Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống điện trong công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

50
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu một cách hệ thống các cơ sở lý thuyết, ứng dụng công nghệ SCADA nhằm nâng cao năng lực quản lý, điều hành sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp. với việc ứng dụng công nghệ SCADA ngày một nhiều góp phần thúc đẩy kinh tế, khoa học công nghệ của cả Nước nói chung và tỉnh Thái Nguyên nói riêng trong thời đại công nghiệp hóa hiện nay.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống điện trong công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN HUY QUỲNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG CÔNG TY CỔ PHẦN NƯỚC SẠCH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Thái Nguyên – 2019 i
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................................5 Học viên thực hiện ...................................................................................................................5 LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................................6 Học viên ...................................................................................................................................6 NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG CÔNG TY CỔ PHẦN NƯỚC SẠCH THÁI NGUYÊN ........................................................7 I. Lý do chọn đề tài .................................................................................................................7 II. Mục tiêu nghiên cứu ..........................................................................................................8 III. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ...................................................................8 LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 9 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC ..............................................1 1.1. huận lợi và khó khăn cho ngành sản xuất nước tại nước ta ..............................................1 1.2. Khái quát chung về Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên ........................................3 1.2.1. Quá trình hình thành và phát triển của Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên ........3 1.2.2. Những đặc điểm sản xuất kinh doanh của công ty ........................................................7 1.3. Nhà máy nước sạch Tích Lương ......................................................................................7 1.3.1. Khái quát chung về nhà máy nước sạch Tích Lương ....................................................7 1.3.2. Sơ đồ khái quát về quy trình công nghệ xử lí nước cấp ................................................8 CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SẢN XUẤT VÀ CUNG CẤP NƯỚC SẠCH .......................................................................................................................10 2.1 Dây chuyền công nghệ ....................................................................................................10 2.1.1. Nguyên liệu, nhiên liệu đầu vào ..................................................................................11 2.1.2. Máy móc, thiết bị và các hạng mục công trình ............................................................12 2.1.3. Hồ sơ lắng ....................................................................................................................15 2.1.4. Bể phản ứng .................................................................................................................15 2.1.5. Bể lắng .......................................................................................................................16 2.1.6. Bể lọc .......................................................................................................................17 2.1.7. Bể chứa .......................................................................................................................20 2.1.8. Trạm định lượng vôi, phèn, clo ...................................................................................20 2.1.9. Hồ chứa bùn .................................................................................................................24 ii
