Phần mềm desktop · Windows · Xử lý nước thải

Phần mềm cân bằng vật chất và năng lượng cho nhà máy xử lý nước thải

Bộ hai phần mềm Cân bằng vật chất (CBVC) và Cân bằng năng lượng (CBNL) do Viện Tin học Xây dựng phát triển cùng Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường (IESE), Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, thuộc đề tài khoa học công nghệ mã số TNMT.2023.05.06. Bạn vẽ dây chuyền công nghệ, nhập chất lượng nước thải đầu vào, phần mềm tính lần lượt từng công trình rồi vẽ sơ đồ cân bằng theo từng thông số và dòng năng lượng của cả nhà máy.

2 Phân hệ: vật chất, năng lượng
7 Thông số Q, TSS, BOD, COD, NH₄-N, T-N, T-P
3 Vai trò người dùng
1.0.0 Phiên bản
Phần mềm làm được gì

Từ dây chuyền công nghệ tới sơ đồ cân bằng của từng thông số

Bạn kéo các công trình đơn vị (Unit Process) từ thư viện vào sơ đồ, nối dòng chảy giữa chúng và nhập lưu lượng, nồng độ ô nhiễm đầu vào. Phần mềm chạy tính toán theo dòng chảy, cho kết quả của từng công trình và vẽ lại sơ đồ với độ dày đường nối thể hiện tải lượng.

  • Vẽ dây chuyền xử lý nước thải và bùn cặn bằng kéo thả, nối đầu ra – đầu vào giữa các công trình
  • Tính cân bằng vật chất theo lưu lượng, TSS, BOD, COD, NH₄-N, T-N, T-P; xem sơ đồ theo từng thông số
  • Tính kích thước công trình, gợi ý thiết bị đi kèm và cảnh báo khi công trình chưa có thiết bị
  • Nhập kết quả cân bằng vật chất sang phân hệ năng lượng, vẽ sơ đồ Sankey năng lượng tiêu thụ và sinh ra
  • Quản lý thư viện công trình, thiết bị, thuộc tính đầu vào – đầu ra; tham chiếu giới hạn xả thải QCVN
  • Xuất hình JPG theo thông số, Excel theo công trình, thuyết minh Word và sơ đồ AutoCAD (DXF)
Sơ đồ cân bằng vật chất theo BOD5: độ dày đường nối thể hiện tải lượng đi qua từng công trình.
Phạm vi

Hai phân hệ dùng chung một dự án

Phân hệ năng lượng đọc trực tiếp kết quả của phân hệ vật chất, nên bạn chỉ vẽ dây chuyền và nhập số liệu một lần.

  • Cân bằng vật chất (CBVC)

    Vẽ dây chuyền, nhập số liệu đầu vào, chọn mục đích tính: thiết kế bể, cân bằng vật chất hoặc cân bằng năng lượng; chạy tính theo dòng chảy.

  • Cân bằng năng lượng (CBNL)

    Nhập dữ liệu từ CBVC, kiểm tra và ánh xạ sang thiết bị năng lượng, dựng sơ đồ Sankey giữa các công trình.

  • Thư viện công trình, thiết bị

    Thêm Unit Process mới, ảnh đại diện, thiết bị kết nối, khai báo thuộc tính đầu vào và đầu ra cho từng công trình.

  • Tài khoản và phân quyền

    Ba vai trò: quản trị (Admin), cán bộ kiểm duyệt (Reviewer), kỹ sư (Engineer); theo dõi ngày đăng ký và thời hạn sử dụng.

Sơ đồ Sankey trong phân hệ CBNL: dòng năng lượng tiêu thụ được tách tới từng công trình và thiết bị.
Cơ sở khoa học và kỹ thuật

Phương pháp tính và kiến trúc phần mềm

Công thức tính các công trình xử lý sơ bộ, cục bộ, bậc I, xử lý sinh học và xử lý bùn do các chuyên gia của IESE xây dựng và kiểm chứng. Giá trị mặc định của thông số chọn theo nước thải sinh hoạt đô thị; bạn sửa được trong form nhập.

Thành phần Nội dung
Cân bằng vật chất Q, TSS, BOD, COD, NH₄-N, T-N, T-P tính lần lượt qua từng công trình theo dòng chảy
Cân bằng năng lượng Năng lượng tiêu thụ và năng lượng sinh ra của hệ thống, thể hiện bằng sơ đồ Sankey
Mô hình tham chiếu Các mô hình bùn hoạt tính ASM1, ASM2/ASM2d, ASM3 và mô hình phân hủy kỵ khí ADM1 của IWA
Giới hạn xả thải Bảng tra theo QCVN về nước thải, dùng để kiểm tra chất lượng nước sau xử lý

Phần mềm viết bằng C# trên Windows Forms, dùng thư viện GoDiagram để dựng sơ đồ kéo thả. Tài khoản và thư viện thiết bị lưu trên cơ sở dữ liệu MySQL; mỗi dự án lưu thành tệp JSON trên máy, nên bạn chia sẻ dự án cho đồng nghiệp qua Zalo hoặc Google Drive được.

Kiến trúc năm lớp: giao diện, dịch vụ ứng dụng, xử lý dữ liệu, truy cập dữ liệu và hạ tầng.

Kết quả nghiên cứu được trình bày trong bài báo “Development of wastewater treatment plant simulation software” gửi tạp chí Water and Environment Journal năm 2025.

