn xây dựng Việt Nam  
Quy chuẫn Việt Nam  
Bộ Y Tế  
Programmable Logical Controller  
Human Machine Interface  
Chương trꢌnh điều khiển tự động  
cꢖ lập trꢌnh  
HMI  
thiết bị giao tiếp giữa người điều  
hành và máy móc thiết bị  
2 chiều  
2D  
Two Dimension  
Three Dimension  
Ladder  
3D  
3 chiều  
LAD  
A/D  
Ngôn ngữ lập trꢌnh kiểu đồ họa  
Chuyển đối tín hiệu tương tự/tín  
hiệu số  
Analog/Digital  
CPU  
Central Processing Unit  
Random Access Memory  
Read Only Memory  
Đơn vị điều khiển trung tâm  
Bộ nhớ lưu trữ tạm thời  
Bộ nhớ chꢘ đọc  
RAM  
ROM  
EPROM  
Erasable Programmable Read  
Only Memory  
Bộ nhớ chꢘ đọc chương trꢌnh  
xꢖa được  
I/O  
Input/Output  
Ngꢙ vào/Ngꢙ ra  
TDS  
PVDF  
CEB  
CIP  
Total Dissolved Solids  
Poly Vinylidene Fluoride  
Chemically Enhanced Backwash  
Clean in place  
Tổng chất rꢉn hꢗa tan  
Rửa ngược bꢊng hꢖa chất  
Chế độ rửa định kỳ  
ix  
 
LỜI CꢂM ƠN  
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sꢉc đối với các thầy cô của  
trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu, đꢕc biệt là các thầy cô trong khoa Công Nghệ Kỹ Thuật và  
Nông Nghiệp Công Nghệ Cao, những người đꢋ trực tiếp giảng dạy, truyền đạt những kiến  
thức bổ ích cho em trong 4 năm học vừa qua. Những kiến thức này là nền tảng cũng như những  
hành trang vô cùng quý báu để chúng em phát triển sau này. Sau quá trình học tập và rèn luyện  
nghiệm túc, cùng với sự hướng dẫn và đôn đốc tận tình của giảng viên Trần Thái Sơn, chúng  
em đꢋ hoàn thành Đồ án tốt nghiệp Đại học.  
Và em cũng xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH Hiệp Lực Và Phát Triển Việt cũng  
như toàn thể nhân viên đꢋ hꢚ trợ, hướng dẫn nhiệt tꢌnh, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong  
suốt quá trꢌnh thực hiện đề tài tại công ty.  
Trong quá trình thiết kế, chế tạo, cũng như là trong quá trꢌnh làm bài báo cáo đề tài  
nghiên cứu do chưa cꢖ nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên bài báo cáo không thể tránh khỏi có  
nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đꢖng gꢖp các thầy, để em học hỏi thêm được  
nhiều kinh nghiệm và sꢍ hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp.  
………., ngày … tháng … năm 2020  
Sinh viên thực hiện  
Dương Chí Tuấn  
Trịnh Minh Hiếu  
x
 
NHẬN XÉT CỦA GIꢂNG VIÊN HƯỚNG DẪN  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
....................................................................................................................................................  
………., ngày … tháng … năm 2020  
Giảng viên hướng dẫn  
(Ký ghi rõ họ tên)  
xi  
 
