nghiên cứu chế tạo thiết bị thu gom rác nổi

SAMCO-PHONGCONGNGHE
BCNCKH-02-06


SỞ KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TỔNG CÔNG TY CƠ KHÍ GIAO THÔNG
VẬN TẢI SÀI GÒN
(SAMCO)

BÁO CÁO NGHIỆM THU
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ
THU GOM RÁC NỔI

Chủ nhiệm đề tài:
KS. Hoàng Tử Cường
Đơn vị thực hiện:
Tổng Công ty Cơ khí Giao
thông Vận tải Sài Gòn

TP. HOÀ CHÍ MINH - 2006


BCNCKH-02-06-XVR-Trang 1/66
Mục lục

GIớI THIệU chung 3
tóm tắt đề tài 5
1. Mục tiêu nghiên cứu. 5
2. Nội dung nghiên cứu. 5

3. Ph-ơng pháp nghiên cứu: 5
4. Tính mới của đề tài: 6
5. ý nghĩa của đề tài: 6
Ch-ơng 1: Tổng QUAN Tình Hình Rác Thải TRÊN SÔNG Ngòi KÊNH Rạch
Tại Thành PHố Hồ Chí MINH và các biện pháp xử lý. 7
1.1. Điều kiện tự nhiên và địa hình sông ngòi, kênh rạch ở thành phố Hồ Chí Minh. 7
1.1.1. Điều kiện địa hình. 7
1.1.2. Chế độ thuỷ triều: 9
1.1.3. Tính chất môi tr-ờng làm việc: 9
1.1.4. Thành phần, tính chất rác thải trên sông ngòi kênh rạch ở Tp. Hồ Chí Minh 10
1.2. Các biện pháp thu gom và xử lý rác thải hiện đang áp dụng tại Tp. Hồ Chí Minh.
13
1.2.1. Ph-ơng pháp thu gom thủ công: 13
1.2.2. Ph-ơng pháp thu gom có sự hỗ trợ của thiết bị thu gom rác: 14
Ch-ơng 2: nghiên cứu Xây dựng và lựa chọn ph-ơng án Thiết Kế 22
2.1. Xác định các chỉ tiêu hoạt động: 22
2.2. Xây dựng các thông số đầu vào: 22
2.3. Các ph-ơng án thiết kế: 23
2.3.1. Ph-ơng án 1: 23
2.3.2. Ph-ơng án 2: 24
2.3.3. Ph-ơng án 3: 25
2.4. Chọn ph-ơng án: 25
Ch-ơng 3: Thiết Kế Sản Phẩm MẫU. 27
3.1. Thiết kế bố trí chung: 27
3.2. Tính toán ổn định thiết bị: 29
3.2.1. Nguyên tắc chung: 29
3.2.2. Các thông số chủ yếu: 29
3.2.3. Tính mômen quán tính hàng lỏng: 29
3.2.4. Tính cân bằng và ổn định ban đầu: 30
3.2.5. Cân bằng dọc và chiều cao ổn định ban đầu: 31

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 2/66
3.3. Tính toán thiết kế ph-ơng tiện giao thông thủy. 37
3.3.1. Giới thiệu chung: 37
3.3.2. Các thông số chủ yếu của tàu: 37
3.3.3. Đặc thù kết cấu: 37
3.3.4. Tính toán kết cấu thân tàu theo qui phạm đóng tàu Composite: 38
3.3.5. Tính độ bền kết cấu theo ph-ơng pháp tính toán: 42
3.4. Thuyết minh chung thiết bị mạn khô. 47
3.4.1. Giới thiệu chung: 47
3.4.2. Các thông số chủ yếu của tàu: 47
3.4.3. Đặc điểm bố trí chung: 47
3.4.4. Đặc điểm kết cấu: 48
3.4.5. Trang thiết bị khác kèm theo: 48
3.4.6. Thiết bị chuyên dùng cho vớt rác: 51
3.4.7. Tính chọn mạn khô: 55
3.5. Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm mẫu. 55
Ch-ơng 4: chế tạo và thử nghiệm sản phẩm mẫu 56
4.1. Lựa chọn ph-ơng án chế tạo thiết bị. 56
4.2. Các cụm, chi tiết nhập khẩu. 56
4.3. Các chi tiết mua hoặc chế tạo tại Việt Nam. 57
4.4. Sơn chi tiết. 57
4.5. Thử nghiệm vận hành thực tế 60
4.5.1. Kết quả thử nghiệm. 61
4.5.2. Nhận xét, đánh giá kết quả thử nghiệm. 63
4.5.3. Hệ thống quy định sử dụng thiết bị: 64
Ch-ơng: kết luận và kiến nghị 65
Tài liệu tham khảo. 66
phần phụ lục
1. Phụ lục [1]: Biên bản thử nghiệm.

