Hà Nội, Thứ Sáu Ngày 21/09/2018

Công nghệ năng lượng tái tạo xanh tự động tích hợp

HÀ THẮM, 17:18 12/06/2018

Công ty VUCICO Việt Nam đề xuất giải pháp cho công ty cấp nước Ninh Thuận tối ưu hoá trong công tác quản lý, giảm tỷ lệ thất thoát nước, đồng thời ứng dụng công nghệ hoàn toàn mới....

Công ty cổ phần cấp nước Ninh Thuận (NIWACO) quản lý mạng lưới cấp nước thành phố Phan Rang – Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận, với dân số tỉnh khoảng 160.000 người. Nguồn nước sử dụng là gồm cả nước sông và nước giếng với 3 nhà máy nước tổng công suất là 61,300m3/ngày đêm, tổng chiều dài mạng lưới phân phối dài 21,700km và phục vụ cho 75,689 người.

Mạng lưới cấp nước tại thành phố Tháp Chàm có tỉ lệ thất thoát nước khoảng 20% (gồm cả thất thoát và thất thu), đã phân thành 15 DMA (District metered area)[i]. Công ty VUCICO Việt Nam đề xuất giải cho công ty cấp nước Ninh Thuận tối ưu hoá trong công tác quản lý, giảm tỷ lệ thất thoát nước, đồng thời ứng dụng công nghệ hoàn toàn mới đó là sử dụng thiết bị phát điện thuỷ lực tạo ra năng lượng tái tạo cấp điện cho các thiết bị.

DMA (District Metering Area) là một vùng được cô lập riêng biệt của mạng lưới cấp nước.

  • 1000 tới 5000 đấu nối khách hàng
  • Được giám sát liên tục: có đồng hồ tổng giám sát lưu lượng, thiết bị giám sát áp lực,…
  • Có các chỉ số hoạt động: lưu lượng, áp lực, tỷ lệ thất thoát,…
  • Hệ thống được quản lý kiểm soát áp lực

1. Hiện trạng DMA

DMA thí điểm được lắp đặt hệ thống quản lý là DMA Ngô Quyền, cách trạm bơm tăng áp tại Nhà máy nước Phan Rang khoảng 3km.

Thông tin phân vùng DMA Ngô Quyền:

  • Số lượng đấu nối khách hàng: 750 đấu nối
  • Tuyến ống chính cấp vào DMA: DN150
  • Lưu lượng tổng vào DMA: chưa xác định
  • Áp lực đầu vào: 1,5 – 3 bars
  • Tỷ lệ rò rỉ: chưa xác định
  • Cách trạm bơm tăng áp 3km theo ống truyền tải

DMA Ngô Quyền có 1 ngõ vào nằm trên đường Thống Nhất, hệ thống mạng lưới cấp nước như hình bên, điểm bất lợi nhất về mặt thuỷ lực* là điểm xa nhất về hướng bắc của DMA.

Phương án đề xuất quản lý DMA:

  • Tại ngõ vào DMA: Xây dựng hầm đồng hồ tổng và van điều áp nhằm quản lý lưu lượng, áp lực và chủ động kiểm soát điều tiết áp lực trong DMA
  • Tại điểm bất lợi nhất nhất: Lắp đặt sensor áp lực để kiểm soát áp lực tối thiểu trong DMA, đảm bảo khi áp lực tại đây luôn đủ để phục vụ nhu cầu cho người dân thì áp lực toàn DMA sẽ đủ.
  • Tất cả thiết bị quan trắc đều gắn kèm với datalogger để giám sát online và thu thập dữ liệu liên tục.

* Điểm bất lợi nhất là điểm có áp lực thấp nhất trên mạng lưới cấp nước, thường là điểm ở vị trí cao nhất và xa nhất.