LỜI MỞ ĐẦU  
Ngày nay, việc gia tăng dân số, công nghiệp hꢖa diễn ra nhanh chꢖng nên như cầu về  
nước ngọt và vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm và đảm bảo sức khỏe con người đꢋ và đang  
trở thành vấn đề nóng bỏng và cấp thiết. Chính vì vậy, việc cung cấp nguồn nước cấp sạch đꢋ  
trở thành nhu cầu cấp thiết của người dân trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày cũng như của  
các doanh nghiệp trong quá trꢌnh lao động sản xuất. An nình nguồn nước đang trở nên ngày  
càng cấp thiết với mọi quốc gia và vấn đề bảo vệ nguồn nước sạch hiện là thách thức của cả  
nhân loại  
Ở nước ta, đꢕc biệt là vùng đồng bꢊng Sông Cửu Long thì vấn đề cấp nước sinh hoạt cho  
người dân đang gꢕp nhiều khꢖ do việc nguồn nước mꢕt hiện nay đang bị nhiễm mꢕn trầm  
trọng. Tuy sinh sống trong vùng đồng bꢊng ngập nước vào mùa lũ nhưng người dân lại bị  
thiếu nước vào mùa hạn do xâm nhập mꢕn, đꢕc biệt là do tác động của quá trình biến đổi khí  
hậu và tác động của con người như việc ngăn đập thủy điện, lưu giữ nước ở vùng thượng  
nguồn sông Mê Công. Tꢌnh trạng hạn mꢕn hꢊng năm luôn diễn ra ở miền Tây tuy nhiên năm  
nay nꢖ lại đến sớm và diễn biến phức tạp hơn khiến người dân ở đây thiếu nước sinh hoạt trầm  
trọng. Với mong muốn hꢚ trợ, đáp ứng một phần nhu cầu nước sinh hoạt cho người dân ở đây,  
chꢛng tôi đꢋ thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiꢀt kꢀ, chꢀ tꢁo hꢂ thꢃng xꢄ lꢅ nưꢆc cꢇp  
công suꢇt 1000 l/h”. Với công nghê lọc màng sꢍ giꢛp hệ thống nhỏ gọn, dễ dàng lꢉp và ít  
chiếm diện tích, đáp ứng nhu cầu cung cấp nguồn nước sạch một nhanh chꢖng, an toàn cho  
cho người dân. Một phần cũng là vꢌ luân văn tốt nghiệp là một thứ rất cꢖ ý nghĩa đối với bất  
kỳ sinh viên nào. Nó là thành quả kết tinh từ tất cả những kiến thức mà sinh viên đꢋ được học,  
được chau chuốt rèn luyện ở trường.  
Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm chúng tôi đꢋ nhận được nhiều sự giꢛp đỡ và hướng  
dẫn nhiệt tình của thầy Trần Thái Sơn và thầy Nguyễn Văn Hꢗa. Thầy đꢋ cho chꢛng tôi nhiều  
ý tưởng cũng như đꢖng gꢖp nhiều ý kiến vô cùng quan trong để tháo gỡ những nút thꢉt mà  
chúng tôi gꢕp phải khi trong quá trình thực hiện đề tài này.  
xii  
 
Tôi rất mong muốn đề tài này được đꢖn nhận một cách mạnh mꢍ, cũng như đꢖng gꢖp ý  
kiến để đề tài ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn. Và chꢛng tôi có một ước mơ không xa  
là cꢖ thể đem nước sạch đến mọi nơi trên đất nước Việt Nam.  
Nội dung báo cáo đồ án tốt nghiệp gồm 5 chương:  
Chương 1. Tổng quan  
Chương 2. Phương án thiết kế hệ thống  
Chương 3. Cơ sở lý thuyết  
Chương 4. Thiết kế, chế tạo hệ thống  
Chương 5. Kết quả và hướng phát triển của đề tài  
xiii  
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  
1.1. Tổng quan tình hình cấp nước sinh hoạt ở Việt Nam  
Trước tình hꢌnh đô thị hóa ngày càng nhanh chóng ở Việt Nam vì việc đưa nước sạch  
đến từng hộ gia đꢌnh đang là vấn đề cấp thiết. Chương trꢌnh cung cấp nước sạch được đưa  
vào chương trꢌnh mục tiêu quốc gia của chính phủ [1], yêu cầu các địa phương phải có kế  
hoạch hành động cụ thể và thực thi nghiêm tꢛc để đảm bảo cung cấp đủ nước sạch cho  
người dân.  
Tình hình cung cấp nước sạch cho cuộc sống sinh hoạt của người dân cũng như cho  
các hoạt động sản xuất kinh doanh tại Việt Nam trong những năm gần đây đꢋ cꢖ những  
bước tiến triển mạnh mꢍ, về cơ bản đꢋ đáp ứng được nhu cầu của đại bộ phận xã hội. Tuy  
nhiên, để có thể đáp ứng được nhu cầu nước sạch cho toàn xã hội, đồng thời đảm bảo quá  
trình tái tạo nguồn nước ngày càng khan hiếm trong quá trình Công nghiệp hóa - Hiện đại  
hóa hiện nay đꢗi hỏi sự chung tay vào cuộc của các cấp, các ngành có liên quan và của toàn  
thể xã hội. Theo TCXDVN 33:2006 của Bộ Xây Dựng thì tiêu chuẫn dùng nước theo đầu  
người đươc quy định như sau:  
Bảng 1. 1. Tiêu chuẫn cꢇp nưꢆc theo đầu người theo TCXDVN 33:2006  
Tiêu chuẩn cấp nước tính theo đầu người  
Đối tượng dùng nước  
(ngày trung bình trong năm) 1/người.ngày  
Thành phố lớn, thành phố du lịch,  
nghꢘ mát, khu công nghiệp lớn.  
200-250  
150-200  
80-120  
25 - 50  
Thành phố, thị xã vừa và nhỏ, khu  
công nghiệp nhỏ  
Thị trấn, trung tâm công - nông  
nghiệp, công - ngư nghiệp.  
Nông thôn  
1
     
