Tính toán thiết kế hệ thống thu gom, trung chuyển, vận chuyển

Chương 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU GOM, TRUNG CHUYỂN, VẬN CHUYỂN 5.1 HỆ THỐNG THU GOM CHẤT THẢI RẮN TỪ NGUỒN PHÁT SINH HỘ GIA ĐÌNH 5.1.1 Hình Thức Thu Gom Ở nước ta, khu dân cư chưa được qui hoạch một cách đồng bộ, các khu phố rất khác nhau giữa các quận trong cùng thành phố và giữa các cụm dân cư trong cùng một quận. Ở khu vực quận Bình Thạnh vừa có đường giao thông lớn vừa có đường hẻm, có đoạn thuộc đường 1 chiều và có đoạn thuộc đường 2 chiều. Do đó, hoạt động thu gom CTR từ các hộ gia đình sẽ khác nhau tùy theo từng địa bàn và các địa điểm giao thông của khu vực. Đối với các tuyến đường giao thông lớn Trên các tuyến đường giao thông lớn, mật độ xe đông, lưu thông một chiều hay hai chiều, hình thức thuận tiện nhất là thu gom CTR một bên lề đường và lần lượt từ nhà này đến nhà kia. Công nhân thu gom sẽ đẩy xe thu gom rỗng từ nơi tập trung đến hộ gia đình đầu tiên của tuyến thu gom, lấy CTR, sau đó đẩy xe sang hộ gia đình kế tiếp cho đến khi xe đầy, sau đó đẩy xe đầy đến điểm hẹn. Thực hiện chuyến tiếp theo. Hình 5.1 Hệ thống thu gom CTR từ hộ gia đình: thu gom một bên đường. Đối với các tuyến đường giao thông nhỏ Những tuyến đường giao thông nhỏ hay đường hẻm, hình thức thu gom thuận tiện nhất là lấy rác ở hai bên nhà đối diện và lần lượt qua các cặp nhà cùng tuyến đường. Hình 5.2 Hệ thống thu gom CTR từ hộ gia đình: thu gom hai bên đường. Rác sẽ được công nhân thu gom bằng thùng đẩy tay 660L và đẩy về các điểm hẹn. Mỗi ngày thu gom 2 ca, mỗi ca làm việc 8h. Ca 2 sẽ sử dụng lại thùng của ca 1 để thu gom. Thời gian thu gom như sau: - Ca 1 từ 6h - 14h. - Ca 2 từ 14h30 - 22h30. Lựa chọn phương tiện thu gom Việc lựa chọn phương tiện thu gom hợp lý sẽ ảnh hưởng đến quá trình thu gom, số lượng phương tiện và công nhân thu gom. Từ các loại phương tiện thu gom hiện có ta có thể so sánh và lựa chọn phương tiện thu gom thích hợp. Xe ba gác đạp 1 m3 Ưu điểm: thể tích chứa rác lớn, có thể di chuyển nhanh khi chạy xe rỗng hoặc chứa ít trong xe. Nhược điểm: diện tích xe lớn nên khó di chuyển và cản trở giao thông, cần phải có hai người cùng làm việc một xe. Xe gắn máy lôi 1 m3 Ưu điểm: diện tích chứa rác lớn, di chuyển nhanh hơn tất cả các loại xe hiện có, người thu gom không mất nhiều sức để đẩy xe, không cần nhiều công nhân chỉ cần một người quản lý một xe. Nhược điểm: diện tích xe lớn gây ách tách giao thông, vi phạm luật giao thông cấm các hành vi xe gắn máy lôi kéo, tốn nhiên liệu, chi phí đầu tư cao. Xe đẩy tay cải tiến (660 lít) Loại thùng này đã khắc phục được tất cả những nhược điểm của các phương tiện trên, có thể dễ dàng trong công đoạn đưa rác lên xe ép rác, giá cả đầu tư không quá cao phù hợp với tình hình kinh tế nước ta hiện nay, chỉ cần một người quản lý xe. 5.1.2 Tính Toán Hệ Thống Thu Gom Rác Hộ Gia Đình Rác hộ gia đình sẽ được thu gom bằng xe đẩy tay 660L và đưa về các điểm hẹn. Sau đó được thu gom bằng xe ép rác chuyển về trạm trung chuyển. Hình thức lấy rác một bên lề đường. Khối lượng rác được thu gom Lượng rác được thu gom trong một ngày ở các năm của quận Bình Thạnh được xác định bằng công thức: mi= Trong đó: mi: lượng rác thu gom ở năm thứ i (kg/ngđ). : tổng số hộ cần thu gom rác ở năm thứ i. n: số người trong hộ, n = 5 người/hộ. r: tốc độ phát sinh rác, giả sử tốc độ phát sinh rác qua các năm không thay đổi, r = 0,5 kg/ng.ngđ. Mỗi công nhân làm việc 8 tiếng 1 ngày. Bảng 5.1 Thống kê lượng rác cần thu gom ở các năm Năm Dân số (người) Số hộ (hộ) Số người trong một hộ Tốc độ phát sinh rác (kg/ng.ngđ) Lượng rác (kg/ngày) 2009 477517 95503 5 0,5 238760 2010 485635 97127 5 0,5 242820 2011 493891 98778 5 0,5 246950 2012 502287 100457 5 0,5 251140 2013 510826 102165 5 0,5 255410 2014 519510 103902 5 0,5 259760 2015 528342 105668 5 0,5 264170 2016 537323 107465 5 0,5 268660 2017 546458 109292 5 0,5 273230 2018 555748 111150 5 0,5 277870 2019 565195 113039 5 0,5 282600 2020 574804 114961 5 0,5 287400 2021 584575 116915 5 0,5 292290 2022 