2. Phụ lục [2]: Tài liệu đăng kiểm.
___________________________

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 3/66
GIớI THIệU chung
Mức độ ô nhiễm của hệ thống sông ngòi, kênh rạch ở n-ớc ta ngày càng trầm trọng và
bức thiết. Một trong những nguyên nhân chính của sự ô nhiễm này phát sinh từ các loại
rác thải từ các hộ dân sinh sống ven sông ngòi, kênh rạch, từ các ghe thuyền neo đậu trên
sông, rác thải từ các điểm mua bán, các chợ đầu mối bị vứt bừa bãi vào hệ thống sông
ngòi, kênh rạch.
Khi tiếp xúc với n-ớc, các loại rác này bị ngậm n-ớc, lâu ngày bị thuỷ phân tạo nên
sự ô nhiễm trầm trọng, đặc biệt là ở các thành phố đông dân c-, các khu du lịch có mặt
n-ớc sông ngòi, kênh rạch nh- thành phố Hồ Chí Minh, Huế
Đối với thành phố Hồ Chí Minh, một thành phố đã đợc mệnh danh là Hòn ngọc của
Viễn đông; một trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá, khoa học, tài chính lớn của Việt
Nam và cả vùng Đông Nam á; một thành phố đi đầu trong phong trào sạch và xanh thì
việc hệ thống sông ngòi kênh rạch bị ô nhiễm, rác thải tồn động là không thể chấp nhận
đ-ợc.
để khắc phục sự ô nhiễm này, các đơn vị môi tr-ờng đã có nhiều biện pháp tổ chức
thu gom xử lý rác thải, vật nổi, trong đó chủ yếu vẫn là ph-ơng pháp thủ công. Tuy nhiên,
các vật thải trên mặt n-ớc hầu nh- phân tán và liên tục di chuyển theo dòng chảy của
dòng n-ớc, ngay cả khi mật độ phân bố lớn, gây khó khăn cho việc thu gom khi diện tích
mặt n-ớc rộng. Hơn nữa, khi các thiết bị nh- thuyền, canô di chuyển để thao tác, chúng
tạo ra dòng chảy đẩy rác ra xa khỏi tầm với của ng-ời công nhân vớt rác trên thiết bị. Mặt
khác, do ngậm n-ớc nên trọng l-ợng của rác lớn làm hạn chế khả năng thu gom, vớt và
vận chuyển rác của công nhân.Vì vậy, việc vớt rác và các vật nổi trên sông là một công
việc khó khăn và nặng nhọc đối với những ng-ời làm công tác vệ sinh môi tr-ờng, đặc
biệt đối với những công nhân trực tiếp làm nhiệm vụ vớt rác.
Từ đó phát sinh nhu cầu về một thiết bị thu gom vật nổi có năng suất cao, giúp làm
sạch mặt n-ớc sông ngòi, kênh rạch một cách hiệu quả, giảm mức độ nặng nhọc công

việc cho công nhân.
Qua tìm hiểu của chúng tôi, ở các n-ớc nh-: Nga, Nhật Bản đã có nhiều công trình
nghiên cứu thiết bị thu gom rác nổi, dầu loang trên mặt n-ớc, tại các cửa xả hồ với bán
kính hoạt động rộng, thu gom rác ngay tại các nguồn có khả năng gây ô nhiễm, ngăn
ngừa không cho phát tán rộng các vật rắn trôi nổi ra sông ngòi, kênh rạch. Trong đó, phổ
biến nhất là các thiết bị thu gom dầu loang và thu gom rác nổi tại các nguồn gây ô nhiễm.
Các thiết bị này có giá rất cao nh-ng lại không phù hợp với điều kiện làm việc ở n-ớc ta,

