Skip to main content
Trang này được hiển thị bằng tính năng dịch tự động. Xem bằng tiếng Anh?

Tối ưu hóa các nhà máy xử lý nước thải cỡ nhỏ

Thiết bị tiết kiệm năng lượng và hệ thống điều khiển hiện đại thân thiện với người dùng giúp giảm khối lượng công việc của nhân viên và tiết kiệm tiền cho đô thị thông qua chi phí năng lượng thấp hơn. Một đôi bên cùng có lợi thực sự cho môi trường, con người và đô thị.

Đó là một buổi sáng lạnh giá lạnh giá ở đô thị nhỏ Prosselsheim, chỉ cách thành phố Würzburg ở Đức vài km về phía đông bắc. Một nhóm từ SüdWasser, một nhà cung cấp dịch vụ nước và nước thải công nghiệp và thành phố, đang làm việc với Siemens để thay thế hệ thống giám sát mức trong trạm nâng cấp nước thải của nhà máy xử lý nước thải Prosselsheim. Một đồng hồ đo mức radar mới sẽ liên tục theo dõi mức trong trạm bơm và chuyển các chỉ số sang hệ thống điều khiển SIMATIC WinCC Unified để ghi lại, trực quan hóa và lưu trữ. Giải pháp này sẽ cho phép Elmar Scholl, người làm việc cho thành phố Prosselsheim, điều chỉnh các điểm chuyển đổi cho máy bơm nước thải bất cứ lúc nào và tối ưu hóa hiệu suất trạm thang máy - kể cả khi đang di chuyển hoặc ở nhà, nhờ truy cập từ xa linh hoạt qua trình duyệt web.

Nhà máy xử lý nước thải Estenfeld Prosselsheim Ảnh chụp từ trên không
Ảnh chụp đầu của Michael Werner

Từ thập niên 90 đến năm 2024

Máy đo mức radar là sự bổ sung mới nhất cho các đơn vị xử lý nước thải trong nhà máy nhỏ với công suất xử lý chỉ 1.500 dân số tương đương. Các nhà máy có kích thước tương tự có thể được tìm thấy trên khắp nước Đức - và tình hình ban đầu trước khi nâng cấp cũng khá điển hình cho các nhà máy như vậy, như kỹ sư Michael Werner của SüdWasser nhớ lại: “Nhà máy xử lý nước thải được đưa vào hoạt động vào năm 1993. Ba mươi năm sau, nhiều thiết bị được lắp đặt trong nhà máy không còn đạt tiêu chuẩn hiệu quả ngày nay, và công nghệ điều khiển cũng đã cho thấy tuổi của nó. Đây là lý do tại sao Prosselsheim ký hợp đồng với SüdWasser để thực hiện đại tu hoàn toàn nhà máy: “Về cơ bản, chúng tôi đã cập nhật tất cả các quy trình và công nghệ điều khiển với các hệ thống hiện đại.”

Chúng tôi cập nhật tất cả các quy trình và công nghệ điều khiển với các hệ thống hiện đại.
Michael Werner, Kỹ sư, South West
Nhà máy phải chạy ở chế độ tự động càng nhiều càng tốt và mang lại kết quả tốt nhất với thời gian đầu tư tối thiểu.
Elmar Scholl, Thành phố Prosselsheim
Phi hành đoàn lấy chiếc tủ cũ ra, đặt cái mới vào và kết nối hệ thống, và vào buổi tối cùng ngày, nhà máy đã hoạt động. Cởi mũ ra!<br/>
Elmar Scholl, Thành phố Prosselsheim

Yêu cầu: Độ tin cậy, hiệu quả và dễ vận hành

Prosselsheim là một đô thị nhỏ, và thời gian và nhân viên để vận hành nhà máy xử lý nước thải là nguồn tài nguyên khan hiếm. Scholl, người làm việc cho bộ phận dịch vụ cơ sở hạ tầng của đô thị cho biết khi lựa chọn một hệ thống điều khiển phù hợp, độ tin cậy là điều được tính nhiều nhất: “Giám sát và vận hành nhà máy xử lý nước thải chỉ là một trong những trách nhiệm của tôi. Tôi chỉ có mặt tại chỗ để đo lường và kiểm tra hàng ngày; thời gian còn lại tôi cần nhà máy chạy ở chế độ tự động càng nhiều càng tốt và mang lại kết quả tốt nhất với thời gian đầu tư tối thiểu.”

