Thiết bị cho trạm quan trắc tự động nước thải, Hach Việt Nam

Hach trạm quan trắc tự động nước thải

MÔ TẢ HỆ THỐNG TRẠM QUAN TRẮC

Hệ thống quan trắc gồm: 1 bộ điều khiển Hach sc1000 digital controller liên kết với các sensor:

• Hach pHD sensor
• Hach LDO sensor
• Hach UVAS sc sensor
• Hach Solitax sc sensor

Có thể kết nối thêm sensor đo lưu lượng nước thải, hoặc một số thông số khác tùy theo công nghệ xử lý và mức độ kiểm soát sau này như: Clo, Ammoniac, Photphat, Nitrate, TDS…

Để kiểm soát nội bộ, dữ liệu đo đạc sẽ được truyền đến máy tính chủ tại phòng điều khiển thông qua dây cáp mạng theo chuẩn truyền thông Modbus 485 và hiển thị truy xuất dữ liệu dạng số và đồ thị thông qua phần mềm Processlink OPC của Hach (software server) có tích hợp thêm phần mềm giao diện và có thể truyền thông không dây về hệ thống kiểm soát trung tâm khi có yêu cầu của cơ quan quản lý.

1. Sensor đo COD

Một số hợp chất hữu cơ thường tìm thấy trong nước thải như lignin, tannin, các chất humic và nhiều hợp chất thơm khác nhau, hấp thụ mạnh mẽ bức xạ tia cực tím (UV). Theo tiêu chuẩn của Đức DIN 38404 C3, hệ số hấp thụ quang tại bước sóng 254nm (SAC254) được dùng như phép đo chất hữu cơ hòa tan trong một mẫu nước. Độ hấp thu này thể hiện bằng đơn vị đo SAC (Spectro Absorption Coefficient) Đơn vị: 1/m hay m-1

Đầu đo chất hữu cơ Model UVSAC của Hach ứng dụng nguyên lý đo độ hấp thu bằng tia tử ngoại ở bước sóng 254 theo DIN38404 C3. Độ hấp thụ này (SAC) quan hệ với COD, BOD theo một tỉ lệ nhất định. Sau khi cài đặt tỉ lệ này từ người sử dụng khi đối chiếu với giá trị đo của phòng thí nghiệm, màn hình sẽ hiển thị các đơn vị đo theo mg/l hoặc ppm.v.v
Ưu điểm của phương pháp:
Xác định một cách trực tiếp trong dòng mẫu mà không tiến hành quá trình xử lý mẫu
Không dùng hóa chất: tiết kiệm chi phí, không thải chất độc hại ra môi trường
Nhanh, quan trắc liên tục sự thay đổi của chất hữu cơ
Bù trừ sai số do độ đục của nước gây ra
Sensor cảm biến có cần gạt tự làm sạch: chi phí bảo trì thấp nhất
Không yêu cầu điều kiện của mẫu (nhiệt độ, áp suất,..)
Lắp đặt dễ dàng: chỉ cần cắm sensor vào SC1000 là tự động chạy

2. Sensor đo tổng rắn lơ lửng (TSS)

Sensor  sử dụng phương pháp quang học để phân tích SS tự động. Nguồn đèn LED bên trong phát ra bước sóng hồng ngoại 860nm  và tia sáng này bị phản xạ bởi những hạt trong nước, các tia phản xạ được cảm biến bằng đầu dò quang học. Sensor kết hợp đo độ đục của nước với một đầu dò (detector) nhận ánh sáng tán xạ góc 90 độ so với tia tới. Khi đo SS của nước thì đầu dò (Backscatter detector) đặt góc 140 độ so với tia sáng tới
Ưu điểm phương pháp đo:
Bù trừ độ màu của hạt và kích thước hình dạng của hạt
Tự làm sạch, giảm tối thiểu chi phí bảo trì
Thân sensor làm bằng thép không gỉ, đảm bảo độ bền cao
Đáp ứng tiêu chuẩn đo theo ISO7027
Lắp đặt không cần điều kiện mẫu

3. Sensor đo pH

Phần chính của sensor là bầu thủy tinh cảm biến pH, bầu thủy tinh này chỉ cho phép ion H+ sẽ di chuyển vào trong để tạo ra sự cân bằng bên trong và bên ngoài dung dịch. Sự di chuyển của các ion này tạo ra sự thay đổi điện thế và máy sẽ đọc điện thế này để chuyển thành giá trị pH. Theo phương trình Nerst thì nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến giá trị pH, do đó thiết bị sẽ có một sensor nhiệt độ đi kèm để đo nhiệt độ và lấy giá trị này để bù trừ sai số đó. Ngoài ra sau thời gian đo do ion đi vào bên trong sensor nên điện thế chuẩn ban đầu E0 sẽ thay đổi nên phải dùng dung dịch chuẩn để hiệu chuẩn lại. Khi bảo trì sensor chỉ cần rửa sạch bầu thủy tinh bằng nước sạch và hiệu chuẩn lại bằng các dung dịch đệm pH 4, pH 7 (hoặc pH 10). Các sensor pH này yêu cầu dòng chảy không quá 2m/s để tạo kết quả đọc ổn định.

Ưu điểm sensor Hach
Sensor gồm điện cực đo, điện cực tham chiếu và thêm điện cực nối đất thay vì chỉ hai hiện cực như các sensor pH thông thường.

