Đang tải... (xem toàn văn)
Ô nhiễm môi trường biển đang ngày càng trầm trọng và bức thiết. Nguyên nhân chính của sự ô nhiễm trên là do rác và các vật nổi gần mặt nước gây nên. Việc vớt sạch rác và các vật nổi trên biển hiện đang là một công việc khó khăn và nặng nhọc với những người làm công tác môi trường, đặc biệt là những công nhân trực tiếp làm nhiệm vụ vớt rác. Trước những yêu cầu cấp thiết đó, để tạo điều kiện tiếp cận với thực tế, làm quen với việc giải quyết những vấn đề cụ thể, sau thời gian học tập em đã được nhà trường giao cho thực hiện đề tài với nội dung: “Nghiên cứu thiết kế sơ bộ một mẫu tàu xử lý rác ven biển”.
1 LỜI NĨI ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường biển ngày trầm trọng thiết Nguyên nhân ô nhiễm rác vật gần mặt nước gây nên Việc vớt rác vật biển cơng việc khó khăn nặng nhọc với người làm công tác môi trường, đặc biệt công nhân trực tiếp làm nhiệm vụ vớt rác Trước yêu cầu cấp thiết đó, để tạo điều kiện tiếp cận với thực tế, làm quen với việc giải vấn đề cụ thể, sau thời gian học tập em nhà trường giao cho thực đề tài với nội dung: “Nghiên cứu thiết kế sơ mẫu tàu xử lý rác ven biển” Qua thời gian tìm hiểu, hướng dẫn tận tình thầy TS.Trần Gia Thái, với động viên giúp đỡ thầy bạn, em hoàn thành nội dung đề tài Nội dung đề tài gồm bốn phần: Chương 1: Đặt vấn đề Chương 2: Giải pháp xử lý rác ven biển Chương 3: Thiết kế sơ tàu sử lý rác ven biển Chương 4: Thảo luận kết đề xuất ý kiến Song với thời gian thực không nhiều với trình độ cịn hạn chế nên đề tài em khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn tất thầy bạn động viên giúp đỡ em trình thực đề tài, đặc biệt em xin cảm ơn thầy TS.Trần Gia Thái hướng dẫn em tận tình thời gian thực đề tài Nha Trang, ngày 26 tháng 10 năm 2007 Sinh viên thực Trần Công Trịnh Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong năm gần đây, ngành du lịch nước ta phát triển mạnh, đặc biệt du lịch biển Bên cạnh lợi ích kinh tế mà ngành đem lại, hoạt động người làm môi trường biển ô nhiễm trầm trọng Nguyên nhân ô nhiễm rác vật gần mặt nước gây nên Các vật thải mặt nước phân tán liên tục di chuyển theo dòng chảy nước, mật độ phân bố lớn Cũng ngậm nước nên trọng lượng riêng rác lớn, hạn chế khả thu gom, vớt vận chuyển thiết bị mặt nước Vì vậy, việc vớt rác vật biển công việc khó khăn nặng nhọc với người làm cơng tác môi trường, đặc biệt công nhân trực tiếp làm nhiệm vụ vớt rác Do tốn nghiên cứu thiết kế sơ mẫu tàu vớt rác ven biển phù hợp vấn đề có vai trị ý nghĩa quan trọng 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC ĐỐI VỚI VẤN ĐỀ ĐẶT RA Hiện nay, tàu vớt rác đưa vào sử dụng chứng tỏ hiệu hoạt động sông, kênh, rạch nước ta Tiêu biểu tàu vớt rác tự động sông xí nghiệp khí tơ An Lạc- SAMCO-Tp.Hồ Chí Minh sản xuất Được thiết kế với bề ngồi gọn, nhẹ đơn giản, song tàu vớt rác lại tỏ hữu dụng hoạt động nước Tàu có hai thân riêng biệt, dạng phao