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 4/66
đặc biệt là hệ thống sông ngòi chằng chịt và đa dạng nh- ở thành phố Hồ Chí Minh. Do
đó, các thiết bị trên không phù hợp với tình hình thu gom rác ở n-ớc ta.
ở n-ớc ta, trong những năm gần đây, đã có nhiều đề tài nghiên cứu về thiết bị loại này.
Tuy nhiên việc triển khai áp dụng các thiết bị này ch-a đ-ợc thực hiện rộng rãi do tính
chất đặc thù của từng vùng miền khác nhau, một số tính năng của thiết bị ch-a phát huy
đ-ợc hiệu quả
Tiếp nối đề tài đã đ-ợc cấp bằng độc quyền sáng chế số 4617 Thiết bị thu gom các vật
nổi gần mặt nớc và tham khảo một số công trình nghiên cứu liên quan trong và ngoài
n-ớc, chúng tôi đề xuất thực hiện đề tài Nghiên cứu chế tạo thiết bị thu gom rác nổi
nhằm cải tiến kỹ thuật, công nghệ và mở rộng khả năng tác nghiệp của thiết bị.
______________________

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 5/66
tóm tắt đề tài
1. Mục tiêu nghiên cứu.
1.1. Nghiên cứu chế tạo thiết bị thu gom rác nổi nhằm nâng cao hiệu quả thu gom
rác trên mặt sông ngòi, kênh rạch góp phần làm trong sạch mặt n-ớc sông ngòi,
kênh rạch, cải thiện môi tr-ờng thành phố.
1.2. Giảm nhẹ sức lao động con ng-ời.
2. Nội dung nghiên cứu.
2.1. Nghiên cứu thành phần, tính chất rác thải, điều kiện tự nhiên và địa hình sông

ngòi, kênh rạch ở thành phố Hồ Chí Minh.
2.2. Các biện pháp thu gom và xử lý rác thải hiện đang áp dụng tại TP. Hồ Chí Minh.
2.3. Nghiên cứu chế tạo thiết bị thu gom rác nổi phù hợp với điều kiện địa hình sông
ngòi kênh rạch tại thành phố HCM, góp phần cải thiện tình trạng ô nhiễm môi
tr-ờng, giảm nhẹ sức lao động cho con ng-ời đặc biệt là các công nhân trực tiếp
thực hiện công việc thu gom và xử lý rác thải; sản phẩm có giá thành hạ, phù
hợp công nghệ chế tạo trong n-ớc.
3. Ph-ơng pháp nghiên cứu:
3.1. Ph-ơng pháp nghiên cứu lý thuyết:
3.1.1. ứng dụng các lý thuyết nghiên cứu, tính toán thiết kế kỹ thuật cơ khí (tính
toán thiết kế kỹ thuật chi tiết, cụm chi tiết và toàn bộ thiết bị).
3.1.2. ứng dụng các lý thuyết nghiên cứu tính toán thiết kế kỹ thuật giao thông
thuỷ (tính toán thiết kế kỹ thuật chi tiết, cụm chi tiết và toàn bộ thiết bị).
3.1.3. Ph-ơng pháp tính toán thiết kế kỹ thuật hệ thống điện.
3.1.4. Các ph-ơng pháp tính toán vật lý, hình học
3.2. Ph-ơng pháp nghiên cứu thực nghiệm:
3.2.1. ứng dụng các ph-ơng pháp điều tra, thống kê, thu thập số liệu, các thông tin
liên quan, sau đó tổng hợp và phân tích số liệu
3.2.2. Phối hợp chặt chẽ với các công ty môi tr-ờng đô thị trong việc nghiên cứu
khảo sát tình hình rác thải, điều kiện làm việc
3.2.3. Tham khảo t- liệu liên quan của các n-ớc trên thế giới.
3.2.4. Kết hợp chặt chẽ với các cơ quan phối hợp thực hiện, các cơ sở sản xuất để
kết quả nghiên cứu mang tính thực tiễn, phù hợp với công nghệ sản xuất
trong n-ớc.

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 6/66
4. Tính mới của đề tài:
Đề tài nghiên cứu chế tạo thiết bị thu gom rác nổi có thể đ-ợc xem nh- là
một b-ớc đột phá, là thiết bị vớt rác đầu tiên đ-ợc nghiên cứu chế tạo tại Việt Nam có
khả năng tự động thu gom và vớt rác trên sông, kênh rạch, giảm mức độ nặng nhọc

công việc cho những ng-ời làm công tác vệ sinh môi tr-ờng, góp phần làm giảm mức
độ ô nhiễm mặt n-ớc sông ngòi kênh rạch một cách có hiệu quả.
5. ý nghĩa của đề tài:
Mặt n-ớc sông ngòi kênh rạch hiện nay ở n-ớc ta đang bị ô nhiễm và ngày càng
trầm trọng, đặc biệt là ở các thành phố đông dân c- nh- ở thành phố Hồ Chí Minh.
Việc nghiên cứu thực trạng rác thải và ô nhiễm môi tr-ờng trên sông kênh rạch sớm
tìm ra biện pháp xử lý là một trong những yêu cầu cấp thiết.
Đề tài nghiên cứu chế tạo thiết bị thu gom rác nổi là một trong những biện pháp
góp phần làm trong sạch môi tr-ờng n-ớc, đem lại bầu không khí trong lành cho nhân
dân, trả lại bộ mặt khang trang sạch đẹp cho thành phố, xứng đáng là trung tâm kinh
tế, chính trị, văn hoá , khoa học và tài chính lớn của Việt Nam và cả vùng Đông Nam
á.
________________________