Quy trình

Tính cân bằng vật chất và năng lượng một nhà máy, từng bước

1. Cài đặt và đăng nhập

  • Chạy Setup.exe, bấm Next, chọn thư mục cài đặt bằng Browse, bấm Install rồi Finish.
  • Mở phần mềm từ biểu tượng CBVC 1.0.0 trên màn hình, bấm Bắt đầu.
  • Chưa có tài khoản thì nhập tên đăng nhập, số điện thoại, email và bấm Register; có rồi thì đăng nhập.
Màn hình khởi động của phân hệ Cân bằng vật chất.

2. Tạo hoặc mở dự án

Tại màn hình chính, bấm Tạo mới dự án, điền thông tin dự án, chọn thư mục lưu rồi bấm Tạo dự án. Mở dự án có sẵn (kể cả dự án đồng nghiệp gửi qua Zalo, Drive) bằng nút mở dự án bên trái, chọn thư mục và bấm Select Folder. Màn hình chính có sẵn các dây chuyền mẫu để bắt đầu nhanh.

Màn hình chính: dự án gần đây và các phương án dây chuyền mẫu.

3. Vẽ dây chuyền công nghệ

  • Kéo các Unit Process từ thư viện bên trái vào vùng vẽ.
  • Nối đầu ra của công trình trước với đầu vào của công trình sau để tạo dòng chảy.
  • Mở Gợi ý thiết bị để chọn thiết bị đi kèm; công trình chưa có thiết bị sẽ được cảnh báo.
Kéo Unit Process vào sơ đồ và nối đầu vào – đầu ra giữa các công trình.

4. Bổ sung thư viện khi cần

Vào giao diện quản lý thiết bị, chọn thêm Unit Process mới, nhập tên công trình, chọn ảnh đại diện và các thiết bị kết nối. Chọn một Unit Process, bấm thêm thuộc tính, nhập thông tin rồi bấm Lưu.

Thư viện công trình: khai báo thuộc tính đầu vào, đầu ra và công thức tính.

5. Nhập số liệu và chọn mục đích tính

Mở form nhập, điền lưu lượng nước thải và nồng độ các thông số ô nhiễm, bấm Lưu. Chọn công nghệ xử lý (hóa học, sinh học…) và mục đích: tính toán thiết kế bể, cân bằng vật chất hoặc cân bằng năng lượng.

6. Chạy tính toán và xem sơ đồ cân bằng

Bấm chạy tính toán. Phần mềm tính lần lượt từng công trình theo dòng chảy, ghi kết quả vào bảng bên dưới sơ đồ. Chọn thông số cần xem (BOD, COD, TSS, N, P…) để vẽ lại sơ đồ cân bằng vật chất theo thông số đó.

Sau khi chạy tính: sơ đồ theo thông số đã chọn và bảng kết quả từng công trình.

7. Xuất kết quả

  • Bấm Xuất báo cáo trên thanh công cụ, chọn Word (thuyết minh) hoặc Excel (bảng dữ liệu), đặt tên tệp và bấm Lưu.
  • Xuất hình sơ đồ theo từng thông số ra JPG.
  • Xuất sơ đồ công trình sang AutoCAD dưới dạng .DXF để đưa vào hồ sơ thiết kế.
Menu xuất: Excel, Word, DXF.
Sơ đồ cân bằng vật chất mở trong AutoCAD sau khi xuất DXF.

8. Chuyển sang cân bằng năng lượng

Mở phân hệ CBNL, tạo dự án rồi chọn nhập kết quả từ phần mềm cân bằng vật chất. Phần mềm kiểm tra dữ liệu và ánh xạ sang thiết bị năng lượng. Sắp xếp các Unit Process trên sơ đồ, dựng kết nối Sankey giữa các công trình, tùy chỉnh thông số hiển thị rồi xuất JPG, Excel hoặc DXF như ở bước 7.

Phân hệ CBNL dựng sơ đồ Sankey từ dữ liệu nhập từ CBVC.
Thông tin phần mềm

Đơn vị phát triển và bản quyền

Tên
Phần mềm tính toán xử lý nước thải, cân bằng vật chất (CBVC) và Phần mềm xử lý nước thải, cân bằng năng lượng (CBNL)
Phiên bản
1.0.0
Phát triển
Viện Tin học Xây dựng (IIC) và Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường (IESE), Trường Đại học Xây dựng Hà Nội; Công ty TNHH Phần mềm HICAS
Khách hàng
Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường (IESE), thuộc đề tài “Nghiên cứu xây dựng bộ công cụ hỗ trợ cho việc đánh giá, lựa chọn công nghệ xử lý, tái sử dụng nước thải và bùn cặn từ các nhà máy xử lý nước thải tập trung của các đô thị và khu công nghiệp”, mã số TNMT.2023.05.06
Bản quyền
Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường (IESE), Viện Tin học Xây dựng (IIC), Công ty TNHH Phần mềm HICAS
Nền tảng
Windows 10/11, .NET Windows Forms, C#, GoDiagram, MySQL
Dữ liệu vào, ra
Dự án JSON, Excel, Word, JPG, DXF (AutoCAD)

Cần một phần mềm tính toán cho đề tài, dự án của đơn vị?

SDC nhận phát triển phần mềm theo đơn đặt hàng — từ plugin nhỏ cho tới phần mềm tính toán chuyên ngành làm cùng nhà khoa học của đối tác, kèm bộ hồ sơ nghiệm thu đầy đủ.