2.2 Một số sự cố máy móc và cách khắc phục ...................................................................... 25 2.2.1. Sự cố điện và điều khiển ..............................................................................................25 2.2.2. Sự cố kỹ thuật ..............................................................................................................26 2.3. Yêu cầu hệ giám sát và điều khiển hệ thống điện cho nhà máy cung cấp nước sạch sinh hoạt ....................................................................................................................................27 2.4. Kết luận chương 2.........................................................................................................28 CHƯƠNG III: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY NƯỚC ...............................................................................................29 3.1. Tổng quan về điều khiển và lập trình PLC. ....................................................................29 3.1.1. Điều khiển lập trình là gì? ...........................................................................................29 3.1.2. Ưu khuyết điểm của PLC. ...........................................................................................29 3.1.3. Cấu trúc của PLC.........................................................................................................30 3.1.4. Nguyên lý hoạt động của PLC.....................................................................................33 3.2. Điều khiển lập trình với SIMATIC S7-200. ...................................................................34 3.2.1. Tổng quan về PLC S7-200. .........................................................................................34 3.2.2.Các dòng và thông số kỹ thuật của PLC S7-200 hãng SIEMEN. ................................34 3.2.3.Cấu hình phần cứng PLC S7-200. ................................................................................34 3.2.4. Tập lệnh cơ bản của PLC S7-200. ...............................................................................35 3.2.5. Tìm hiểu về CPU 224 của Siemens. ............................................................................38 3.2.6. Tìm hiểu về Modul mở rộng trong S7-200. ................................................................39 3.3. Thuật toán điều khiển pid trong S7-200. ........................................................................42 3.3.1 Giới thiệu bộ điều khiển PID. .......................................................................................42 3.3.2. PID trong PLC S7-200. ...............................................................................................42 3.4. Cảm biến áp suất ............................................................................................................46 3.5 Biến tần INVT. ................................................................................................................47 3.5.1 Biến tần là gì? ...............................................................................................................47 3.5.2. Phân loại biến tần. .......................................................................................................47 3.5.3. Tầm quan trọng của biến tần trong công nghiệp. ........................................................48 3.5.4 Biến tần Yaskawa E1000..............................................................................................48 3.5. Bộ nguồn 1 chiều. ...........................................................................................................51 3.6. Động cơ bơm. .................................................................................................................53 iii
3.7.. Tổng quan về HMI - màn hình Weintek .......................................................................54 CHƯƠNG IV : XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRONG NHÀ MÁY NƯỚC.........................................................................................................................57 4.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống................................................................................57 Màn hình HMI .......................................................................................................................58 4.2. Xây dựng lưu đồ thuật toán cho mô hình. ...................................................................... 59 4.2.1. Khái niệm. ................................................................................................................... 