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 7/66
Ch-ơng 1: Tổng QUAN Tình Hình Rác Thải TRÊN SÔNG Ngòi
KÊNH Rạch Tại Thành PHố Hồ Chí MINH và các biện
pháp xử lý.
1.1. Điều kiện tự nhiên và địa hình sông ngòi, kênh rạch ở thành phố Hồ Chí
Minh.
Nghiên cứu điều kiện địa hình sông ngòi kênh rạch là một công việc rất quan trọng, từ
nghiên cứu này ta sẽ lấy đó làm cơ sở để đ-a ra các đặc điểm về điều kiện làm việc, các
giới hạn về kích th-ớc, yêu cầu của thiết bị, từ đó tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
cho thiết bị.
Các yếu tố chính có thể ảnh h-ởng đến việc nghiên cứu chế tạo thiết bị có thể kế đến
là: các kích th-ớc về chiều dài, chiều rộng lòng kênh, độ sâu mực n-ớc, chế độ thuỷ triều,
tốc độ dòng chảy, độ cao thông qua của các cầu bắc ngang qua kênh rạch
1.1.1. Điều kiện địa hình.
Thành phố Hồ Chí Minh có hệ thống sông ngòi kênh rạch dày đặc, riêng khu vực nội
thành có thể chia thành 5 tuyến chính với tổng cộng chiều dài hơn 100km, điều kiện địa

hình khá đa dạng, chiều rộng lòng kênh rạch, sông ngòi dao động lớn từ vài mét (kênh
Tân Hoá, Lò Gốm, kênh Nhiêu Lộc) đến hàng trăm mét (Kênh Bến Nghé, kênh Đôi, sông
Sài Gòn, sông Nhà Bè), độ sâu dao động trung bình từ 1.5-10m. Cụ thể địa hình 5 tuyến
kênh chính nh- sau:
Bảng 1.1: Các thông số đặc tr-ng các tuyến kênh chính ở TP.HCM
Tuyến kênh
Chiều dài
(m)
Chiều rộng
(m)
Độ sâu
(m)
Số cửa xả
(cái)
Nhiêu lộc-Thị nghè
18.186
14 80
2 7,5
52
Kênh tẻ-Bến nghé
7.050
50 100
3 9
44
Kênh đôi-Tàu hủ
19.610
60 80
3 10
9
Tân hoá-Lò gốm

12.160
5 73
1,5 3,2
13
Tham l-ơng-Bến cát-
Vàm thuật
19.440
16 100
2,2 7,8
12
(Nguồn: Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án lấy rác trên sông và kênh rạch khu vực nội
thành thành phố Hồ Chí Minh, 12/2001)
Ngoài ra sông Sài Gòn đoạn chảy qua nội thành từ cửa rạch Cầu Đinh (Q.12) đến cửa
rạch Phú Xuân (Q.7) có chiều dài khoảng 38.000m; tại bến Than, sông Sài Gòn có chiều

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 8/66
réng B = 200m, s©u H = 10m; t¹i Phó An (Ba Son) B = 140m, H = 1.213m. Sè miÖng x¶
N = 15c¸i.

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 9/66
1.1.2. Chế độ thuỷ triều:
Do nằm ở vùng hạ l-u hệ thống sông Sài Gòn-Đồng Nai, với địa hình bằng phẳng và
t-ơng đối thấp của thành phố, hệ thống sông ngòi, kênh rạch chịu ảnh h-ởng mạnh của
chế độ thuỷ triều của biển Đông. Ngoài ra việc khai thác các bậc thang hồ chứa ở th-ợng
nguồn cũng tác động mạnh đến chế độ thuỷ văn của hệ thống sông ngòi thành phố.
Sau đây là kết quả đo đạt về mức n-ớc, tốc độ dòng chảy của thuỷ triều trên một số
tuyến kênh cụ thể:
Kênh Nhiêu Lộc-Thị Nghè: mức n-ớc cực đại tăng từ 105cm ở th-ợng nguồn (cầu
Nguyễn Văn Trỗi) đến 136cm ở hạ l-u (Cửa rạch Thị Nghè); ng-ợc lại, mức cực tiểu
giảm dần từ -83cm ở th-ợng l-u xuống -173cm ở hạ l-u. Tốc độ dòng chảy khi triều