594513 118903 5 0,5 297260 2023 604620 120924 5 0,5 302310 2024 614898 122980 5 0,5 307450 2025 625352 125070 5 0,5 312680 2026 635983 127197 5 0,5 317990 2027 646794 129359 5 0,5 323400 2028 657790 131558 5 0,5 328900 2029 668972 133794 5 0,5 334490 2030 680345 136069 5 0,5 340170 Số hộ cần phải thu gom của một chuyến thu gom Khối lượng rác chứa trong một thùng hay khối lượng rác thu được trong một chuyến: mthùng= V D Trong đó: V: Thể tích thùng chứa, V = 0,66 m3/thùng. D: Khối lượng riêng của hỗn hợp rác, D = M/V = 100/0,51 = 196,08 (kg/m3). Vậy mthùng = 0,66 196,08 = 129,4 (kg/thùng) Tổng số chuyến thu gom mỗi ngày (tính cho năm 2009): = = = 1845 (chuyến/ngày) Số hộ được thu gom trong một chuyến (năm 2009): N= 52 (hộ) Thời gian cần thiết cho một chuyến thu gom TSCS = T1 + T2 +T3 Trong đó: T1: Thời gian lấy và đổ rác, h/chuyến. T2: Thời gian tại điểm hen, h/chuyến. T3: Thời gian vận chuyển, h/chuyến. Thời gian lấy và đổ rác: T1 = Trong đó: n: số hộ được thu gom trong một chuyến, n = 52 hộ. TLR-HGD: thời gian lấy rác ở mỗi hộ, TLR-HGD = 0,5 phút/chuyến. TLR-ĐX: thời gian di chuyển xe đẩy rác giữa 2 hộ, TLR-ĐX = 0,5 phút/chuyến. Vậy T1 = 5251,5 (phút/chuyến) = 0,86 h/chuyến Thời gian tại điểm hẹn: T2 = thời gian chờ + thời gian đổ rác Gỉa sử T2 = 10 phút = 0,17 h/chuyến. Thời gian vận chuyển rác : T3 = h1+ h2 Trong đó: h1: thời gian xe đẩy đi từ điểm thu rác cuối đến điểm hẹn. h2: thời gian xe đi từ trạm trung chuyển đến tuyến thu gom mới. Gỉa sử quãng đường từ vị trí lấy rác cuối cùng đến điểm hẹn là 2 km và quãng đường từ trạm trung chuyển đến tuyến thu gom mới là 1 km. Vận tốc xe đẩy rác với dung tích 660 lít khi xe đầy là 4 km/h, khi xe rỗng là 5 km/h. Vậy T3 = 2/4+1/5 = 0,7 (h/chuyến) è TSCS = 0,86 + 0,17 +0,7 = 1,73 (h/chuyến) Số chuyến thu gom, số thùng và số công nhân cần thiết cho một ngày. Số chuyến trong một ca làm việc của một công nhân: NCH = Trong đó: H: Thời gian một ngày làm việc của công nhân, H = 8 h/ngày. W: Hệ số tính đến thời gian không làm vận chuyển, W = 0,05. t1: Thời gian từ trạm xe đến vị trí lấy rác đầu tiên, h. t2: Thời gian từ TTC về trạm xe, h. è (h) Vậy NCH = = 4 (chuyến) Số thùng 660 L cần phải đầu tư và số công nhân cần thiết trong 1 chuyến là: 1845 (chuyến/ngày) : 4 (chuyến/ngày.thùng) = 461 (thùng)= 461 (công nhân) Số công nhân cần thiết cho một ngày (1 tuần công nhân làm việc 6 ngày): (461 × 7 ngày)/6 ngày = 538 (công nhân/ngày) Tính tương tự cho các năm khác. Bảng 5.2 Thống kê số thùng và số công nhân cần đầu tư cho quận Bình Thạnh Năm Dân số (người) Lượng rác/ngày (kg/ngày) Chuyến/ ngày Số thùng cần thiết Số thùng đầu tư Số công nhân cần thiết Số công nhân đầu tư 2009 477517 238760 1845 461 461 538 538 2010 485635 242820 1877 469 8 547 9 2011 493891 246950 1908 477 8 557 9 2012 502287 251140 1941 485 8 566 9 2013 510826 255410 1974 493 470 576 10 2014 519510 259760 2007 502 16 585 10 2015 528342 264170 2041 510 16 595 10 2016 537323 268660 2076 519 17 606 10 2017 546458 273230 2112 528 478 616 10 2018 555748 277870 2147 537 25 626 10 2019 565195 282600 2184 546 26 637 11 2020 574804 287400 2221 555 26 648 11 2021 584575 292290 2259 565 488 659 11 2022 594513 297260 2297 574 35 670 11 2023 604620 302310 2336 584 35 681 11 2024 614898 307450 2376 594 36 693 12 2025 625352 312680 2416 604 498 705 12 2026 635983 317990 2457 614 45 717 12 2027 646794 323400 2499 625 46 729 32 2028 657790 328900 2542 635 47 741 3 2029 668972 334490 2585 646 509 754 2 2030 680345 340170 2629 657 56 767 13 Xác Định Vị Trí, Số Lượng Điểm Hẹn Phục Vụ Vận Chuyển Rác Từ Hộ Gia Đình Điểm hẹn được xác định dựa vào các yếu tố sau: - Không ảnh hưởng đến giao thông, hoạt động của dân cư xung quanh điểm hẹn và mỹ quan đô thị. - Nằm trên đường chính, thuận tiện cho xe vận chuyển cũng như công nhân thu gom. - Đảm bảo tiếp nhận luợng rác đến năm 2030. - Rác từ hộ gia đình sau khi đựơc thu gom sẽ tập trung về các điểm hẹn. Lựa chọn phương tiện vận chuyển HINO FC3JEUA 9 m3 HINO FG1JJUB 14m3 MITSUBISHI CANTER 5,3m3 ISUZU NKR55E 