59 4.2.2. Lưu đồ thuật toán tổng quát.........................................................................................59 4.2.3. Lưu đồ thuật toán chi tiết............................................................................................. 61 4.3. KẾT NỐI S7-200 VỚI MÁY TÍNH. ..............................................................................63 4.3.1. Các thiết bị sử dụng. ....................................................................................................63 4.3.2. Thiết lập truyền thông. ................................................................................................63 4.4. Sơ đồ kết nối phần cứng của hệ thống............................................................................65 4.4.1. Sơ đồ kết nối PLC .......................................................................................................65 4.5. Quy trình kỹ thuật vận hành hệ thống máy bơm ............................................................66 4.5.2 Vận hành tại tủ điều khiển ở chế độ bằng tay ..............................................................69 4.5.3 Vận hành tại tủ điều khiển ở chế độ tự động ................................................................70 4.5.4 Kết quả chạy thực tế .....................................................................................................71 4.6. Thiết kế chương trình điều khiển và giám sát cho hệ thống. .........................................71 4.6.1. Giới thiệu về WinCC. ..................................................................................................71 4.6.2. Kết nối WinCC với OPC .............................................................................................74 4.6.3. Thiết kế WinCC cho đề tài. .........................................................................................75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CỦA LUẬN ÁN ................................................................78 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 79 iv
LỜI CAM ĐOAN Họ và tên: Nguyễn Huy Quỳnh. Học viên: Lớp cao học K20, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Nơi công tác:Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên. Tên đề tài luận văn thạc sĩ: “ Nghiên cứu hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống điện trong công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên”. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện. Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Hữu Công và sự giúp đỡ của các cán bộ Khoa Điện, Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp - Đại học Thái Nguyên. Mọi thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Học viên thực hiện Nguyễn Huy Quỳnh v
LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn này tôi luôn nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS Nguyễn Hữu Công, người trực tiếp hướng dẫn luận văn cho tôi. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cán bộ, kỹ thuật viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tốt nhất để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn những đóng góp quý báu của các bạn cùng lớp động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Xin gửi lời chân thành cảm ơn đến các cơ quan xí nghiệp đã giúp tôi khảo sát tìm hiểu thực tế và lấy số liệu phục vụ cho luận văn. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ khó khăn cùng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thiện luận văn này. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Huy Quỳnh vi
THÔNG TIN ĐỀ TÀI Tên đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG CÔNG TY CỔ PHẦN NƯỚC SẠCH THÁI NGUYÊN Mã ngành: 8520201 Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Hữu Công I. Lý do chọn đề tài Ngày nay khoa học kĩ thuật phát triển cùng với sự đi lên về mặt công nghệ đã góp phần vào việc đi lên xã hội chủ nghĩa của đất nước, chính sự áp dụng các thành tựu khoa học kĩ thuật vào sản xuất dần thay thế con người đang từng bước làm thay đổi toàn bộ nền công nghiệp trên toàn thế giới và ở nước ta nói riêng. Công nghiệp hóa – hiện đại hóa đang dần trở thành xu hướng hiện đại và sự đầu tư vào đấy là đầu tư vào tương lai. Khoa học kĩ thuật được đưa vào các nghành nói chung và nghành điện nói riêng đang càng rộng rãi. Từ đề tài này ta hiểu được một hệ thống giám sát và điều khiển là gì, các thành phần của giám sát và điều khiển, chức năng chính cũng như nguyên lý hoạt động ra sao, các phần