rút và triều dâng là 0,744m/s và 0,770m/s.
Kênh Tẻ-kênh Đôi-rạch Lò Gốm: tại cầu chữ Y, mức n-ớc dao động từ -123cm đến
141cm (biên độ 264cm); ở trạm Rạch Cát (kênh Đôi-Lò Gốm) mực n-ớc dao động từ
-63cm đến 123cm (biên độ 186cm). Khi n-ớc rồng tốc độ lớn nhất của dòng chảy là
Vmax = 1,222m/s (tại cầu chữ Y), tốc độ nhỏ nhất là Vmin = 0.598m/s (tại Rạch Cát-
Lò Gốm); khi n-ớc lớn, tốc độ dòng chảy Vmax = 1,08m/s (tại Rạch Cát), Vmin =
0,29m/s (tại cầu Hậu Giang).
Kênh Tham L-ơng: mức n-ớc dao động từ 80-124cm (biên độ dao động là 44cm); tốc
độ cực đại khi n-ớc rồng Vmax = 0,821m/s, khi n-ớc lớn Vmin = 0m/s.
Hệ sông Sài Gòn-Nhà Bè: mức n-ớc cực đại tăng dần từ 109cm (Phú An-Bến Cát) đến
123cm (Nhà Bè), mức n-ớc cực tiểu giảm dần từ -84cm (Phú An) đến -144cm (Nhà Bè);
Tố độ dòng chảy khi n-ớc rồng là Vmin = 0,678m/s tại Phú An-Bến Cát và Vmax =
1,801m/s tại Nhà Bè, còn khi n-ớc lớn V = 1,0m/s.
Theo kết quả khảo sát và đo đạt trên ta thấy biên độ dao động mực n-ớc rất cao, biên
độ dao động nhỏ nhất đ-ợc ghi nhận tại hệ kênh tham l-ơng là 44cm, lớn nhất là 309cm
tại cửa rạch Thị Nghè. Tốc độ dòng chảy cũng dao động lớn trung bình từ 0.5-1.2m/s,
trong đó lớn nhất là tại Phú An-Bến Cát với vận tốc 1.801m/s.
1.1.3. Tính chất môi tr-ờng làm việc:
Ngoài ra một yếu tố cũng ảnh h-ởng không nhỏ đến việc tính toán thiết kế thiết bị là
thành phần và tính chất của môi tr-ờng n-ớc trên sông kênh rạch. Qua khảo sát ta thấy
rằng môi tr-ờng n-ớc trên sông ngòi kênh rạch là một hỗn hợp của nhiều thành phần các
chất khác nhau, bao gồm các hoá chất từ các cơ quan xí nghiệp thải ra, các đồ ăn thức

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 10/66
uống từ các hộ gia đình, rác thải sinh hoạt, xác súc vật chếtDo vậy chúng có tính chất
độc hại và tính chất ăn mòn cao đối với kim loại.
1.1.4. Thành phần, tính chất rác thải trên sông ngòi kênh rạch ở Tp. Hồ Chí Minh
Nghiên cứu thực trạng rác thải trong môi tr-ờng n-ớc nhằm xác định một số đặc điểm
chung, các thông số đặc tr-ng của rác thải làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế thiết bị.
Tuỳ theo từng vùng, nguồn thải, nên thành phần và tính chất của chúng khác nhau.

Theo kết quả khảo sát, rác thải trên sông ngòi kênh rạch rất đa dạng về chủng loại và
phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau: rác thải từ các hộ dân sinh sống trên hoặc ven sông
rạch thải ra hằng ngày nh- các túi ny lông, quần áo, dày dép, rau quả trái cây, từ các
khu chợ trên sông hoặc ven sông nh- vỏ dừa, dứa, cùi, vỏ chuối, rau quả, túi ny lông, rác
thải từ các miệng cống, cửa xả, l-ợng rác tự nhiên từ lá cây, nhánh cây, xác súc vật chết
Chỉ tính riêng cho các tuyến kênh rạch chính ở thành phố thì hàng ngày đã có đến hàng
trăm tấn rác đ-ợc thải ra hệ thống sông ngòi kênh rạch.
Theo số liệu điều tra khảo sát của chúng tôi năm 2001, l-ợng rác thải thải ra sông
ngòi kênh rạch hàng ngày cụ thể nh- sau (khu vực nội thành Tp. HCM):
Bảng 1.2: L-ợng rác toàn bộ xả ra trên các tuyến kênh (kg/ngày).
Stt