4m3 MITSUBISHI CANTER 6,3m3 Hình 5.3 Các loại xe ép rác. Bảng 5.3 Một số thông tin về các loại xe ép Loại xe Trọng lượng không tải (kg) Trọng lượng đầy tải (kg) Tỷ lệ nén ép Lượng rác trong xe (kg) Giá tiền (USD) HINO FC3JEUA 9 m3 5.205 10.400 1,5 5.195 41.910 HINO FG1JJUB 14m3 7.905 15.100 1,5 7.195 54.700 ISUZU NKR55E 4m3 4.520 8.850 1,5 4.330 30.100 MITSUBISHI CANTER 5,3m3 3.670 6.300 1,5 2.630 31.600 MITSUBISHI CANTER 6,3m3 3.370 6.300 1,2 2.930 29.800 Nguồn: Công Ty SAMCO, 2004. Việc tính toán các thông số cần thiết để lựa chọn phương tiện vận chuyển tối ưu được tính điển hình cho xe ISUZU 4 m3, tương tự cho các loại xe còn lại. Lượng rác mà một xe ép 4 m3 có thể tiếp nhận được: Mxe = trọng lượng đầy tải (kg) – trọng lượng không tải (kg) = 8.850 – 4.520 = 4.330 (kg) Lượng CTR xe có thể ép được trong một chuyến = lượng CTR có trong xe × tỷ lệ nén ép = 4.330 (kg) × 1,5 = 6.495 (kg/chuyến) = 6,495 (tấn/chuyến) Tổng số chuyến xe cần thiết để vận chuyển hết CTR trong 1 ngày (Nc): = = 37 (chuyến/ngày) Giả sử chi phí bảo trì bảo dưỡng cho xe mỗi năm: 0,5% giá xe/năm, xe hoạt động được trong 10 năm và chi phí khấu hao mỗi năm = 10% giá xe, chi phí vận hành cho 1 chuyến là 20 USD. Từ đó tính được chi phí cần đầu tư cho mỗi loại xe từ đó chọn loại xe kinh tế nhất. Bảng 5.4 Chi phí đầu tư cho các loại xe Loại xe Lượng rác trong xe (kg) Tỷ lệ nén ép Lượng rác đưa vào xe (tấn) Số chuyến xe phải chở (Chuyến/ ngày) Chi phí bảo trì bảo dưỡng (USD/ năm) Chi phí vận hành (USD/ năm) Khấu hao(USD/ năm) Tổng chi phí cho mỗi xe (USD/ năm) Isuzu NKR55E 4m3 4.330 1,5 6,495 36 151 270.100 3.010 273.261 Hino FG1JJUB 14m3 7.195 1,5 10,794 22 274 160.600 5.470 165.744 Hino FC3JEUA 9 m3 5.195 1,5 7,792 30 210 219.000 4.191 223.401 Mitsubishi Canter 5,3m3 2.630 1,5 3,945 60 158 438.000 3.160 441.318 Mitsubishi Canter 6,3m3 2.930 1,2 3,516 67 149 489.100 2.980 492.229 Theo kết quả tính toán trong Bảng 5.4 trên, nếu so sánh về mặt kinh tế trong việc đầu tư xe ép rác, loại xe được lựa chọn để tính toán cho toàn bộ hệ thống thu gom rác thực phẩm là xe HINO FG1JJUB 14 m3. Khối lượng riêng nén ép trong xe ép rác HINO FG1JJUB 14 m3 được tính: (kg/m3) = 0,771 tấn/m3 Với: M: khối lượng rác xe ép chở (kg). V: thể tích xe (m3). x: tỷ số nén ép. Khối lượng rác chứa trong xe ép 14 m3: V f = 14 m3 0,771 tấn/m3 1 = 10,794 tấn = 10794 kg Trong đó: Thể tích xe V = 14 m3. Khối lượng riêng nén ép = 0,771 tấn/m3. Hệ số hữu ích của xe f = 1. Tổng số chuyến xe cần thiết để vận chuyển hết CTR trong 1 ngày (Nc); (chuyến/ngày) Tính số lượng xe ép dùng để thu gom tại các điểm hẹn cho năm 2009 Tổng số chuyến cần thu gom trong một ca: N = 22 (chuyến/ngày)/2 ca = 11 (chuyến/ca) Số thùng 660 lít mà xe tiếp nhận trong một chuyến: Nthung = = = 55 (thùng) Thời gian cần thiết cho một chuyến thu gom: TSCS = T1 + T2 + T3 Trong đó: T1: Thời gian lấy và đổ rác. T2: Thời gian từ vị trí lấy rác cuối cùng về TTC và trở lại vị trí lấy rác tuyến tiếp theo. T3: Thời gian đổ rác tại khu xử lý, T3 = 15 phút = 0,25 giờ/chuyến. Thời gian lấy và đổ rác : T1 = (Ct × t’) + [(Np -1) × t’’] Trong đó: t’: thời gian cần thiết để đổ thùng 660 lít lên xe ép, t1 = 1 phút = 0,016 giờ. Ct: số thùng đổ được trong một chuyến, Ct = 55 thùng. Np: số điểm hẹn lấy được trong một chuyến thu gom. t’’: thời gian vận chuyển giữa hai điểm lấy rác. t’’ = S2 : V1 = 600 (m) : 20 (km/h)= 0,03 (giờ). S2: Khoảng cách trung bình giữa các điểm hẹn: S2 = 600 m. V1: Vận tốc trung bình của xe ép chạy trên đường nội thành: V1 = 20 km/h. è T1 = (55x0,016) + [(55-1) × 0,03] = 2,5 (giờ/chuyến) Thời gian từ vị trí lấy rác cuối cùng về TTC và trở lại vị trí lấy rác tuyến tiếp theo: Trong đó: S1: Khoảng cách trung bình từ điểm hẹn cuối đến TTC: S1 = 10 km. V2: Vận tốc trung bình của xe ép khi chạy ở nội thành: V2 = 20 km/h. S3: Khoảng cách trung bình từ nơi để xe đến điểm hẹn đầu: S1 = 1 km. è T2 = 10/20 + 1/20 = 0,55 (h/chuyến) Vậy thời gian cần thiết cho một chuyến thu gom: TSCS = T1 + T2 + T3 = 2,5 + 0,55 + 0,25 = 3,3 (h/chuyến) Số lần xe