Tuy nhiên việc đảm bảo nước sinh hoạt cho người dân, đꢕc biệt là khu vực đồng bꢊng  
Sông Cửu Long gꢕp nhiều khó khăn khi hꢊng năm đều bị hạn mꢕn dẫn đến thiếu nguồn  
nước sạch để cung cấp. Tình hình xâm nhập mꢕn ở các tꢘnh ven biển miền Tây từ cuối năm  
2019 đến nay diễn ra khốc liệt và sớm hơn so với những năm khác nên người dân đang bị  
thiếu nước sinh hoạt trầm trọng, phải đi mua nước từ xa rất khꢖ khăn. Đꢖ cũng chính là lý  
do chúng tôi chọn đề tài “Thiꢀt kꢀ, chꢀ tꢁo hꢂ thꢃng xꢄ lꢅ nưꢆc cꢇp công suꢇt 1000 l/h”.  
1.2. Tổng quan về ngành xử lý nước ở Việt Nam  
Nguồn nước trước xử lý để tạo ra nguồn nước sạch cấp cho sinh hoạt, sản xuất thường  
là nước mꢕt (ao, hồ, sông, suối...) và nước ngầm (nước dưới đất). Bảng thống kê dưới đây  
sꢍ cho thấy các đꢕc điểm thường thấy của các thông số của nguồn nước ngầm, nước mꢕt  
trước xử lý:  
Bảng 1. 2. So sánh các nguồn nưꢆc và QCVN 02:2009/BYT  
Nước ngầm là nguồn nước có nhiều điểm thuận lợi cho việc cung cấp nước sinh hoạt  
khi cꢖ độ đục thấp, nhiệt độ và các thành phần hóa học ít thay đổi. Trong nước ngầm không  
chứa rong, tảo là các yếu tố dễ gây ô nhiễm nguồn nước nhưng chꢛng lại chứa các tạp chất  
hòa tan do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, các quá trꢌnh phong hꢖa, sinh hꢖa. Nhưng  
2
   