2. Thiết bị sử dụng

Hố đồng hồ tổng và giám sát áp lực tại điểm bất lợi

Sơ đồ nguyên lý thiết bị bao gồm:

1. Đồng hồ điện từ DN150 mm – ISOMAG: đo đếm lưu lượng vào DMA

2. Van điều áp (PRV) 2 mức DN150 mm – DOROT: điều tiết áp lực vào DMA ở 2 mức áp lực

3. Turbine phát điện DN150 mm – HYDROSPIN: Máy phát điện tái tạo năng lượng bằng thuỷ lực

4. Datalogger LSV – SOFREL: Thu nhập và truyền dữ liệu lưu lượng đồng hồ tổng, áp lực trước và sau van, điều khiển van điều áp.

5. Datalogger LS42 – SOFREL: thu nhập và truyền dữ liệu áp lực tại điểm bất lợi nhất

6. Phần mềm SCADA PCWIN2 – SOFREL: phần mềm quản lý và theo dõi dữ liệu online, cho phép tạo các báo cáo dưới dạng biểu đồ hoặc file excel thống kê.

P1 là áp lực trước van PRV, P2 là áp lực sau van PRV, P3 là áp lực tại điểm bất lợi nhất

Hình 2 - Sơ đồ nguyên lý thiết bị trong hầm đồng hồ tổng

Thiết bị phát điện thuỷ lực

Thực tế hiện nay, các thiết bị đo đếm, truyền dữ liệu (đồng hồ nước, cảm biến áp lực and datalogger) lắp đặt trên mạng lưới cấp nước chủ yếu lắp ở các hầm chôn dưới đất, đôi khi ngập nước nên rất khó lấy điện từ mạng lưới mà nguồn cấp năng lượng chính là pin lắp trong thiết bị. Pin sẽ bị hao hụt sau vài năm sử dụng và phải thay thế để đảm bảo vận hành ổn định, chi phí pin thay thế thường cao do phải nhập từ nước ngoài.

VUCICO giới thiệu một giải pháp tạo năng lượng điện từ thuỷ lực HYDROSPIN – Israel, HYDROSPIN có hình dạng như một van wafer làm từ nhựa HDPE có một turbine xoay, nước đi qua turbine làm xoay cánh quạt sinh điện xoay chiều AC, thông qua một bộ chuyển đổi chuyển thành điện một chiều DC power và được lưu vào bộ Hydrocharger để cấp điện một phần hoặc toàn bộ cho thiết bị quan trắc tiêu thụ tại chỗ, kéo dài thời gian sử dụng của pin và tiết kiệm chi phí vận hành, bảo trì hệ thống – cụ thể tại hầm đồng hồ tổng DMA Ngô Quyền, sử dụng 01 bộ HYDROSPIN 6” cấp nguồn cho datalogger LSV.

Hình 3 - Bộ phát điện thuỷ lực HYDROSPIN – Israel.

3. Điều tiết áp lực trong DMA

Mục đích của việc điều tiết áp lực nhằm cắt giảm áp lực dư thừa vào ban đêm – nguyên nhân chính gây ra rò rỉ vào ban đêm dẫn tới thất thoát nước cơ học.

Tại DMA Ngô Quyền, quá trình điều tiết áp lực bao gồm 3 giai đoạn

Giai đoạn 1: Giám sát dữ liệu mạng lưới

Sau khi phân vùng DMA, lắp đặt thiết bị và cài đặt hệ thống giám sát, DMA được theo dõi và thu thập dữ liệu trong ít nhất 07 ngày để đánh giá.

  • Van điều áp được mở hoàn toàn (không thực hiện chức năng điều áp)
  • Giám sát các thông số: Lưu lượng vào DMA, Áp lực P1, P2, P3
  • Thời gian: 14/06/2017 – 20/06/2017 (07 ngày)

Lưu lượng

Áp lực P1

Áp lực P2

Áp lực P3

Cao nhất

(giờ cao điểm – dùng nước nhiều nhất)

37.32 m3/h

3.22 bar

3.20 bar

2.79 bar

Thấp nhất

(giờ cao điểm – dùng nước ít nhất)

12.00 m3/h

1.40 bar

1.42 bar

0.85 bar

Trung bình

26.86 m3/h

2.13 bar

2.10 bar

1.62 bar

Trung bình ngày

645 m3/ngày

Kết quả quan trắc áp lực đầu vào và áp lực tai các điểm P1, P2, P3 cho thấy vào giờ dùng nước thấp điểm, áp lực P3 lên tới 2,79 bar, cao hơn 1,94 bar so với áp lực áp nhất (P3 = 0,85 bar vào giờ dùng nước nhiều nhất, đây chính là áp lực thừa không cần thiết, có thể cắt giảm để giảm tỉ lệ thất thoát nước cơ học vào bao đêm do rò rỉ.