mềm hệ thống chạy trên hệ thống .biết được tầm vai trò của giám sát và điều khiển trong nền công nghiệp hiện nay . Qua đó chúng ta hiểu được việc áp dụng giám sát và điều khiển vào hệ thống xử lý nước rất quan trong trong việc kiểm sát và tạo ra sản phẩm như ý muốn và cụ thể là nước sạch sinh hoạt cung cấp ra mạng lưới cấp nước mà ngày ngày ta sử dụng. Bản thân tôi hiện đang công tác tại Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên nên cũng rất quan tâm đến hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA. Chính vì vậy tôi đã chọn đề tài luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống điện trong công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên”. vii
II. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung: Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu một cách hệ thống các cơ sở lý thuyết, ứng dụng công nghệ SCADA nhằm nâng cao năng lực quản lý, điều hành sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp. với việc ứng dụng công nghệ SCADA ngày một nhiều góp phần thúc đẩy kinh tế, khoa học công nghệ của cả Nước nói chung và tỉnh Thái Nguyên nói riêng trong thời đại công nghiệp hóa hiện nay. Mục tiêu cụ thể: Mục tiêu cụ thể đặt ra là nâng cao năng lực quản lý, điều hành sản xuất trong nhà máy sản xuất nước sạch, quản lý vận hành tự động từ công đoạn nước thô cho tới những sản phẩm nước sạch sinh hoạt, sử dụng hằng ngày với chi phí vận hành nhỏ: III. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học:  Đề tài nghiên cứu hệ thống Scada trong nhà máy nước làm rõ rệt hệ thống Scada là gì, các thành phần của Scada, chức năng chính cũng như nguyên lý hoạt động, các phần mềm hệ thống chạy trên hệ thống, biết được tầm vai trò của Scada trong nền công nghiệp hiện nay.  Ý nghĩa thực tiễn:  Đề tài nghiên cứu xuất phát từ việc khoa học công nghệ phát triển và nhu cầu thực tế của các nhà máy sản xuất nước sạch trên địa bàn tỉnh, đo đó các kết quả mang tính thực tiễn cao, có thể tham khảo để áp dụng vào sản xuất nước sạch tại các nhà máy trong tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh trên cả nước. viii
LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta đã biết, sự sống trên trái đất này được bắt đầu từ trong nước. Nước là một nguồn tài nguyên quý giá của con người, là thành phần thiết yếu của cuộc sống. Đối với môi trường tự nhiên, nước tạo ra vòng tuần hoàn để duy trì và phát triển muôn loài, điều hòa khí hậu trái đất…Đối với con người, nước chiếm 70% trọng lượng cơ thể, giúp cơ thể điều hòa thân nhiệt, tham gia vào các thành phần cấu tạo của mô, tế bào, thành phần máu... Nước là dung môi hòa tan và vận chuyển các chất nuôi dưỡng cơ thể, là thành phần không thể thiếu trong sinh hoạt đời sống. Con người có thể nhịn ăn trong vòng một tuần nhưng không thể không uống nước quá 3 ngày và hàng ngày cơ thể chúng ta cần 2-10 lít nước cho các hoạt động bình thường. Nhận thức được tầm quan trọng đó, chúng ta cần phải bảo vệ, khai thác, sử dụng hợp lí nguồn nước sạch trên trái đất. Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp, đô thị và bùng nổ dân số đã làm cho nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm dần. Vì thế con người phải biết xử lý các nguồn nước cấp để có đủ số lượng và chất lượng cho mọi nhu cầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp. Xử lí nước cấp là một trong những chiến lược quan trọng để phát triển kinh tế xã hội ở mỗi quốc gia trên thế giới. Ở nước ta nhiều nhà máy xử lí và cấp nước sinh hoạt đã được xây dựng và phát triển đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh theo tiêu chuẩn nước sạch của Bộ Y tế đảm bảo cho sức khỏe con người. Trong đó, Nhà máy nước Túc Duyên, tiền thân của Công ty Nước sạch Thái Nguyên ngày nay là một đơn vị đã đạt được những thành tựu đáng kể trong đóng góp chung vào sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Thái Nguyên. Là xí nghiệp xử lí nước trực thuộc Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên, công suất không ngừng được nâng lên nhờ sự cải tiến kỹ thuật và áp dụng khoa học – công nghệ hiện đại, nhà máy nước sạch Tích Lương đóng vai trò quan trọng đối với vấn đề kinh tế – xã hội của toàn tỉnh Thái Nguyên, các tỉnh lân cận và với cả nước. Chất lượng nước sạch đầu ra của xí nghiệp đạt tiêu chuẩn an toàn cho người sử dụng theo tiêu chuẩn 01:2009/BYT của bộ Y tế. Xí nghiệp không chỉ có nhiệm vụ cung cấp nước sạch dùng trong sinh hoạt cho hơn 70 % hộ dân sống trên địa bàn tỉnh, cung cấp nước dùng trong sản xuất cho nhiều nhà máy hoạt động của tỉnh mà còn tạo điều kiện việc làm ổn định cho nhiều lao động, góp phần tăng doanh thu của Công ty nước sạch Thái Nguyên, đóng góp vào ngân sách Nhà nước và phát triển kinh tế - xã hội của địa phương ix