nổi, liên kết với phần khung sàn tàu cao mặt nước, đầu thân tàu gắn với cánh tay gom rác Sử dụng tốc độ tàu để tạo dòng chảy đưa rác vào khoang dùng thiết bị chặn lại ưu điểm loại tàu Sau khoanh vùng, rác đưa vào thùng chứa đặt sàn tàu (7 đến 12 thùng loại 240 lít) Với trọng lượng nhẹ, kích thước sàn tàu rộng (5.500 mm x 2.400 mm) đặc biệt công suất máy mạnh, tàu đạt suất từ 16.000 đến 24.000 m /giờ, rác rác lơ lửng sông nước thu gom dễ dàng Được lắp đặt động đẩy thiết bị, bơm thủy lực, động dẫn, động vớt rác hộp số thủy lực nên tàu hoạt động nhịp nhàng điều kiện thời tiết Ưu điểm bật khác tiết kiệm tối đa nhân công, người/tàu Với tính trội này, tàu vớt rác địa phương lớn nước Huế, Đà Nẵng, Hà Nội đặt hàng sử dụng có hiệu quả, góp phần cải tạo mơi trường sống tôn tạo vẽ mỹ quan cho TP Chỉ cần khoản đầu tư nhỏ, từ 500 đến 700 triệu đồng địa phương sở hữu tàu vớt rác đa năng, giải tốn thu gom rác thải sơng, kênh, rạch H 1-1: Tàu vớt rác hồ Yên Sở Đội ngũ kỹ sư Cơng ty cấp nước cơng trình thị Cà Mau chế tạo thành công tàu vớt rác sông, tăng hiệu công việc thu gom rác thải trôi giảm bớt sức lao động cho công nhân vệ sinh Tàu vớt rác với công suất thiết kế 1.600 m 2/giờ, vớt khoảng (70 – 80)% lượng rác sông rạch hoạt động liên tục ngày Tàu có hệ thống bơm thủy lực, rổ lưới chắn rác tồn quy trình vận hành, điều khiển hoạt động khép kín, gọn nhẹ, hợp vệ sinh Khi tàu hoạt động, bơm di chuyển đến khu vực có mật độ rác cao khởi động bơm Hỗn hợp rác – nước bơm vận chuyển lên khu vực đặt rổ lưới chắn rác, rác tách công nhân cào vào hầm chứa Ưu tàu việc vớt rác trơi mặt nước cịn thu gom lượng rác chìm sơng rạch mà trước khơng thể vớt phương tiện xuồng chèo hay sử dụng vợt, lưới Mặt khác, tàu giúp công nhân vệ sinh tránh tiếp xúc thường xuyên với nước, rác thải, giảm bớt độ độc hại, tạo mỹ quan cho đô thị cơng tác vệ sinh mơi trường Ngồi ra, công suất vớt rác, hiệu hoạt động giá thành tàu tự chế Công ty cấp nước cơng trình thị Cà Mau khoảng 140 triệu đồng so với giá bán số loại tàu khác thị trường 260 triệu đồng 1.3 MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN NỘI DUNG 1.3.1 Mục tiêu đề tài Phân tích giải pháp xử lý rác có để lựa chọn giải pháp phù hợp xử lý rác ven biển Thiết kế mẫu tàu xử lý rác hoạt động ven biển Đề tài xây dựng sở khoa học, lý luận chặt chẽ Đảm bảo tàu thiết kế có tính thực tế, hiệu kinh tế cao 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu Trong phạm vi đề tài, chọn phương pháp nghiên cứu thực tế kết hợp với lý thuyết Từ thực tế kiểm nghiệm, chọn giải pháp phù hợp, dựa vào lý thuyết để tính tốn thiết kế mẫu tàu phù hợp 1.3.3 Giới hạn nội dung Với đề tài “Nghiên cứu thiết kế sơ mẫu tàu xử lý rác ven biển” phạm vi nghiên cứu rộng, bao gồm tàu có bố trí thiết bị xử lý rác Rác ven biển gồm có rác nổi, rác lơ lửng rác chìm Xử lý rác bao gồm công đoạn: thu gom, vớt rác đến vị trí tập kết, phân loại thành rác vô cơ, rác