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu chuẩn thiết kế, yêu cầu áp lực tại mỗi điểm trên mạng lưới cấp nước phải đạt tối thiểu 0,1 bar. Nhiên cứu tiến hành thí điểm cài đặt van giảm áp ở 2 giai đoạn.

Công tác điều tiết áp lực được chia thành hai giai đoạn, để đánh giá hiệu quả trên từng giai đoạn. Điều tiết áp lực 1 mức và Điều tiết áp lực 2 mức.

Giai đoạn 2: Điều tiếp áp lực 1 mức

- Áp lực sau van điều áp được cài đặt duy trì một mức ở áp lực P2 = 17m => P3 khoảng 11m

- Thời gian: 23/06/2017 – 29/06/2017 (07 ngày)

 Sau khi điều tiết áp lực tại 1 mức, lưu lượng trung bình ngày giảm từ 645 -> 591 m3/ngày đêm

 Áp lực trung bình P3 tại điểm bất lợi nhất là 1,19 bar, mức áp lực vẫn này đảm bảo áp lực tối thiểu cho phép phục vụ nhu cầu cho người dân.

Giai đoạn 3: Điều tiết áp lực 2 mức

- Áp lực sau van điều áp được cài đặt duy trì hai mức theo khung giờ như sau:

+ Giờ cao điểm (05:00 – 22:00): P2 = 17m => P3 khoảng 11m

+ Giờ thấp điểm (22:00 – 05:00): P2 = 10m => P3 khoảng 6m

- Thời gian: 10/07/2017 – 16/07/2017 (07 ngày)

 Sau khi điều tiết áp lực tại 2 mức, lưu lượng trung bình ngày giảm từ 645 -> 554 m3/ngày đêm.

 Áp lực trung bình P3 tại điểm bất lợi nhất là 0,99 bar, mức áp lực vẫn này đảm bảo áp lực tối thiểu cho phép phục vụ nhu cầu cho người dân.

Kết quả điều tiết áp lực

Kết quả quan trắc cho thấy, lưu lượng qua đồng hồ tổng giảm dần qua các giai đoạn
Lưu lượng thấp nhất ban đêm giảm dần từ 18m3/h -> 8m3/h

Lượng nước giảm được (tính theo phương pháp Tổng lưu lượng trung bình trong 07 ngày TDF – Total Daily Flow)

- Trước khi điều áp: TDF1 = 645 m3/ngày

- Điều áp 1 mức: TDF2 = 591 m3/ngày

- Điều áp 2 mức: TDF3 = 554 m3/ngày

Lượng nước giảm được sau khi thực hiện điều áp 1 mức:

= TDF1 – TDF2 = 645 – 591 = 54m3/ngày (8.4%)

Lượng nước giảm được sau khi thực hiện điều áp 2 mức:

= TDF1 – TDF3 = 645 – 554 = 91m3/ngày (14.1%)

4. Phân tích

Công ty cấp nước Ninh Thuận cũng ghi nhận việc điều tiết áp lực tại DMA Ngô Quyền góp phần cải thiện áp lực cho đường ống truyền tải tới vị trí cuối tuyến.

Tại KDC Long Bình tại vị trí cuối tuyến ống DN150

- Trước khi thiết lập DMA Ngô Quyền: Áp lực ban ngày rất thấp: 2 – 5m

- Sau khi thiết lập DMA Ngô Quyền: Áp lực ban ngày được cải thiện, tăng lên 9 – 10m.