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC Nước và không khí là những thành phần không thể thiếu được trong cuộc sống của các sinh vật. Đối với mọi hoạt động của con người như ăn uống, sản xuất cũng như kinh doanh... thì nước sạch cũng là thành phần không thể thiếu. Hiện nay việc sản xuất và cung cấp nước sạch cũng là những vấn đề hết sức nóng bỏng đang đặt ra đối với nhân loại đặc biệt là ở các thành phố lớn trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. 1.1 Thuận lợi và khó khăn cho ngành sản xuất nước tại nước ta Việt Nam nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm có lượng mưa trung bình vào diện cao, có nhiều sông ngòi vì thế có khá nhiều thuận lợi về nguồn nước tự nhiên, tuy nhiên sản xuất nước sạch và chất lượng nước sạch luôn là vấn đề được quan tâm. So sánh với nhiều quốc gia trên thế giới, Việt Nam có nguồn tài nguyên nước lục địa khá phong phú và đa dạng. Thuận lợi là tài nguyên nước tương đối phong phú. Về nước mặt, trung bình hàng năm lãnh thổ Việt Nam nhận được từ không trung 1944mm nước mưa. trong đó khoảng 1000mm bốc hơi trở lại không trung, số còn lại hình thành trên lãnh thổ nước ta một lượng nước mặt khoảng 310 tỷ m3. Tính bình quân mỗi người dân Việt Nam có 3870m3 nước mỗi năm hoặc 10,6m3, tức 10600 lít nước mỗi ngày. Trong lúc tại các nước công nghiệp hiện nay, tổng nhu cầu về nước trong một ngày bình quân theo đầu người, cũng chỉ vào 7400 lít/người/ngày; bao gồm 340 lít cho sinh hoạt, 2540 lít cho nông nghiệp và 4520 lít cho công nghiệp. Ở nước ta ở các đô thị lớn lượng nước sinh hoạt cấp cho mỗi người/ ngày hiện mới khoảng từ 100-150 lít. Đối với Nông thôn, 1
mục tiêu là cấp nước cho mỗi người dân mỗi ngày 70 lít vào năm 2010, và 140 lít vào năm 2020. Nguồn nước ngọt từ mưa đã vượt khá xa yêu cầu về cấp nước. Ngoài nguồn nước mặt từ mưa, Việt Nam hiện còn có nguồn nước rất lớn, do các con sông đem từ lãnh thổ nước ngoài vào. Lượng nước này ước tính khoảng 520 tỷ m3, gấp 1,7 lượng nước ngọt hình thành trong nước. Tổng hợp các nguồn nước hình thành trên lãnh thổ quốc gia và từ nước ngoài chảy vào, Việt Nam có tổng lượng nước trung bình năm bằng khoảng 830 tỷ m3, trong đó hình thành trong nước là 310 tỷ m3, chiếm 37%; phần từ nước ngoài là 520 tỷ, chiếm 63%. Nước tồn tại trong sông, kênh, rạch, đầm phá. Tại đây nước được lưu giữ, vận chuyển, chuyển hóa, cung cấp cho nhu cầu của người cùng sinh vật và góp phần tạo nên tài nguyên đa dạng về sinh học và cảnh sắc thiên nhiên vô cùng phong phú. Về nước dưới đất, nước ta cũng có tiềm năng tương đối lớn. Tổng trữ lượng có tiềm năng khai thác được trên cả nước của các tầng trữ nước trên toàn lãnh thổ Việt Nam, chưa kể phần ở Hải đảo, ước tính gần 2000m3/s, tương ứng khoảng 60 tỷ m3/năm Trái đất có tỷ trọng nước là rất cao ( thành phần của nước chiếm đến 70% thành phần cấu tạo nên trái đất), tuy nhiên lượng nước mà con người thực sự có thể sử dụng và đưa vào sinh hoạt trong đời sống hằng ngày lại rất thấp, có thể xem minh họa dưới đây để có thể nắm rõ hơn về tình hình trên: Tuy vậy nước ta cũng có những khó khăn đáng kể trong việc sản xuất nước ngọt phục vụ đời sống như sau: Khó khăn thứ nhất là 2/3 tổng lượng nước mặt phụ thuộc vào nước ngoài: 63% tổng lượng dòng chảy nước mặt trên lãnh thổ Việt Nam là từ các nước láng giềng: Trung Quốc, Thái Lan, Myanma, Lào và Campuchia chảy vào. Các nước này đều đang ở trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, phát triển nông nghiệp, dịch vụ một cách nhanh chóng, dẫn tới yêu cầu tận dụng tài nguyên nước sản sinh trên lãnh thổ của mình. Chế độ thủy văn của các dòng sông xuyên biên giới chảy vào nước ta sẽ thay đổi. Khó khăn thứ hai là tài nguyên nước phân bố rất không đều theo không gian và thời gian: Lượng mưa trên lãnh thổ nước ta phân bố rất không đều theo không gian. Bình quân toàn lanh thổ lượng mưa năm là 1944mm. Tuy nhiên, trong từng phạm vi lanh thổ nhỏ hơn như tỉnh, huyện, lượng mưa phân bố cũng rất không đều. Trong bối cảnh chung của cả nước như vậy, sự phân bố nước không đều theo không gian và thời gian làm cho tình trạng nước thiếu về mùa khô và lũ lụt tàn phá mạnh mẽ vào mùa mưa trở lên đặc biệt trầm trọng tại một số nơi. 2