hữu chất dẻo thải, cuối tìm cách phân hủy, tái tạo rác Tuy nhiên, thời gian thực đề tài có hạn nên tơi chọn thiết kế tàu mang tính chất điển hình nay, tàu có bố trí thiết bị vớt rác (rác rác lơ lửng cách mặt nước khoảng 30÷40 cm) tàu chế tạo vật liệu composite - loại vật liệu sử dụng phổ biến nay, Lĩnh vực nghiên cứu đề tài gói gọn số nội dung sau: Nghiên cứu, phân tích tìm giải pháp vớt rác hợp lý Thiết kế sơ thiết bị vớt rác Thiết kế sơ tàu vớt rác vỏ composite hoạt động vùng Vịnh Nha Trang Xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế Thiết kế đường hình tính tốn yếu tố hình học tàu Thiết kế kết cấu theo quy phạm Thiết kế bố trí chung tồn tàu ổn định nghiệm tốc độ tàu Kết luận đề xuất ý kiến Kiểm tra Chương 2: GIẢI PHÁP XỬ LÝ RÁC VEN BIỂN 2.1 ĐẶC ĐIỂM RÁC NỔI VEN BIỂN 2.1.1 Thành phần tính chất rác vật gần mặt nước Tuỳ theo vùng, chủ yếu nguồn thải, nên thành phần tính chất chúng khác Là khu du lịch lớn, mật độ dân cư đông nên rác thải biển Nha Trang đa dạng thành phần tính chất Có loại rác rác nổi, rác chìm rác đáy, trình nghiên cứu thực nghiệm H 2-1: Các loại rác rác thải ven biển đa số rác rác chìm (lơ lửng, cách mặt nước khoảng 30 ÷40 cm) Rác theo dịng chảy sông đổ biển, rác người dân địa phương khách du lịch thiếu ý thức thải ra, đủ loại rác thải từ rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp, nông nghiệp đến rác bệnh viện Trong loại chất thải có nhiều loại khó phân hủy như: bao ni-lơng, cao-su, chai nhựa, vỏ hộp cơm, bao nilon, yên xe, gỗ, vỏ dừa, bao tải trôi biển Thậm chí có bàn ghế, giường chiếu, tủ gỗ hỏng, xác động vật, rác y tế… Với kích thước khác nhau, nhỏ có, cồng kềnh có, nặng có, nhẹ có, rác ven biển gây khó khăn cho thiết bị gom vớt rác 2.1.2 Qui luật phân tán chuyển động rác vật gần mặt nước Có nghiên cứu xác định quy luật phân tán chuyển động rác vật gần mặt nước đề giải pháp hợp lý để thu gom vớt rác Quá trình nghiên cứu cho thấy: Rác vật gần mặt nước bị dòng chảy nước tác động Do vậy, muốn biết quy luật phân tán chuyển động rác vật gần mặt nước ta phải nghiên cứu dòng chảy chất lỏng Chất lỏng xảy tượng lưu tuyến tàu chuyển động, tượng lưu tuyến tượng phân bố lại áp lực tốc độ dòng chảy quanh bề mặt vỏ tàu Tốc độ dòng chảy phần tàu đạt giá trị lớn dòng chất lỏng bị ép lên làm giảm tiết diện ngang Ngồi chuyển động, tàu cịn gây hệ thống sóng xung quanh tàu Như tàu di chuyển, chúng tạo dòng chảy đẩy rác xa, gây khó khăn cho việc thao tác, bố trí thiết bị vớt rác tàu 2.1.3 Mức thải rác Mức thải rác khối lượng rác phát sinh hàng ngày tính đầu người, tính tốn dựa nghiên cứu, tính tốn thực tế theo vùng Mức thải rác trung bình nước công nghiệp phát triển: > 0,8 Kg/người.ngày Ở nước phát triển khoảng (0,3 ÷ 0,6) Kg/người.ngày Mức rác thải trung bình thị nước ta khoảng (0,4 ÷ 0,5) Kg/người.ngày 2.1.4 Tỷ trọng Tỷ trọng rác ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương thức thu gom vận