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.
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)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
.DXFđể đưa vào hồ sơ thiết kế.
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.
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.