quay vòng trong ngày: Trong đó: H: thời gian làm việc theo quy đình trong ngày, H = 8 giờ. W: hệ số tính đến thời gian không vận chuyển, W = 0,05. TSCS: thời gian cần thiết cho một chuyến thu gom. t1: thời gian từ trạm để xe đến vị trí lấy rác đầu tiên, t1 = S1/V2 = 1/40 = 0,625 giờ. t2: thời gian từ TTC đến trạm cất xe, t2 = 0. è (chuyến/ngày) Số xe ép cần thiết = = 11 (xe) Mỗi xe thu gom gồm 1 tài xế và 1 phụ xe, thời gian làm việc của công nhân là 6 ngày/tuần. Số công nhân đội xe vận chuyển cần là: = 26 (người/ca) Khối lượng rác tại một điểm hẹn tính cho một chuyến vận chuyển: 12 (thùng/1 điểm/1lần) x 129,4 (kg/thùng) = 1552,8 (kg/điểm) Khối lượng rác mà xe ép tiếp nhận là 7195 kg. Số điểm hẹn mà một xe ép có thể lấy được: 7195 (kg)/1552,8 (kg/điểm) = 4 (điểm hẹn/chuyến) Như vậy đầu tư 11 xe 14 m3 thu gom CTR tại các điểm hẹn cho năm 2009. Tuy nhiên để dự phòng trong trường hợp xấu xảy ra như xe ép rác bị hư hay ngày lễ tết lượng CTR sẽ tăng gấp đôi nên sẽ đầu tư thêm 2 xe, tổng số xe ép 14 m3 là 13 xe. Thời gian sử dụng xe 10 năm. Tổng số điểm hẹn trong một ca = = 19 (điểm hẹn) Bảng 5.5 Thống kê số điểm hẹn tính đến năm 2030 STT Năm tính toán Khối lượng (tấn/ngày) Số chuyến xe ép rác thực hiện/ngày Số xe cần thiết Số xe cần đầu tư Số công nhân của xe ép rác Số điểm hẹn được bố trí 1 2009 238,76 22 11 11 26 19 2 2010 242,82 22 11 0 26 20 3 2011 246,95 23 11 0 27 20 4 2012 251,14 23 12 1 27 20 5 2013 255,41 24 12 0 28 21 6 2014 259,76 24 12 0 28 21 7 2015 264,17 24 12 0 29 21 8 2016 268,66 25 12 0 29 22 9 2017 273,23 25 13 1 30 22 10 2018 277,87 26 13 0 30 22 11 2019 282,60 26 13 0 31 23 12 2020 287,40 27 13 0 31 23 13 2021 292,29 27 14 1 32 24 14 2022 297,26 28 14 0 32 24 15 2023 302,31 28 14 0 33 24 16 2024 307,45 28 14 0 33 25 17 2025 312,68 29 14 0 34 25 18 2026 317,99 29 15 1 34 26 19 2027 323,40 30 15 0 35 26 20 2028 328,90 30 15 0 36 26 21 2029 334,49 31 15 0 36 27 22 2030 340,17 32 16 1 37 27 5.2 HỆ THỐNG THU GOM CHẤT THẢI RẮN TỪ CÁC NGUỒN PHÁT SINH TẬP TRUNG 5.2.1 Hình Thức Thu Gom Các nguồn phát sinh CTR tập trung là những nguồn có khối lượng CTR lớn. Những nguồn này thường ở khu thương mại, trường học, cơ quan, … Trong trường hợp này, xe thu gom cũng chính là xe vận chuyển. Từ trạm xe, xe vận chuyển sẽ đến nơi cần thu gom, chuyển rác lên đầy xe và chở thẳng đến bãi chôn lấp hoặc trạm xử lý. Hình thức thu gom này có thể trình bày ở sơ đồ sau: Nguồn phát sinh chất thải tập trung Xe rỗng Trạm xe Xe đầy Xe rỗng Bãi chôn lấp hay trạm xử lý Đến vị trí tiếp theo Hình 5.4 Sơ đồ thu gom. 5.2.2 Phương Tiện Thu Gom Phương tiện thu gom các nguồn phát sinh CTR tập trung là các xe vận chuyển. Đối với rác hỗn hợp phương tiện thu gom được sử dụng là xe ép rác các loại. Đối với rác còn lại (xà bần) phương tiện vận chuyển là các loại xe tải. 5.2.3 Tính Toán Hệ Thống Thu Gom Rác Từ Các Nguồn Tập Trung Rác trường học Như đã tính ở chương 2, khối lượng rác trường học sinh ra mỗi ngày là 19,10 tấn/ngày (tính cho năm 2009), rác trường học được thu gom bằng xe đẩy tay 660L một ngày 1 lần. Rác thu gom được mang về điểm hẹn (điểm hẹn trùng với điểm hẹn đã vạch tuyến ở hộ gia đình). Khối lượng riêng của rác đường phố là: 119,05 kg/m3. Khối lượng rác đường phố thu gom được trong một thùng hay trong 1 chuyến là: 0,66 m3/chuyến ´ 119,05 kg/m3 = 79 (kg/chuyến) Số chuyến thu gom 1 ngày là: 19100 (kg/ngày) : 79 (kg/chuyến) = 242 (chuyến/ngày) Số xe ép 5 tấn cần phải đầu tư là: 19,10 (tấn/ngày) : 5 (tấn/xe) ≈ 4 Vậy cần đầu tư 4 xe ép 5 tấn. Bảng 5.6 Thống kê đầu tư thu gom rác trường học ở quận Bình Thạnh qua các năm Năm Khối lượng rác (tấn/ngày) Số thùng cần Thùng đầu tư Xe ép/ca Xe ép đầu tư 2009 19,10 242 242 4 4 2010 19,43 246 4 4 0 2011 19,76 250 4 4 0 2012 20,09 254 4 4 0 2013 20,43 259 4 4 0 2014 20,78 263 246 4 0 2015 21,13 267 9 4 0 2016 21,49 272 9 4 0 2017 21,86 277 9 4 0 2018 22,23 281 9 4 0 2019 22,61 286 251 5 1 2020 22,99 291 13 5 0 2021 23,38 296 14 5 0 2022 23,78 301 14 5 0 2023 24,18 306 14 5 0 2024 24,60 311 256 5 0 2025 25,01 