nhꢌn chung nước ngầm cꢖ các điều kiện thuận lợi cho vấn đề cấp nước nhưng đay lại là  
nguồn nước không thể tái tạo hoꢕc khả năng tái tạo hạn chế nên nguồn nước này không  
được khuyến khích khai thác với trữ lượng lớn.  
Hiện này nguồn nước mꢕt là tài nguyên chính để khai thác phục vụ nước cấp sinh  
hoạt. Phần lớn các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu về chất lượng  
cho các đối tượng dùng nước. Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sử dụng cần phải tiến  
hành xử lý chúng. Nhìn chung, quá trình xử lý nước cấp chủ yếu sử dụng các biện pháp  
sau:  
- Biện pháp cơ học: gồm các công trꢌnh như hồ chứa và lꢉng sơ bộ, song chꢉn rác,  
lưới chꢉn rác, bể lꢉng, bể lọc…  
- Biện pháp hóa học: dùng phèn làm chất keo tụ, dùng vôi để kiềm hꢖa nước, sử dụng  
chất oxy hóa mạnh, sử dụng clo để khử trùng…  
- Biện pháp lý học: dùng các tia vật lý để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu  
âm, điện phân nước biển để khử muối, khử khí CO2 hꢗa tan trong nước bꢊng phương  
pháp làm thoáng.  
Trong thực tế, để đạt được mục đích xử lý một nguồn nước nào đꢖ một cách kinh tế  
và hiệu quả nhất phải thực hiện quá trình xử lý bꢊng sự kết hợp của nhiều phương pháp. Sự  
kết hợp các biện pháp xử lý với nhau phải theo một quy trình, một công nghệ thích hợp với  
các công đoạn xử lý. Mꢚi công đoạn được thực hiện bꢊng các công trꢌnh đơn vị khác nhau  
với các chức năng và cấu tạo khác nhau.  
Phương pháp được sử dụng phổ biến trong quá trình xử lý nước cấp hiện nay là lọc  
lꢉng. Nước cấp được bơm tuần tự qua các bể lọc và lꢉng để xử lý các chất bꢕn bã trong  
nước. Lꢉng là quá trình làm sạch cơ bản trong công nghệ xử lý nước. Nước cần xử lý được  
đưa vào bể và giữ lại đꢖ trong suốt quá trình làm việc. Nhờ diện tích tiết diện bể lớn, tốc  
độ dòng chảy nhỏ mà quá trình xảy ra trong bể gần như ở trạng thái tĩnh. Dưới tác dụng của  
lực trọng trường, các hạt cꢕn có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng của nước bao quanh  
nó sꢍ tự lꢉng xuống. Quá trình lọc nước sau đꢖ được sử dụng để tách các hạt lơ lửng nhỏ  
và các vi sinh vật không loại được trong quá trình lꢉng ra khỏi nước. Nước được cho đi qua  
3
lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mꢕt hoꢕc giữa các khe hở  
của lớp vật liệu lọc các hạt cꢕn và vi sinh vật trong nước.  
Hình 1.1. Sơ đồ xꢄ lꢅ nưꢆc Nhà máy xꢄ lꢅ nưꢆc BOO Thủ Đức  
Phương pháp lọc lꢉng có một vài hạn chế như chưa phù hợp để xử lý nước bị nhiễm  
mꢕn và nguồn nước bị nhiễm kim loại nꢕng như chì, thủy ngân, cadimi, crom,  
mangan…Bên cạnh đꢖ, để xây dựng một hệ thống xử lý nước như trên tốn rất nhiều chi  
phí, thời gian, diện tích trong quá trình xây dựng cũng như vận hành.  
Một phương pháp mới ngày càng được áp dụng rộng rãi chính là công nghệ lọc màng.  
Công nghệ màng là một thuật ngữ chung cho một số quy trình phân tách rất đꢕc trưng khác  
nhau. Bộ lọc màng hoạt động như một rào cản để tách các chất gây ô nhiễm khỏi nước hoꢕc  
chúng loại bỏ các hạt gây ô nhiễm nước. Thẩm thấu ngược, siêu lọc và lọc nano đều sử  
dụng màng trong các quá trình lọc khác nhau của chúng. Các quá trình này là cùng loại, bởi  
vì trong mꢚi chúng, một màng được sử dụng. Màng được sử dụng ngày càng thường xuyên  
hơn để tạo ra nước xử lý từ nước ngầm, nước mꢕt hoꢕc nước thải. Lực lượng chính của  
công nghệ màng là thực tế là nó hoạt động mà không cần thêm hóa chất, với việc sử dụng  
năng lượng tương đối thấp và tiến hành quy trình dễ dàng và được sꢉp xếp tốt.  
4
 