Khó khăn thứ ba là có nhiều thiên tai nghiêm trọng gắn liền với nước: Hạn hán cũng là thiên tai gây tác hại hết sức lớn, trên diện rộng cho sản xuất nông, công nghiệp và sinh hoạt của nhân dân. Vào mùa khô tất cả các vùng trên nước ta từ đồng bằng, trung du đến miền núi đều có thể bị hạn nặng. Trong nhưng năm gần đây, tại các đô thị lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh về mùa khô cũng thiếu gay gắt nước sinh hoạt cho nhân dân, cũng như nước sản xuất cho công nghiệp Khó khăn thư tư là chất lượng nước đang giảm sút tại nhiều nơi: So sánh với một số nơi trên thế giới thì nước sông ngòi phần thượng lưu và một số hồ lớn tại Việt Nam còn tương đối sạch. Tuy nhiên với sự phát triển nhanh của công nghiệp hóa, đô thị hóa, gia tăng dân số nông thôn và thành thị chất lượng nước mặt cũng như nước ngầm đã có những biểu hiện suy thoái khá nghiêm trọng Khó khăn thứ năm là yêu cầu về nước đang tăng nhanh: ở nước ta với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, đô thị hóa, phát triển nông nghiệp và nâng cao đời sống nhân dân, thì yêu cầu về nước đang tăng ngày càng nhanh. tỷ lệ dân số được dùng nước sạch hiện nay là 50% dự kiến sẽ đạt 70% vào năm 2020 và 90% vào năm 2022, nhu cầu nước sinh hoạt đương nhiên phải tăng theo. Với đà gia tăng được dự báo trên đây, đến năm 2030 lượng nước sử dụng sẽ có thể lên tới gần 90 tỷ m3/năm, tức bằng 11% tổng tài nguyên nước, hoặc 29% tài nguyên nước hình thành trên lãnh thổ quốc gia. 1.2 Khái quát chung về Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên 1.2.1 Quá trình hình thành và phát triển của Công ty cổ phần nước sạch Thái Nguyên Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên tiền thân là nhà máy nước Thái Nguyên thành lập năm 1962 và đi vào hoạt động theo mô hình công ty cổ phần từ ngày 1/1/2010, là đơn vị phụ trách việc đảm bảo cung cấp nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên [2]  Địa chỉ trụ sở chính: Tổ 1, Phường Trưng Vương, TP Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.  SĐT: 0208 3855252/ 0208 3851573  Fax : 0208 3852976  Email: thawaco@Gmail.com Qua hơn lăm mươi năm, mặc dù đã rất nhiều lần được đổi tên: Từ Nhà máy nước Túc Duyên; Nhà máy nước Bắc Thái, Công ty Cấp nước Bắc Thái, Công ty Cấp nước Thái Nguyên và đến nay là Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên. Mỗi lần đổi tên là mỗi lần lại mở ra trang sử mới cho công ty với rất 3
nhiều thành tích nổi bật. Tháng 12/1999 dự án cấp nước và vệ sinh Thành phố Thái Nguyên được triển khai khẩn trương, khi đó ba giếng khai thác nước mới là KT1, KT2, H37 tại phường Túc Duyên đi vào hoạt động, nâng công xuất Nhà máy nước Túc Duyên từ 7.000m3/ngày lên 10.000m3/ngày. Sau một thời gian nỗ lực và khẩn trương xây dựng, đúng vào dịp Thành phố Thái Nguyên kỷ niệm 40 năm ngày thành lập, Nhà máy nước Tích Lương chính thức sản xuất, bơm nước hòa vào hệ thống cấp nước của thành phố, góp phần đưa tổng công suất của công ty lên 45.000m3 /ngày, đảm bảo cung cấp đủ nước sạch cho Thành phố Thái Nguyên và các vùng lân cận. Thực hiện chủ trương sắp xếp đổi mới và phát triển doanh nghiệp Nhà nước, ngày 01/6/2006, công ty chính thức hoạt động theo phương án chuyển đổi doanh nghiệp, kiện toàn lại tổ chức bộ máy. Trong quá trình đầu tư và phát triển, công ty luôn chú trọng công tác đầu tư chiều sâu, mạnh dạn đưa các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào các lĩnh vực hoạt động sản xuất kinh doanh, sử dụng các nguồn vốn đầu tư có hiệu quả, tập trung ưu tiên nguồn lực cho công tác chống thất thoát, thất thu, nâng cao chất lượng dịch vụ, tập trung mở rộng phạm vi cấp nước, phát triển khách hàng trên địa bàn thành phố và các vùng lần cận, đồng thời phát triển cấp nước tới các thị trấn thuộc các huyện trong tỉnh. Tháng 4/2009, Dự án cấp nước Thị trấn Trại Cau công suất 1000m3/ngày hoàn thành chính thức đưa vào sử dụng, mở rộng địa bàn dịch vụ cấp nước sạch. Năm 2009, công ty tiếp tục đầu tư nâng công suất nhà máy nước Tích Lương từ 20.000 lên 30.000 m3/ngày bằng việc ứng dụng công nghệ tấm lắng lamen trong xử lý nước sạch. Từ ngày 01/01/2010, công ty tiếp tục được UBND tỉnh giao nhiệm vụ tiếp nhận quản lý Nhà máy nước Đại Từ có công suất 2.500 m3/ngày từ Trung tâm Nước sạch nông thôn thuộc Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, với khách hàng ban đầu là 120 hộ, tỷ lệ thất thoát trên 40%. Để phát huy công suất nhà máy, công ty đã đầu tư hệ thống mạng đường ống cấp 3 để đảm bảo cấp nước phát triển mở rộng khách hàng trên địa bàn. Hiện nay, Xí nghiệp nước sạch Đại Từ là dịch