Trở kháng của điện cực so sánh cao giúp giảm ảnh hưởng đóng bám chất bẩn, duy trì độ chính xác lâu dài.
Dễ thay cầu muối khi đầu nối bị tắc nghẽn
Đầu điện cực được niêm kín để tránh bị nhiễm bẩn
Dung dịch đệm có thể thay mới để kéo dài tuổi thọ điện cực
Thể tích dung dịch đệm lớn để tránh bị hao hụt nhanh chóng
Điện thế đất đi qua điện cực E3 thay vì E2 ngăn ngừa được sai số do vòng điện lặp sinh ra.
Khoảng cách tối đa đến controller có thể lên đến 1000m nhờ có bộ khuếch đại tín hiệu bên trong.

4. Sensor đo oxy hòa tan

Các sensor Oxy truyền thống thường sử dụng màng cảm biến Oxy và dung dịch điện ly bên trong sensor như đo pH. Loại sesnor Oxy hòa tan thế hệ mới của Hach dùng phương pháp đo quang học hoạt động như sau:

Đèn màu xanh như hình vẽ sẽ phát ánh sáng xanh tới màng sensor có phủ vật liệu phát quang để kích thích và làm phát ra ánh sáng màu đỏ. Khi có sự hiện diện oxy trong nước thời gian để phát ra ánh sáng sẽ ngắn và cường độ yếu hơn hơn so với khi không có oxy. Một diode quang học sẽ đo cường độ và thời gian này, một đèn LED màu đỏ khác sẽ phát ánh sáng màu đỏ đến lớp màng và cũng được đo bằng diode quang cường độ phản xạ để so sánh làm chuẩn với cường độ ánh sáng đỏ phát ra từ lớp vật liệu. Thời gian chênh lệch sẽ tỉ lệ với nồng độ oxy hòa tan.

Ưu điểm của phương pháp đo
Do nguyên lý đo trên nên so với các phương pháp khác có những ưu điểm sau:
Không cần dung dịch thay thế, giảm chi phí bảo trì thay thế màng, dung dịch điện phân
Thời gian đo nhanh khoảng 30s (nếu so với phương pháp truyền thống phải chờ ít nhất 90s cho đọc ổn định)
Không cần hiệu chuẩn thường xuyên, chỉ cần 1 hoặc 2 lần trong năm, so với phương pháp khác là hàng tháng.
Không bị nhiễu do các ion như ion kim loại nặng hoặc sulfide…

5. Bộ điều khiển, MODEL SC1000

Dùng hiển thị, điều khiển từ các sensor trên
Cấu tạo chính gồm hai phần:
+Phần Module Sensor để kết nối với các sensor
+Phần hiển thị và lưu trữ dữ liệu

Mỗi module sensor có thể kết nối 4, 6 hoặc 8 sensor, gồm đo các chỉ tiêu sau: pH/nhiệt độ ,Oxy hòa tan, độ dẫn điện, độ đục, chất rắn lơ lửng (SS), nitrate, chất hữu cơ (BOD/COD) , ammoniac, mức bùn,…

Module hiển thị: Các dữ liệu đo được hiển thị trên màn hình tinh thể lỏng, đây là màn hình cảm biến (touch screen). Màn hình có thể chia làm 04 màn hình nhỏ để hiển thị 04 giá trị khác nhau. Dữ liệu có thể hiển thị theo nhiều cách như giá trị – đơn vị đo – thời gian hay đồ thị theo thời gian

Các giá trị được lưu trữ trong bộ nhớ có thể lên tới từ 1 đến 6 tháng tùy theo cài đặt bao lâu thì lưu giá trị một lần. Dữ liệu được tải ra máy tính qua cổng service hay cổng GSM (truy cập dữ liệu từ xa, sử dụng chuẩn truyền thông GSM không cần phần mềm khác. Các dữ liệu này đưa vào máy tính theo dạng file như excel, dùng trong các mục đích theo dõi, báo cáo ,vẽ đồ thị,.. Ngoài ra bộ hiển thị sc1000 có thể xuất ra các tín hiệu analog tỉ lệ với giá trị đo, dùng kết nối, điều khiển các thiết bị bên ngoài khác.

Ngoài ra với lợi thế là nhà cung cấp hàng đầu thế giới về thiết bị và hóa chất phục vụ phân tích chất lượng nước tại phòng thí nghiệm, Hach có các thiết bị lab tương ứng để phân tích các chỉ tiêu đo liên tục. Các máy móc thiết bị có công nghệ đồng bộ với nhau (lab và online) và phương pháp phân tích của Hach tương đương với các phương pháp chuẩn của Việt Nam (TCVN), AOAC (Hiệp hội các nhà hoá phân tích chính thống), SMEWW (Các phương pháp chuẩn xét nghiệm nước và nước thải) hoặc của USEPA (Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ) giúp các kĩ sư làm việc tại nhà máy có thể kiểm chứng các giá trị đo đạc liên tục từ trạm quan trắc một cách thuận lợi.
Sau khi lắp đặt và đưa vào hoạt động đến nay, việc đo đạc chính xác và tính ổn định của hệ thống đã mang đến độ tin cậy cao cho khách hàng, chứng minh rằng giải pháp này là phù hợp và có thể là mô hình tham khảo cho các KCN khác.

Nếu quan tâm đến sản phẩm trạm quan trắc tự động nước thải