Nhà máy xử lý nước thải Estenfeld Prosselsheim Chân dung Elmar Scholl
Bảng điều khiển địa phương của nhà máy xử lý nước thải Estenfeld Prosselsheim

Một gói hấp dẫn cho hệ thống điều khiển

Việc lựa chọn hệ thống điều khiển phù hợp cho nhà máy không chỉ là vấn đề giá cả cho Prosselsheim và SüdWasser, “mặc dù đây, tất nhiên, là một khía cạnh quan trọng đối với các đô thị nhỏ,” Werner nói. Đối với Scholl, yếu tố quyết định là phản hồi tích cực từ các nhà khai thác trong nhà máy xử lý nước thải của một cộng đồng ở vùng lân cận Prosselsheim: “Chúng tôi đã hỏi các nhà điều hành ở đó xem họ có hài lòng với giải pháp hay không, đặc biệt là khi có vấn đề. Những gì họ nói với chúng tôi là Siemens cung cấp hỗ trợ xuất sắc với tư cách là đối tác dự án: một cuộc gọi điện thoại và vấn đề được giải quyết.” Cuối cùng, gói hiện đại hóa của Siemens phù hợp với dự luật và Siemens đã giành được hợp đồng cung cấp và tích hợp các hệ thống điện và điều khiển - “Và đó là quyết định đúng đắn,” xác nhận Werner.

Tất cả các hành động của nhà điều hành trông giống nhau trên PC, bảng điều hành cục bộ hoặc thiết bị di động.

Giám sát và tài liệu đáng tin cậy tại chỗ và từ xa

Từ năm 2023, nhà máy xử lý nước thải Prosselsheim đã sử dụng giải pháp tích hợp cho hệ thống điều khiển và tự động hóa nhà máy từ Siemens. Các hệ thống phân tán từ xa, chẳng hạn như bể tràn nước mưa, được kết nối với hệ thống điều khiển và hệ thống bảo trì từ xa thông qua truy cập mạng di động dựa trên VPN (Mạng riêng ảo) an toàn bằng Telecontrol Server Basic, đảm bảo rằng không có sự gián đoạn hệ thống ở đây. Tất cả các hoạt động có thể được theo dõi và kiểm soát SIMATIC WinCC Unified, bao gồm thông qua một máy tính bảng di động. Truy cập từ xa chỉ yêu cầu trình duyệt web, vì vậy giải pháp không cần bảo trì và các tính năng an ninh mạng tích hợp đảm bảo truy cập từ xa an toàn, điều này rất cần thiết cho bất kỳ hệ thống cơ sở hạ tầng quan trọng nào.

Một người đàn ông trung niên nhìn vào một chiếc máy tính bảng.
Nhà máy xử lý nước thải Estenfeld Prosselsheim Phân tích hành vi của nhà máy

Hiện đại hóa liền mạch chỉ trong một ngày

Siemens đã thiết kế giải pháp cho Prosselsheim để phục vụ như một loại bản thiết kế cho các nhà máy xử lý nước thải nhỏ khác. Các thành phần được tiêu chuẩn hóa và hài hòa hỗ trợ hiện đại hóa dễ dàng các hệ thống điều khiển và tự động hóa, một lời hứa mà Siemens đã có thể thực hiện đầy đủ ở Prosselsheim, như Scholl nhớ lại: “Đệm nước trong vài ngày không phải là một lựa chọn cho nhà máy của chúng tôi, vì vậy việc hiện đại hóa phải diễn ra trong quá trình vận hành đang diễn ra.” Và đây chính xác là cách sự thay đổi đã xảy ra: “Chỉ trong một ngày, phi hành đoàn đã lấy chiếc tủ cũ ra, lắp cái mới và kết nối hệ thống, và vào buổi tối cùng ngày, nhà máy đã hoạt động. Cởi mũ ra!”