1.2. Mục đích chọn đề tài  
Hiện nay, mꢕc dù chương trꢌnh cung cấp nước sạch đꢋ được thực hiện mạnh mꢍ nhưng  
vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch sinh hoạt của người dân, đꢕt biệt là ở khu  
vực nông thôn, vùng ven biển và hải đảo. Chúng tôi chọn đề tài với mong muốn đem nước  
sạch đến cho tất cả mọi người. Hệ thống được thiết kế sử dụng công nghệ màng siêu lọc và  
thẩm thấu ngược với nhiều ưu điểm như:  
- Lọc gần như hoàn toàn muối, các kim loại nꢕng trong nước.  
- Nước sau khi xử lý qua hệ thống đảm bảo QCVN 01:2009/BYT về nước uống.  
- Kích thuớc của hệ thống gọn nhỏ, cấu trꢛc đơn giản nên không tốn mꢕt bꢊng lꢉp đꢕt.  
- Quy trình vận hành đơn giản, không cần nhiều nhân công.  
- Cấu trúc và vật liệu màng lọc đồng nhất và sử dụng phương pháp lọc cơ học nên  
không làm biến đổi tính chất hóa học của nguồn nước.  
- Vật liệu của màng lọc không xâm nhập vào nguồn nước, đảm bảo độ tinh khiết trong  
suốt quy trình xử lý.  
- Có thể thay thế được nhiều quá trình hóa lý truyền thống: lọc, chưng cất, trao đổi  
ion trong quy trình xử lý nước  
Do công nghệ màng lọc mang lại nhiều hiệu quả nhưng vẫn còn khá mới mẻ và chủ  
yếu chꢘ mới được áp dụng trong các máy lọc nước nhỏ gia đꢌnh ở Việt Nam, chưa ứng dụng  
nhiều cho các hệ thống lớn, đáp ứng nhu cầu nước sinh hoạt cho các khu dân cư. Với mong  
muốn ứng dụng những công nghệ tiến tiến trên thế giới vào đề tài này nên tôi chọn đề tài  
này:  
- Tìm hiểu và mô hình hóa hệ thống xử lý nước  
- Kết cấu cơ khí  
- Giải thuật điều khiển hệ thống.  
1.3. Mục tiêu của đề tài  
- Tìm hiểu các hệ thống xử lý nước với công nghệ lọc màng để thiết kế mô hình 3D.  
- Sử dụng kiến thức về thiết kế hệ thống bꢊng phần mềm Inventor và AutoCad  
5
   
- Tìm hiểu, nghiên cứu kiến thức để dung phần mềm GX Designer để lập trꢌnh điều  
khiển hệ thống bꢊng PLC Mistubishi FX2N  
- Sử dụng phần mềm VT Designer để lập trình HMI.  
1.4. Giới hạn của đề tài  
Do ý tưởng thiết kế và thực hiện đề tài còn khá mới mẻ và thời gian thực đề tài tương  
đối ngꢉn cùng với việc thi công thiết kế hệ thống xử lý nước cấp, cũng như trꢌnh độ chuyên  
môn của nhóm thực hiện đề tài còn nhiều hạn chế và nhiều yếu tố khác quan khác. Chúng  
tôi đꢋ cố gꢉng hoàn thành bài thuyết minh cũng như mô hꢌnh này, nhưng chꢘ giải quyết  
được một số vấn đề chính đꢕt ra.  
-
Thiết kế kết cấu cơ khí.  
+ Bản vꢍ chi tiết 2D của hệ thống xử lý nước cấp.  
+ Mô hình 3D của hệ thống xử lý nước cấp.  
Thiết kế kết nối mạch điều khiển.  
-
-
+ Sơ đồ mạch điện điều khiển, vận hành hệ thống.  
Viết chương trꢌnh điều khiển hệ thống chạy với 2 chế độ:  
+ Chế độ điều khiển bꢊng tay: Manual  
+ Chế độ điều khiển tự động: Automatics  
1.5. Các ứng dụng của đề tài  
-
-
-
Ứng dụng xử lý nước cho các vùng bị nhiễm mꢕn.  
Ứng dụng xử lý nước cho các vùng hải đảo.  
Ứng dụng xử lý nước cho các vùng miền núi.  
1.6. Ý nghĩa của đề tài  
Đề tài luận văn hệ thống xử lý nước cấp này cꢖ ý nghĩa rất to lớn như củng cố và vận  
dụng những lý thuyết đꢋ được học trên giảng đường và trong giáo trình áp dụng vào nghiên  
cứu chế tạo và lập trình hệ thống công nghiệp công nghệ cao.  
Nâng cao kiến thức thiết kế và lập trình. Trực tiếp tham gia chế tạo và lập trình nâng  
cao hiểu biết tay nghề trong thiết kế, lꢉp ráp và lập trình cho thiết bị. Hiểu biết các phương  
pháp áp dụng khoa học - kỹ thuật vào trong từng lĩnh vực cụ thể. Khả năng tꢌm hiểu, nhìn  
6
     
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 101 trang yennguyen 26200 Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế, chế tạo hệ thống xử lý nước cấp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_che_tao_he_thong_xu_ly_nuoc_cap.pdf