317 19 5 0 2026 25,44 322 19 5 0 2027 25,87 327 19 5 0 2028 26,31 333 20 5 0 2029 26,76 339 262 5 0 2030 27,21 344 24 5 0 Rác khu thương mại Như đã tính ở chương 2, khối lượng rác khu thương mại sinh ra mỗi ngày là 57,30 tấn/ngày (tính cho năm 2009), rác khu thương mại được thu gom bằng xe đẩy tay 660L một ngày 1 lần. Rác thu gom được mang về điểm hẹn (điểm hẹn trùng với điểm hẹn đã vạch tuyến ở hộ gia đình). Khối lượng riêng của rác đường phố là: 200 kg/m3. Khối lượng rác đường phố thu gom được trong một thùng hay trong 1 chuyến là: 0,66 m3/chuyến ´ 200 kg/m3 = 132 (kg/chuyến) Số chuyến thu gom 1 ngày là: 57300 (kg/ngày) : 132 (kg/chuyến) = 434 (chuyến/ngày) Số xe ép 7 tấn cần phải đầu tư là: 57,3 (tấn/ngày) : 7 (tấn/xe) ≈ 8 (xe) Vậy cần đầu tư 8 xe ép 7 tấn. Bảng 5.7 Thống kê đầu tư thu gom rác khu thương mại ở quận Bình Thạnh qua các năm Năm Khối lượng rác (tấn/ngày) Số thùng cần Thùng đầu tư Xe ép/ca Xe ép đầu tư 2009 57,30 434 434 8 8 2010 58,28 442 7 8 0 2011 59,27 449 8 8 0 2012 60,27 457 8 9 1 2013 61,30 464 8 9 0 2014 62,34 472 442 9 0 2015 63,40 480 15 9 0 2016 64,48 488 16 9 0 2017 65,57 497 16 9 0 2018 66,69 505 16 10 1 2019 67,82 514 451 10 0 2020 68,98 523 24 10 0 2021 70,15 531 25 10 0 2022 71,34 540 25 10 0 2023 72,55 550 25 10 0 2024 73,79 559 460 11 1 2025 75,04 568 34 11 0 2026 76,32 578 34 11 0 2027 77,62 588 35 11 0 2028 78,93 598 35 11 0 2029 80,28 608 470 11 0 2030 81,64 618 44 12 1 Rác từ các cơ quan Như đã tính ở chương 2, khối lượng rác từ các cơ quan sinh ra mỗi ngày là 28,65 tấn/ngày (tính cho năm 2009), rác từ các cơ quan được thu gom bằng xe đẩy tay 660L một ngày 1 lần. Rác thu gom được mang về điểm hẹn (điểm hẹn trùng với điểm hẹn đã vạch tuyến ở hộ gia đình). Khối lượng riêng của rác đường phố là: 119,05 kg/m3. Khối lượng rác đường phố thu gom được trong một thùng hay trong 1 chuyến là: 0,66 m3/chuyến ´ 119,05 kg/m3 = 79 (kg/chuyến) Số chuyến thu gom 1 ngày là: 28650 (kg/ngày) : 79 (kg/chuyến) = 363 (chuyến/ngày) Số xe ép 7 tấn cần phải đầu tư là: 28,65(tấn/ngày ) : 7 (tấn/xe) ≈ 4 (xe) Vậy cần đầu tư 4 xe ép 7 tấn. Bảng 5.8 Thống kê đầu tư thu gom rác từ các cơ quan ở quận Bình Thạnh qua các năm Năm Khối lượng rác (tấn/ngày) Số thùng cần Thùng đầu tư Xe ép/ca Xe ép đầu tư 2009 28,65 363 363 4 4 2010 29,14 369 6 4 0 2011 29,63 375 6 4 0 2012 30,14 382 6 4 0 2013 30,65 388 6 4 0 2014 31,17 395 369 4 0 2015 31,70 401 13 5 1 2016 32,24 408 13 5 0 2017 32,79 415 13 5 0 2018 33,34 422 13 5 0 2019 33,91 429 376 5 0 2020 34,49 437 20 5 0 2021 35,07 444 20 5 0 2022 35,67 452 21 5 0 2023 36,28 459 21 5 0 2024 36,89 467 384 5 0 2025 37,52 475 28 5 0 2026 38,16 483 28 5 0 2027 38,81 491 29 6 1 2028 39,47 500 29 6 0 2029 40,14 508 393 6 0 2030 40,82 517 37 6 0 Rác bệnh viện Tổng khối lượng rác thải sinh ra từ các bệnh viện của quận là 7160 kg/ngày (tính cho năm 2009). Rác sinh hoạt trong bệnh viện sẽ thu gom bằng xe đẩy tay 660L một ngày 1 lần được tập trung tại khu vực chứa rác thải của bệnh viện. Sau đó được vận chuyển về trạm trung chuyển. Chất thải nguy hại sẽ được thu gom và vận chuyển bằng hệ thống riêng biệt. Khối lượng riêng của rác sinh hoạt của bệnh viện là: 200 kg/m3 (giả định). Khối lượng rác bệnh viện thu gom được trong một thùng hay trong 1 chuyến là: 0,66 m3/chuyến ´ 200 kg/m3 = 132 (kg/chuyến) Số chuyến thu gom 1 ngày là: 7160 (kg/ngày) : 132 (kg/chuyến) = 54 (chuyến/ngày) Số xe ép 7 tấn cần phải đầu tư là: 7,160(tấn/ngày ) : 7 (tấn/xe) ≈ 1 (xe) Vậy cần đầu tư 1 xe ép 7 tấn. Bảng 5.9 Thống kê đầu tư thu gom rác từ các bệnh viện ở quận Bình Thạnh qua các năm Năm Khối lượng rác (tấn/ngày) Số thùng cần Thùng đầu tư Xe ép/ca Xe ép đầu tư 2009 7,16 54 54 1 1 2010 7,28 55 1 1 0 2011 7,41 56 1 1 0 2012 7,53 57 1 1 0 2013 7,66 58 1 1 0 2014 7,79 59 55 1 0 2015 7,93 60 2 1 0 2016 8,06 61 2 1 0 2017 8,20 62 2 1 0 2018 8,34 63 2 1 0 2019 8,48 64 56 1 0 2020 8,62 65 3 1 0 2021 8,77 66 3 1 0 2022 8,92 68 3 1 0 2023 9,07 69 3 1 0 2024 9,22 70 57 1 0 2025 9,38 71 4 1 0 2026 9,54 72 4 1 0 2027 9,70 73 4 1 0 2028 