 Điều này cho thấy việc điều tiết áp lực không chỉ giảm thất thoát nước, mà còn chuyển áp lực dư thừa ở DMA Ngô Quyền sang những khu vực áp lực yếu hơn, làm tăng chất lượng dịch vụ cấp nước.

5. Kết luận

Việc thiết lập các thiết bị quản lý từ xa và tối ưu hoá áp lực tại DMA Ngô Quyền đã giúp NIWACO đạt được những lợi ích sau:

- Có hệ thống giám sát lưu lượng, áp lực từ xa

- Có cơ sở dữ liệu về DMA để cải thiện mạng lưới

- Tối ưu áp lực trong DMA, giảm áp lực dư thừa

- Giảm lượng nước thất thoát: giảm được 14% lượng nước thất thoát

- Cải thiện áp lực trên đường ống truyền tải

- Cảnh báo sớm về những bất thường trên mạng lưới để xử lý kịp thời

- Kéo dài tuổi thọ của các vật tư thiết bị trên mạng lưới

- Cải thiện dịch vụ khách hàng

Mô hình này hoàn toàn có thể triển khai trên diện rộng và tại những tỉnh thành khác. Tuy nhiên khi thực hiện điều tiết áp lực theo áp lực điểm bất lợi, cần khảo sát để cài đặt ngưỡng áp lực bất lợi phù hợp nhất cho mỗi vùng cô lập cấp nước và căn cứ theo đặc trưng tiêu thụ và thời gian sử dụng nước của đối tượng sử dụng nước chính trong vùng cấp nước…Nhất là tại những mạng lưới đã cũ và xuống cấp, việc chống thất thoát bằng phương pháp dò tìm rò rỉ không giải quyết triệt đề vấn đề phát sinh điểm rò rỉ mới sau khi sửa bể.

Khi tiến hành điều tiết áp lực thấp, lưu lượng qua đồng hồ khách hàng cũng giảm, vì vậy cần nghiên cứu về tương quan giữa áp lực và nhu cầu dùng nước của khách hàng khi thực hiện điều tiết. Nếu tính toán, duy trì một áp lực vừa đủ cho nhu cầu sinh hoạt sẽ giúp tiết kiệm được lượng nước dùng tại vòi, qua đó sẽ giảm gánh nặng cung cấp nước cho các nhà máy xử lý nước.

Bước đầu DMA Ngô Quyền mới chỉ tiến hành giảm nước thất thoát bằng biện pháp điều tiết áp lực, định hướng sắp tới sẽ kết hợp với các giải pháp dò tìm rò rỉ chống thất thoát nước để giảm hơn nữa tỉ lệ thất thoát nước. Đồng thời ứng dụng các giải pháp kỹ thuật hiện đại trong quản lý chống thất thoát và thất thu:

- Đồng bộ hóa hệ thống đo đọc dữ liệu từ xa AMR (automatic meter reading) hãng Diehl Metering – Đức trong việc ghi nhận sản lượng qua đồng hồ khách hàng, đảm bảo đo đếm chính xác, loại bỏ hoàn toàn nguy cơ thất thu và tiết kiệm lao động đọc số đồng hồ.

- Lắp đặt hệ thống quan trắc rò rỉ online Ortomat MTC hãng Vonroll Hydro – Thụy Sỹ tích hợp đồng thời công nghệ tương quan âm để giám sát liên tục rò rỉ trên mạng lưới cấp nước và công nghệ tương quan âm để xác định chính xác vị trí điểm bể.

Loading...
Bạn đang đọc bài viết Công nghệ năng lượng tái tạo xanh tự động tích hợp tại chuyên mục Công nghệ mới. Thông tin phản ánh, liên hệ đường dây nóng : 0913 385 005 - 0917 681 188 Hoặc email: bandientu.mtdt@gmail.com
Tin cùng chuyên mục Công nghệ mới
Nước thải nói chung có chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau, đòi hỏi phải xử lý bằng những phương pháp thích hợp khác nhau gồm: PP xử lý lý học; PP xử lý hóa học và hóa lý; Phương pháp xử lý sinh học.