Chuyển tiếp suôn sẻ

Việc chuyển từ hệ thống cũ sang hệ thống mới cũng suôn sẻ đối với Scholl. Tất cả các hành động của nhà điều hành trông giống nhau trên PC, bảng điều hành cục bộ hoặc thiết bị di động, làm cho hệ thống rất trực quan: “Nó thực sự rất dễ dàng để làm việc trong hệ thống và, ví dụ, điều chỉnh các điểm đặt,” Scholl nói. “Tôi đăng nhập, nhấp một lần và biết mình phải làm gì. Không cần khóa đào tạo.” Giải pháp trực quan đòi hỏi nỗ lực đào tạo tối thiểu, vì vậy các đồng nghiệp có thể dễ dàng điền vào Scholl khi cần thiết. Annika Schultheiß, một kỹ thuật viên xử lý nước tại SüdWasser, xác nhận điều này. Cô hỗ trợ nhân viên nhà máy xử lý nước thải, bao gồm cả Scholl, tối ưu hóa tại chỗ và cũng thích làm việc với SIMATIC WinCC Unified: “Ví dụ, tôi có thể dễ dàng theo dõi hành vi của hệ thống bằng cách sử dụng chế độ xem xu hướng - những sửa đổi chúng tôi đã thực hiện, những thay đổi trong nhà máy, kết quả.”

Vận hành di động nhà máy xử lý nước thải Estenfeld Prosselsheim
Bể nhà máy xử lý nước thải Estenfeld Prosselsheim

Tính minh bạch hỗ trợ tối ưu hóa quy trình

Và kết quả của dự án hiện đại hóa đã rất ấn tượng: Chỉ riêng việc thay thế các đơn vị xử lý cũ đã tiết kiệm khoảng 500 kWh điện cho đô thị mỗi ngày. “Điều đó đã khiến tôi nhận được lời khen ngợi từ thị trưởng,” Scholl nói với một nụ cười. Tất cả dữ liệu tiêu thụ năng lượng được ghi lại bởi các thiết bị SENTRON PAC và truyền đến hệ thống điều khiển. Sự minh bạch được cải thiện với hệ thống điều khiển mới sẽ giúp Scholl và Schultheiß trong việc tối ưu hóa quy trình trong tương lai: “Chúng tôi đang làm việc để cải thiện hơn nữa hiệu suất điều trị và hiệu quả năng lượng,” kỹ thuật viên nói.

Thông báo và cảnh báo tự động

Nếu một cái gì đó không hoạt động như kế hoạch trong nhà máy, Scholl sẽ tự động được thông báo qua tin nhắn văn bản. Ngay sau đó, thông báo này sẽ được bổ sung bởi Ứng dụng Alarm Control Center từ Nhà máy Alarm IT Factory đối tác giải pháp Siemens. Ứng dụng gửi thông báo có liên quan, trạng thái tin nhắn và tính khả dụng của nhóm cho người nhận được chỉ định. Một tính năng tiện dụng khác: cảnh báo ban đêm có mức độ ưu tiên cao kích hoạt nhạc chuông điện thoại di động được lặp lại cho đến khi tin nhắn được xác nhận.

Hệ thống kiểm soát nhà máy xử lý nước thải Estenfeld Prosselsheim

Báo cáo theo quy định chỉ với một cú nhấp chuột

Kết hợp hệ thống điều khiển với WinCC Add-on PHÂN TÍCH PM cũng thay thế nhật ký hoạt động dựa trên giấy được duy trì chăm chỉ. Tất cả dữ liệu được ghi lại bằng kỹ thuật số, vì vậy Scholl có thể theo dõi và phân tích dữ liệu từ các nguồn khác nhau, bao gồm cả kết quả của các đầu dò và đo lường thủ công. Một tính năng giúp giảm khối lượng công việc đáng kể là tạo các báo cáo bắt buộc cho DWA (Hiệp hội Nước, Nước thải và Chất thải Đức) và truyền qua giao diện DaBay. Scholl đặc biệt biết ơn về tính năng này: “Trước đây, chúng tôi đã ghi lại các giá trị quy trình trong nhật ký của mình và phải biên dịch và phân tích các giá trị này theo cách thủ công, mất hai hoặc ba ngày. Và, tất nhiên, lỗi tính toán và sai lầm đã xảy ra.” Bây giờ, báo cáo tuân thủ DWA chỉ mất bốn hoặc năm giờ: Tất cả dữ liệu được biên dịch trong mẫu thích hợp với một cú nhấp chuột. Điều duy nhất còn lại cần làm là kiểm tra báo cáo và gửi nó cho cơ quan cấp nước.