chuyển Ở nước cơng nghiệp phát triển rác thải có tỷ trọng thấp thành phần giấy, bao bì, vỏ hộp chiếm tỷ lệ lớn, nước phát triển tỷ trọng rác thải cao Rác ngậm nước nên trọng lượng riêng rác lớn, khó xác định tỷ trọng Tỷ trọng rác thị nước ta ước tính 0,42 tấn/m3 2.2 CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ TÀU VỚT RÁC NỔI HIỆN NAY Thực tế thường áp dụng giải pháp vớt rác sau: 2.2.1 Giải pháp gom rác Tàu vớt rác thiết kế dạng thân riêng biệt dạng phao liên kết với sàn tàu cao mặt nước Phía đầu thân gắn cánh tay gom rác, cánh tay gom rác có dạng hình chữ nhật tạo thành liên kết với nhau, khoảng cách khoảng (50 ÷ 60) mm H 2-2: Cánh tay gom rác Tác dụng cánh tay gom rác tập trung hướng rác vào luồng chảy hai thân tàu Cánh tay gom rác điều chỉnh cấu thủy lực, độ mở cánh tay gom rác phụ thuộc vào mật độ rác Nếu mật độ rác nhiều, độ H 2-3: Sơ đồ bố trí cấu gom rác tàu hai thân (1 Cánh tay gom rác; Miệng hứng; Thân tàu) mở thu hẹp lại để lượng rác di chuyển vào hai thân tàu ổn định, không làm rác đè lên gây chìm rác Với giải pháp tàu chuyển động tạo dòng chảy từ miệng phễu tạo cánh tay gom rác phía thân tàu xi thân tàu Dịng chảy đẩy rác vật gần mặt nước chuyển động gom vào miệng hứng Miệng hứng nằm hai thân tàu, nơi tập trung rác Tại bố trí thiết bị vớt rác 2.2.2 Giải pháp vớt rác 2.2.2.1 Sử dụng túi lưới Tại miệng hứng đặt túi lưới dùng để chứa rác, miệng túi lưới mở rộng nhờ có khung thép hình chữ nhật, khung đặt mặt thoáng nước H 2-4: Tàu hai thân bố trí cấu túi lưới vớt rác ( Cánh tay gom rác; Túi rác; Dây cáp ) 10 Giải pháp đem lại hiệu thu gom rác cao, nhờ chuyển động tàu, rác qua miệng hứng tập trung túi lưới Khi túi rác đầy, cửa miệng hứng đóng lại, túi rác chuyển lên boong nhờ thiết bị nâng hạ Nhược điểm giải pháp gặp rác cồng kềnh mặt nước cản trở dòng rác vào túi lưới, việc di chuyển túi rác đầy lên boong khó khăn nhiều thời gian 2.2.2.2 Sử dụng bơm hút Dùng bơm hút để đưa rác lên tàu Bơm hút dùng bơm ly tâm để hút hỗn hợp rác nước Bơm ly tâm làm việc nhờ tác dụng lực ly tâm hình thành nhờ quay cánh bánh xe công tác Khi cánh bánh xe công tác quay, hỗn hợp rác – nước quay theo cánh chuyển động dịch chuyển tương đối so với cánh Khi rác tập trung miệng hứng với mật độ cao, miệng hút với hệ thống đường ống bơm hút thả xuống nước tới vị trí thích hợp khởi động bơm Hỗn hợp rác - nước bơm vận chuyển lên tàu qua tách nước, rác tách chuyển xuống hầm chứa rác Giải pháp phụ thuộc nhiều vào đặc điểm rác Với rác đa dạng thành phần tính chất khu vực ven biển Nha Trang giải pháp dùng bơm hút không hợp lý 2.2.2.3 Sử dụng gầu tải Dùng gầu tải đứng để vớt rác tự động Gầu tải hai xích với gầu rộng, đặt cách Cơ cấu gầu tải đặt tai miệng hứng- nơi mật độ rác dầy đặc, hỗn hợp rác nước gầu múc lên Vì cấu tạo gầu cho phép nước chảy xuống cịn rác lại Dưới tác dụng lực ly tâm gầu qua đĩa xích, rác đổ xuống máng dẫn hướng tập trung hầm chứa rác