vụ cấp nước cho trên 1200 hộ khách hàng trên địa bàn, đảm bảo kiểm soát tốt lưu lượng, áp lực, tỷ lệ thất thoát kiểm soát ở mức 15%. Điều này đã được rất nhiều khách hàng ghi nhận và đánh giá cao. Năm 2011, công ty tiếp tục đầu tư khoan bổ sung 2 giếng trên khu vực phường Quang Vinh nhằm bổ sung sản lượng cho Nhà máy nước Túc Duyên, đảm bảo bổ sung lưu lượng cho khu vực thành phố và vùng lân cận. Ngày 14/5/2012, Trạm sản xuất nước Quang Vinh thuộc Xí nghiệp nước sạch Túc Duyên chính thức bơm nước hoà mạng vào hệ thống cấp nước Thành phố Thái Nguyên, đáp ứng kịp thời nhu cầu sử dụng nước sạch tăng nhanh của nhân dân. 50 năm sau ngày thành lập, công ty tiếp tục đưa dự án xây dựng Nhà máy nước thị trấn Đu, huyện Phú Lương và thị trấn 4
Đình Cả, huyện Võ Nhai vào hoạt động; tiếp nhận bàn giao quản lý Trạm cấp nước huyện Võ Nhai với công suất 800 m3/ngày với số lượng khách hàng trên 1000 hộ. Như vậy, tính đến ngày 25/11/2012, công ty đã xây dựng được 7 xí nghiệp nước sạch với tổng số khách hàng lên tới gần 60.000, trong đó hộ dân là trên 56.900, cơ quan 1.392. Và đặc biệt, trên cánh đồng Túc Duyên năm xưa, những công nhân địa chất lại đang tiếp tục khoan bổ sung giếng khai thác nước mới cho Nhà máy nước Túc Duyên, đây là chủ trương nhằm duy trì tốt công suất cho nhà máy nước Túc Duyên trước khi dự án xây dựng nhà máy nước Nam Hồ Núi Cốc công suất 50.000 m3/ngày hoàn thành. Đến năm 2014 dự án nâng công suất XN Sông Công lên 20000m3/ngay đêm đã hoàn thành cấp nước cho khu vực điền thụy, khu công nghiệp Sam sung, cấp nước sang bên kia cầu Đa Phúc. Từ một doanh nghiệp nhà nước, tháng 1/2010, Công ty Cổ phần nước sạch Thái Nguyên đã hoàn thành cổ phần hoá và chính thức đi vào hoạt động với mô hình công ty cổ phần. Bộ máy vận hành theo cơ chế mới đã khơi dậy tinh thần làm chủ của người lao đông, đội ngũ lãnh đạo cũng năng động hơn và đòi hỏi tinh thần có trách nhiệm, dám nghĩ dám làm. Khi đi vào hoạt động Công ty đã manh dạn và tích cực nghiên cứu, ứng dụng thiết bị, công nghệ mới vào sản xuất kinh doanh. Những máy móc, thiết bị hiện đại như máy bơm nước sạch của Đức,Ý, Đan Mạch, thiết bị biến tần của Mỹ... Công ty còn đầu tư thiết bị kiểm soát trực tuyến chất lượng nước sạch, đầu tư hệ thống phòng thí nghiệm nước với các thiết bị hiện đại để đảm bảo chất lượng nước sạch cung cấp cho khách hàng, bên cạnh đó để đảm bảo phát triển bền vững công ty còn đầu tư cho con người, nâng cao năng lực để tăng sức cạnh tranh. Tất cả những điều đó đã tạo nên sức bật trong hiệu quả sản xuất kinh doanh của Công ty. Trong thời gian qua, mặc dù gặp không ít khó khăn nhưng với sự lãnh đạo linh hoạt, sáng tạo và sự nỗ lực của tập thể công nhân viên, Công ty Nước sạch Thái Nguyên luôn đạt và vượt những chỉ tiêu kế hoạch hàng năm. Tăng trưởng bình quân đạt 10%/năm và thu nhập bình quân của gần 500 cán bộ, nhân viên đạt xấp xỉ 7 triệu đồng/người/tháng và đóng ngân sách nhà nước hơn 10 tỷ đồng/năm. Trong bối cảnh nắng nóng kéo dài những tháng đầu năm, Công ty vẫn đủ cung cấp nước sạch cho 60.000 hộ dân từ thành phố cho tới các huyện. Kết hợp hài hòa giữa công ích và kinh doanh đã tạo nền móng để Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên vượt qua khó khăn và phát triển bền vững. 5
SƠ ĐỒ TỔ CHỨC CÔNG TY CỔ PHẦN NƯỚC SẠCH THÁI NGUYÊN
1.2.2 Những đặc điểm sản xuất kinh doanh của công ty a.C hức năng  Sản xuất và mua bán nước sạch, nước uống không có cồn.  Lập dự án đầu tư, tư vấn, giám sát thi công công trình hạ tầng kỹ thuật cấp thoát; kiểm định đồng hồ đo nước.  Thiết kế, chế tạo, sản xuất mua bán thiết bị, hoá chất công nghệ ngành cấp thoát nước (trừ các hoá chất nhà nước cấm).  Xây lắp công trình dân dụng, công nghiệp, giao thông, thuỷ lợi, cấp thoát nước.  Tư vấn thiết kế xây dựng. b.Nhiệm vụ  Nhiệm vụ chính là sản xuất ra nước sạch đảm bảo theo tiêu chuẩn phục vụ người dân trong tỉnh.  Kinh doanh đúng ngành nghề đã đăng kí kinh doanh và đúng mục tiêu thành lập công ty.  Tạo ra các sản phẩm có giá trị cao, tạo công ăn việc làm cho người lao động, không ngừng cải tiến hệ thống thiết bị, đồng bộ lại dây chuyền sản xuất. Từ đó tăng năng suất, tăng tính cạnh tranh..... 1.3 Nhà máy nước sạch Tích Lương 1.3.1 Khái quát chung về nhà máy nước sạch Tích Lương Nhà máy nước sạch Tích Lương là nhà máy xử lí nước trực thuộc Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên có cở sở đặt tại xã Tích Lương- TP. Thái Nguyên với tiền thân là dự án nhà máy nước Tích Lương năm 2002. Với hệ thống dây chuyền xử lý nước tiên tiến của Đức và hơn 30 lao động đang làm việc, nhà máy nước sạch Tích Lương hiện đang là nhà máy có sản lượng nước sản xuất lớn nhất của Công ty Cổ phần nước sạch Thái Nguyên. Từ năm 2010 công suất được nâng lên 30.000m3/ng.