Nâng cao hiểu biết về quá trình điều trị

Đối với Werner, lợi ích của hệ thống điều khiển mới vượt ra ngoài việc cải thiện hoạt động hàng ngày và hiệu quả của nhà máy; hệ thống cũng cho phép người vận hành truy cập tốt hơn vào nhà máy và dữ liệu từ nhà máy mà không yêu cầu các cảm biến đắt tiền. “Bạn có thể làm nhiều hơn với dữ liệu bạn có. Điều đó cho phép bạn kiểm soát tốt hơn quá trình điều trị. Điều đó mang lại cho người vận hành sự tự tin để thử nghiệm các chiến lược mới - và do đó, hệ thống kiểm soát mới dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về toàn bộ quy trình xử lý. Việc tích hợp trạm nâng cũng chắc chắn sẽ góp phần cải thiện sự hiểu biết này. Lời kêu gọi đấu thầu để nâng cấp các trạm từ xa còn lại đã được chuẩn bị, Werner nói, “Và sẽ thật tuyệt nếu Siemens cũng đảm bảo những hợp đồng đó.”

Nó thực sự rất dễ dàng để làm việc trong hệ thống và, ví dụ, điều chỉnh các điểm đặt. Tôi đăng nhập, nhấp một lần và biết mình phải làm gì. Không cần khóa đào tạo.
Elmar Scholl, Thành phố Prosselsheim
Tôi có thể dễ dàng theo dõi hành vi của hệ thống bằng cách sử dụng chế độ xem xu hướng - những sửa đổi chúng tôi đã thực hiện, những thay đổi trong nhà máy, kết quả.
Annika Schultheiss, Kỹ thuật viên xử lý nước, South Dwasser
Trước đây phải mất hai hoặc ba ngày để tạo các báo cáo quy định theo cách thủ công. Bây giờ nó là một quá trình kỹ thuật số hoàn toàn, không có lỗi, hoàn thành chỉ trong vài giờ.
Elmar Scholl, Thành phố Prosselsheim
Bạn có thể làm nhiều hơn với dữ liệu bạn có. Điều này dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về toàn bộ quá trình điều trị.
Michael Werner, Kỹ sư, South Dwasser

Bản thiết kế cho các nhà máy nước thải nhỏ

Siemens hỗ trợ hiện đại hóa và tự động hóa các nhà máy xử lý nước thải nhỏ như cơ sở Prosselsheim với gói phần cứng và phần mềm toàn diện chứa tất cả các thành phần cần thiết để vận hành nhà máy minh bạch: SIMATIC WinCC Unified là hệ thống điều khiển và là cấp độ hoạt động thứ hai thông qua bảng điều khiển, bộ điều khiển SIMATIC để tự động hóa nhà máy, hệ thống giám sát năng lượng SENTRON PAC, điều khiển từ xa và WinCC PM-ANALYZE Add-on để phân tích dữ liệu và báo cáo tuân thủ DWA. Gói có thể dễ dàng được điều chỉnh theo các yêu cầu cụ thể và được thiết kế hoàn toàn trong TIA Portal. Để đơn giản hóa hơn nữa kỹ thuật dự án, Siemens cung cấp cho người dùng một ví dụ ứng dụng miễn phí. Do đó, người vận hành nhà máy và nhà tích hợp hệ thống được hưởng lợi từ một giải pháp toàn diện với tỷ lệ giá cả hiệu suất tuyệt vời.

Tự động hóa các nhà máy nước thải với WinCC Unified
Ví dụ ứng dụng nhà máy xử lý nước thải Estenfeld Prosselsheim