9,87 75 4 1 0 2029 10,03 76 59 1 0 2030 10,21 77 6 1 0 Bảng 5.10 Thống kê số xe ép cần đầu tư để thu gom hết rác từ các nguồn khác nhau ở tất cả các năm Năm Xe thu gom rác dân cư loại 7 tấn Xe thu rác trường học loại 5 tấn Xe thu rác bệnh viện loại 7 tấn Xe thu rác KTM loại 7 tấn Xe thu rác cơ quan loại 7 tấn 2009 11 4 1 8 4 2010 11 4 1 8 4 2011 11 4 1 8 4 2012 12 4 1 9 4 2013 12 4 1 9 4 2014 12 4 1 9 4 2015 12 4 1 9 5 2016 12 4 1 9 5 2017 13 4 1 9 5 2018 13 4 1 10 5 2019 13 5 1 10 5 2020 13 5 1 10 5 2021 14 5 1 10 5 2022 14 5 1 10 5 2023 14 5 1 10 5 2024 14 5 1 11 5 2025 14 5 1 11 5 2026 15 5 1 11 5 2027 15 5 1 11 6 2028 15 5 1 11 6 2029 15 5 1 11 6 2030 16 5 1 12 6 5.3 VẠCH TUYẾN THU GOM Nguyên Tắc Vạch Tuyến Thu Gom Các yếu tố cần xem xét khi chọn tuyến đường thu gom và vận chuyển bao gồm: - Vị trí, chu kỳ, thời gian lấy rác. - Tuyến lấy rác phải bắt đầu và kết thúc ở gần đường giao thông chính (dùng bản đồ địa hình để phân chia khu vực lấy rác). - Ở vùng đồi núi, cao nguyên, tuyến lấy rác phải bắt đầu từ trên cao xuống. - Vị trí lấy rác cuối cùng phải ở gần nơi điểm tập kết nhất. - Các nguồn phát sinh chất thải rắn tập trung phải được lấy trước. - Những nguồn phát sinh chất thải rắn có khối lượng ít phải được thu gom trong cùng chuyến hoặc cùng ngày lấy rác. - Ở khu vực dễ tắc nghẽn giao thông phải tổ chức lấy rác ngoài giờ cao điểm. Thông số vạch tuyến - Số điểm hẹn 20 điểm (năm 2012). - Bán kính phục vụ mỗi điễm hẹn là 600 m. 5.4 HỆ THỐNG TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN 5.4.1 Chức năng của trạm trung chuyển Theo quy hoạch tổng thể chung cho hệ thống quản lý chất thải rắn sinh hoạt đô thị của thành phố Hồ Chí Minh nói chung và quận Bình Thạnh nói riêng. Có thể nói rằng, lộ trình từ nơi thu gom chất thải rắn đến trạm xử lý có một khoảng cách khá xa so với qui định về khoảng cách vận chuyển đến nơi thải bỏ. Vì vậy, xây dựng trạm trung chuyển là điều cần thiết. Trạm trung chuyển quận Bình Thạnh thiết kế nhằm giải quyết vấn đề tồn đọng lại CTR thu gom trong ngày, giải quyết được đoạn đường vận chuyển quá xa góp phần giải quyết tốt vấn đề môi trường của khu vực. 5.4.2 Hạng mục công trình của trạm trung chuyển Trạm trung chuyển được xây dựng và thiết kế dựa trên nền tảng phục vụ cho việc phân loại CTR tại trạm trung chuyển do vậy tại khuôn viên trạm hình thành nên hai khu vực (sàn trung chuyển). Khu vực chứa rác hữu cơ, và khu vực chứa rác vô cơ. Đối với khu vực chứa rác hữu cơ, sau khi được phân loại thì vận chuyển đến nhà máy chế biến compost. Đối với khu vực chứa rác vô cơ, thì phân chia rác vô cơ có thể tái chế lại và rác không thể tái chế. Khuôn viên cụ thể của trạm bao gồm các công trình sau: - Nhà bảo vệ. - Khu vực văn phòng, mọi hoạt động của xí nghiệp đều được quản lý ở đây. - Khu vực cân xe vào. - Giữa khuôn viên là sàn trung chuyển. Bên phải là sàn trung chuyển chính bên trong có hệ thống ép CTR thủy lực dùng để ép chất thải có nguồn gốc hữu cơ, bên trái là sàn trung chuyển phụ là nơi tiếp nhận các loại chất thải có nguồn gốc vô cơ. - Nhà để xe chuyên dùng. - Nơi đặt container sau khi kết thúc công việc. - Đường giao thông để xe ra vào. - Vành đai cây xanh. Ngoài ra, khuôn viên còn có các công trình phụ trợ khác như: hệ thống thu, dẫn nước thải, rò rỉ sinh ra trong suốt quá trình hoạt động của trạm, hệ thống xử lý không khí tại các sàng tiếp nhận chất thải, hệ thống phun chế phẩm khử mùi, …. Trạm trung chuyển được thiết kế theo dạng trạm trung chuyển chất tải trực tiếp công suất trung bình có thiết bị nén ép chất thải. Theo thiết kế này, rác từ các điểm hẹn được đưa tới trạm trung chuyển qua cầu cân 1 để cân xác định khối lượng xe và rác đồng thời được nhân viên ở đây ghi nhận lại. Sau đó xe chở rác tới đổ rác xuống ở sàn phân loại tập trung và xe quay đầu ra đi qua cầu cân 2 để cân khối lượng xe không. Nhân viên ở trạm cân lấy khối lượng ban đầu trừ đi khối lượng lúc sau thì được khối lượng rác chở vào trạm trung chuyển và được các tài xế xe kí nhận trước khi rời khỏi trạm trung chuyển. Xe vận chuyển của trạm sẽ đầu tư hoàn toàn mới và đồng bộ, loại xe dùng để vận chuyển rác ra điểm thải bỏ là xe tải chuyên dụng được thiết kế tương thích với các loại container. 