đêm, thực tế khoảng 27.000 m3/ng.đêm. Chi phí xử lí nước hàng năm, và chất lượng nước đầu vào tương đối ổn định. Nước đầu vào của nhà máy Tích Lương được lấy từ Hồ Núi Cốc qua một hệ thống kênh hở dài 14km (trực thuộc huyện Đại Từ). Theo tiêu chuẩn 01:2009/BYT của Bộ Y tế về nước sinh hoạt và số liệu phân tích chất lượng nước thô cho thấy thông số cần xử lí cua xí nghiệp chủ yếu là độ đục. Với việc ứng dụng các thiết bị, vật liệu, hóa chất như cát thạch anh, sỏi, lưới lọc PVC, vôi, phèn, clo, đặc biệt là sử dụng tấm lắng Lamen đã giúp tăng hiểu quả và công suất xử lí của nhà máy lên 10.000m3/ng.đêm (từ 20.000 – 30.000 m3/ng.đêm) và chất lượng nước đầu ra các thông số đều đạt chuẩn theo quy định về nước sạch. Nhà máy nước sạch Tích Lương đã cung cấp nước cho 25/28 phường xã của thành phố Thái Nguyên, đạt 78% số dân trong thành phố được cấp nước sạch, cung cấp nước sạch cho khoảng 60.000 hộ dân, làm tăng doanh thu của 7
Công ty Cổ phần Nước sạch Thái Nguyên đạt trên 100 tỉ đồng, nộp ngân sách nhà nước trên 10 tỉ đồng và đảm bảo việc làm ổn định cho trên 400 lao động, với mức thu nhập bình quân đạt 6,5 triệu đồng/người/tháng. Đi kèm với những lợi ích đạt được của Nhà máy nước sạch Tích Lương, trong quá trình vận hành và xử lí nước cấp tại đây đã phát sinh ra những chất thải như bùn thải, nước thải, tiếng ồn. Tuy nhiên xí nghiệp đã áp dụng các biện pháp xử lí để giảm sự ảnh hưởng của chất thải đến mức tối thiểu nhất tới con người và môi trường xung quanh. 1.3.2 Sơ đồ khái quát về quy trình công nghệ xử lí nước cấp 6 máy bơm Bể phản ứng 14km (tại đây được trộn với thải (dài 40m, rộng phố) 5m) trồng trọt) dẫn nước (ổn định áp) vật liệu lọc) Sơ đồ quá trình xử lí nước trong nhà máy nước Tích Lương 8
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SẢN XUẤT VÀ CUNG CẤP NƯỚC SẠCH 2.1 Dây chuyền công nghệ 10
2.1.1 Nguyên liệu, nhiên liệu đầu vào 2.1.1.1 Nước thô Nước thô được dẫn theo kênh từ Hồ Núi Cốc, các thông số đầu vào bao gồm: Bảng 1: Giá trị các thông số đánh giá chất lượng nước thô () STT Các thông số Đơn vị đo Giá trị 1 Độ đục NTU 2,31- 85,4 2 Độ kiềm Mg CaCO3/l 25- 50 3 Mangan Mg/l 0,01- 0,14 4 Amoniac Mg/l NH4+ 0,06- 0,84 5 Tổng Coliform Số cá thể/ 90- 23000 100ml 6 Ecoli Số cá thể/ 100ml 0 - 4000 Đánh giá về chất lượng nước thô và nước sạch của xí nghiệp nước sạch Tích Lương theo kết quả của bảng thông số ngày 20/1/2019 Nhà máy nước sạch Tích Lương thường xuyên kiểm tra chất lượng các mẫu nước thô, nước đã lắng và nước sạch để kiểm soát quá trình xử lí nước cấp đảm bảo chất lượng nước đạt chuẩn đầu ra an toàn cho người sử dụng theo tiêu chuẩn 01: 2001/BYT của bộ Y tế về tiêu chuẩn các thông số chất lượng nước sử dụng trong sinh hoạt. Quá trình phân tích mẫu đều được thực hiện trong phòng thí nghiệm trực thuộc xí nghiệp nước sạch Tích Lương, với trang thiết bị phân tích hiện đại và tự động cho biết kết quả nhanh chóng kịp thời để điều chinh lượng hóa chất cung cấp cho quá trình xử lí nước xử lí. Hóa chất và vật liệu phụ trợ Hóa chất phụ trợ sử dụng cho quá trình xử lý nước cấp với tỷ lệ châm gồm:  Phèn Nhôm amoni sulphate (NH4+Al2(SO4)3), tỷ lệ châm 18g/m3.  Vôi (Ca(OH)2), 18g/m3.  Clo (dạng khí Cl2), 5g/m3 Tại bể lọc, nước sau khi lắng được lọc theo phương pháp lọc cơ học dưới tác dụng của trọng lực. Các loại vật liệu lọc được sử dụng trong bể lọc: cát thạch anh, sỏi lọc và hệ thống chụp lọc bằng PVC. 11
2.1.1.2 Nguồn năng lượng đầu vào Năng lượng dùng để cấp cho máy móc, thiết bị và nhu cầu sử dụng trong Xí nghiệp là nguồn điện năng được cấp từ lưới điện của thành phố. 2.1.2 Máy móc, thiết bị và các hạng mục công trình 2.1.2.1 Máy móc, thiết bị a. Máy bơm Bảng 3: Các loại máy bơm, công suất và số lượng (5) STT Mô tả Công suất (kW) Số lượng (cái) 1 Bơm nước thô 22.0 6 2 Bơm nước rửa 22.0 2 3 Bơm nước sạch 75.0 3 4 Bơm nước sạch 160.0 3 5 Bơm nước rò rỉ tại TB1 và 2 TB2 6 Bơm Sulphat Al 0.18 3 7 Bơm nước vôi 0.18 3 b. Máy trộn Bảng 4: Các loại máy trộn (5) STT Mô tả Đường kính Tốc độ Công suất Số lượng (mm ) (v/ phút) (kW) 1 Máy trộn 250 930 1.5 2 phèn 2 Máy trộn vôi 250 950 3.0 2 c. Máy thổi khí/ nén khí Sử dụng 01 máy thổi khí/ nén khí có tỷ lệ thổi 2589m3/giờ, áp suất thổi 500 mbar, công suất hoạt động đạt 75kW. d. Các loại thiết bị đo 12