5.4.3 Tính toán công suất của trạm trung chuyển Chất thải rắn đô thị tập trung ở trạm trung chuyển bao gồm: - Rác từ hộ gia đình: 238,76 tấn/ngày + Rác hữu cơ từ hộ gia đình: 79,17 % x 238,76 = 189,03 (tấn/ngày) + Rác vô cơ từ hộ gia đình: 238,76 – 189,03 = 49,73 (tấn/ngày) - Rác từ khu thương mại: 57,3 tấn/ngày + Rác hữu cơ từ khu thương mại: 82 % x 57,3 = 46,99 (tấn/ngày) + Rác vô cơ từ khu thương mại: 57,3 – 46,99 = 10,31 (tấn/ngày) - Rác từ cơ quan: 28,65 tấn/ngày + Rác hữu cơ từ cơ quan: 43,9 % x 28,65 = 12,58 (tấn/ngày) + Rác vô cơ từ cơ quan: 28,65 – 12,58 = 16,07 (tấn/ngày) - Rác từ trường học: 19,10 tấn/ngày + Rác hữu cơ từ trường học: 43,9 % x 19,10 = 8,38 (tấn/ngày) + Rác vô cơ từ trường học: 19,10 – 8,38 = 10,72 (tấn/ngày) - Rác từ bệnh viện: 7,16 tấn/ngày + Rác hữu cơ từ trường học: 82 % x 7,16 = 5,87 (tấn/ngày) + Rác vô cơ từ trường học: 7,16 – 5,87 = 1,29 (tấn/ngày) è Công suất của trạm trung chuyển: 238,76 + 57,3 + 28,65 + 19,10 + 7,16 = 350,97 (tấn/ngày) (2009) Vậy công suất trạm trung chuyển cần thiết kế là 351 tấn/ngày. Tổng lượng rác hữu cơ : 189,03 + 46,99 + 12,58 + 8,38 + 5,87 = 262,85 (tấn/ngày) Tổng lượng rác vô cơ : 88,12 tấn/ngày 5.4.4 Tính toán thiết kế các thiết bị và công trình trong trạm trung chuyển và phân loại Container kín (container chứa chất thải hữu cơ) Với chất thải hữu cơ có khối lượng riêng là 290 kg/m3 (0,29 tấn/m3). Thiết kế container kín có sức chứa là 10 tấn chất thải hữu cơ sau khi ép. Vậy thể tích cần thiết của container kín như sau: Vkín = = 34,48 (m3) Kích thước container kín: L x B x H = 6,5m x 2,2m x 2,5m. Với lượng chất thải hữu cơ mà trạm tiếp nhận là 263 tấn/ngày. Số lượng container kín cần để lưu trữ hết lượng chất thải trên trong 1 ngày được tính như sau: C1kin = = 26,3 27 (container) Theo thiết kế, chất thải sau khi thu gom vận chuyển về trạm và phân loại. Sau đó có thể ép vào container bất cứ lúc nào nhưng thời gian vận chuyển container ra trạm xử lý bắt đầu lúc 14 giờ mỗi ngày tới 6 giờ sáng hôm sau. Thời gian này tương ứng với 2 ca làm việc, mỗi ca làm việc 8 tiếng và hết thời gian ca 1 là ca 2 vào làm luôn không có thời gian nghỉ giữa 2 ca. Quy định 1 container sẽ vận chuyển 1 lần trong ca. Vậy số container kín cần thiết đầu tư là: C2 kín = = 13,5 14 (container) Container hở (container chứa chất thải vô cơ) Thiết kế container có sức chứa là 5 tấn. Với chất thải vô cơ có trọng lượng riêng 150 kg/m3 (0,15 tấn/m3). Thể tích của container hở là: Vhở = = 34 (m3) Kích thước container hở: L x B x H = 5,5m x 2,5m x 2,5m. Với lượng chất thải vô cơ trạm tiếp nhận 88,5 tấn/ngày. Sức chứa 1 container hở là 5 tấn. Thời gian vận chuyển ra trạm xử lý là 3 ca, mỗi ca 1 container hở thực hiện 1 lần vận chuyển ra khỏi trạm. Số container hở cần thiết để vận chuyển hết lượng chất thải vô cơ: C1hở = = 17,7 18 (container) Vậy số container hở cần thiết đầu tư là: C2 hở = = 6 (container) Xe bồn vận chuyển nước rỉ rác Thiết kế xe bồn chứa nước rỉ rác có dung tích 15 m3. Giả sử lượng nước thải cần vận chuyển tới trạm xử lý là 45 m3/ngày. Số container chứa nước thải: Cbồn = = 3 (xe) Số xe vận chuyển cần thiết cho trạm Gỉa sử khoảng cách từ trạm trung chuyển ra trạm xử lý là 40 km. Vận tốc xe lúc đi là 50 km/giờ, vận tốc lúc về là 60 km/giờ. Thời gian vận chuyển của một xe vận chuyển: t = + = 1,47 (giờ/chuyến) Thời gian đổ chất thải tại trạm xử lý bao gồm: thời gian đổ chất thải và thời gian rửa xe. Gỉa sử thời gian đổ chất thải là 3 phút. Gỉa sử thời gian rửa xe hết 5 phút. Vậy tổng thời gian cần thiết cho 1 xe vận chuyển thực hiện 1 chuyến: t = 1,47 (giờ) + 0,13 (giờ) = 1,6 (giờ/chuyến) Thời gian 1 xe đầu kéo phải làm là 2 ca trong ngày. Số chuyến thực hiện được trong 1 ca (8 giờ): Số chuyến = = 4,25 4 (chuyến/ca), thời gian không làm việc W= 15%. Vậy trong 1 ca 1 xe đầu kéo có thể vận chuyển được 4 container. Tổng số container cần vận chuyển trong một ca: Ctổng = C2 kin + C2 hở + C3 = 14 + 6 + 1 = 21 (container) Số xe đầu kéo cần đầu tư: Số lượng xe = = 5 (xe) Như đã giới thiệu trong trạm cần có xe để di dời container nên trạm sẽ đầu tư thêm 2 chiếc loại này, mỗi xe phục vụ 1 sàn trung chuyển. Ngoài ra để đảm bảo tính an toàn không bị đọng lại container khi một trong hai xe đầu kéo bị hỏng, trạm sẽ đầu tư thêm 1 xe dự phòng. Vậy tổng số xe đầu kéo trạm cần đầu tư là 8 xe. Bảng 5.11 Tổng hợp số container (hay xe) cần đầu tư Loại Sức chứa Thể tích (m3) Kích thước (m) Dài x rộng x cao Số lượng cần đầu tư Container kín 10 tấn 34,48 6,5 x 2,2 x 2,5 14 Container hở 5 tấn 34 5,5 x 2,5 x 2,5 6 Xe bồn vận chuyển nước rỉ rác 15 m3 3 Xe vận chuyển 8 Hệ thống ép thủy lực tại sàn trung chuyển chất thải hữu cơ Tại sàn trung chuyển chất thải hữu cơ được thiết kế có 2 hệ thống ép thủy lực. Mỗi hệ thống với thiết kế một lần miệng hứng có thể tiếp nhận một khối lượng chất thải tương ứng chất thải chứa trong xe ép 4 tấn. Hệ thống được thiết kế gồm có: - Miệng tiếp nhận chất thải từ xe ép. - Buồng chứa chất thải chuẩn bị ép. - Bộ phận ép có 1 piston và các ống dẫn thủy lực. - Bộ phận điều khiển. Miệng tiếp nhận chất thải Kích thước cần thiết của miệng tiếp nhận để tiếp nhận một lần là 4 tấn chất thải. Tuy nhiên, khi vào đổ chất thải đối với phương tiện là xe ép thì một phần của xe ép buộc phải dừng ngay trong lòng miệng tiếp nhận. Kích thước cần thiết của miệng: L B H = 5 m 2,5 m 1,5 m. Khu chứa chất thải Khu chứa chất thải được thiết kế có sức chứa tối đa là 10 tấn CTR không nén ép. Thể tích của khu tiếp nhận: (m3) Vậy kích thước thiết kế của buồng tiếp nhận: L B H = 6,5 m 2,2 m 2,5 m. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống ép thủy lực Hệ thống ép bao gồm thùng chứa CTR, 1 piston lớn có đường kính khoảng 0,3m, một đầu được hàn liền với một tấm sắt hình chữ nhật có kích thước đúng bằng miệng của container, đầu còn lại được kết nối với các bộ phận ống thủy lực và các bộ phận điều khiển phía trên. Bên hông là miệng tiếp nhận chất thải. Khi hoạt động, miệng tiếp nhận được hạ xuống ngang bằng với mặt sàn, lúc này xe ép sẽ tiến hành đổ chất thải vào miệng tiếp nhận. Khi đã tiếp nhận đủ lượng CTR, miệng sẽ được nâng lên nhờ các piston thủy lực, khi miệng nâng lên sẽ tạo nên độ dốc và nhờ tải trọng của CTR, chất thải sẽ được đổ hết vào thùng chứa. Nếu bên ngoài container tiếp nhận đã vào vị trí sẵn sàng thì quá trình ép sẽ bắt đầu. Sức chứa của thùng là 4 tấn nên chỉ cần 1 lần ép là đầy 1 container. Diện tích sàn trung chuyển Kích thước một hệ thống ép tính theo cách đặt trong sàn: - Kích thước miệng tiếp nhận chất thải: L1 B1 H1 = 5 m 2,5 m 1,5 m. - Kích thước khu chứa: L2 B2 H2 = 6,5 m 2,2 m 2,5 m. - Kích thước bộ phận ép: L3 B3 H3 = 2,5 m 2 m 2 m. - Kích thước một xe ép 4 tấn: L4 B4 = 4 m 2 m. Khoảng cách an toàn tương ứng với một hệ thống ép: L5 = 2 m, B5 = 3 m; khoảng cách giữa 2 hệ thống ép rộng: L6 = 1 m. Theo thiết kế sàn trung chuyển có 2 cửa vào tương ứng với hoạt động của 2 hệ thống ép, container được đặt bên ngoài vách sàn đối xứng với buồng chứa chất thải, điểm gặp nhau giữa container và hệ thống ép ngay vách tường. Khi chuẩn bị quá trình ép chất thải vào container, cửa của container sẽ đưa vào khớp với cửa thông của buồng chứa và được giữ cố định trong suốt quá trình ép bằng các khóa. Kích thước của sàn sẽ được tính như sau: Chiều dài: (m) Chiều rộng: (m) Diện tích sàn: S = LS BS = 36 7,2 = 259,2 (m2) Trạm Cân Và Nhà Bảo Vệ Nhiệm vụ của trạm cân là nhằm xác định khối lượng chất thải đưa vào khu xử lý. Số cầu cân được chọn để cân xe đi vào và ra trạm trung chuyển kết hợp với nhà máy phân loại là 2 cân (tức cần 2 bàn cân). Trạm cân được thiết kế gồm 2 cầu cân, 1 cân xe vào và 1 cân xe ra, diện tích 100 m2. Tải trọng một cân là 20 tấn/cân. Nhà điều hành trạm cân được đặt giữa hai cầu cân và nằm ngay sau phòng bảo vệ. Nhà điều hành kết hợp với phòng bảo vệ được xây bằng gạch, có diện tích: dài 8 m rộng 5 m, mái được lợp bằng tôn có trần cách nhiệt.