Tuyến kênh (K)
Từ hộ
dân
Từ ghe thuyền
Từ điểm
mua bán
dừa
Cộng
Hệ số
K
Tổng
cộng
Vỏ trái
cây
Rác
s.hoạt
1

K. Tân Hóa - Lò
gốm
1968
4633
99
1200
7900
1,2
9480
2
K. Đôi - Tàu Hũ
13.390
4292
783
6400
24.865
1,15
28.595
3
K. Tẻ - Bến
Nghé
6110
9722
1100
16.000
32.932
1,15
37.872
4
K. Nhiêu Lộc -

Thị Nghè
1824
-
8
-
1824
1,1
2006
5
K. Tham L-ơng
- Bến Cát - Vàm
Thuật
2503
-
230
150
2883
1,1
3171
6
Sông Sài Gòn
7449
-
-
-
7419
1,05
7790
Cộng
33.244

18.647
2220
23.750
112.062

88.914
(Nguồn: Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án lấy rác trên sông và kênh rạch khu vực nội
thành thành phố Hồ Chí Minh, 12/2001)

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 11/66
Tính toán l-ợng rác tồn động trên sông ngòi, kênh rạch:
Dùng rọ sắt với kích th-ớc 0.5x0.5x0.5m cặp sát rọ vào thuyền, cho rọ ngập sâu
hơn 2/3 rọ và kéo đi cho đến khi rọ đầy rác, sau đó để ráo n-ớc rồi đem cân. Từ đó ta
có thể tính đ-ợc l-ợng rác thải/m
3
mặt n-ớc.
Bảng 1.3: L-ợng rác -ớc tính tồn động trên sông ngòi, kênh rạch (vị trí có mật độ rác
dày).
Stt


Tuyến kênh (K)
Chiều
dài
(m)
Chiều
rộng
lòng
kênh
(m)

Chiều
rộng có
mật độ
rác dày
(m)
Độ dày
trung
bình lớp
rác
(m)
Thể tích
trung
bình lớp
rác
(m
3
)
Khối
l-ợng rác
trung
bình
(tấn)
1
K. Tân Hóa - Lò
gốm
7240
10-30
6-22
0,3
30408

10400
2
K. Tàu Hủ - Bến
Nghé
12200
50-55
11,6-16
0,12
20203,2
7010,5
3
K. Đôi- K. Tẻ
13200
100-120
3,8-6,4
0,07
4712
2026,2
4
K. Nhiêu Lộc -
Thị Nghè
9470
20-40
2-6
0,1
3788
1504
5
K. Tham L-ơng
- Bến Cát

14080
40-50
2-3
0,05
1760
512
6
Sông Sài Gòn
21000
450-550
1-2
0,1
3150
1093
Tổng cộng (TC1)
22567
(Nguồn: Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án lấy rác trên sông và kênh rạch khu vực nội
thành thành phố Hồ Chí Minh,12/2001)
Các công thức tính toán:
Thể tích trung bình lớp rác = (chiều dài)x(chiều rộng có rác dày)x(độ dày lớp rác)
Khối l-ợng rác trung bình = (thể tích t.bình lớp rác)x(khối l-ợng riêng của rác cân
đ-ợc)

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 12/66
Bảng 1.4: L-ợng rác -ớc tính tồn động trên sông ngòi, kênh rạch (vị trí có mật độ rác
thấp).
Stt


Tuyến kênh

(K)
Chiều
dài
(m)
Chiều
rộng
lòng
kênh
(m)
Chiều
rộng có
mật độ
rác thấp
(m)
Độ
sâu
lấy
mẫu
đo
(m)
Tổng
thể tích
n-ớc
đ-ợc
đo
(m
3
)
Khối
l-ợng

rác/m
3

n-ớc
(tấn)
Khối
l-ợng
rác
trung
bình
(tấn)
1
K. Tân Hóa -
Lò gốm
7240
10-30
4-8
0.5
21720
0,053
9442,8
2
K. Tàu Hủ -
Bến Nghé
12200
50-55
11,6-16
0,12
20203,
2

7010,5
1151,2
3
K. Đôi- K. Tẻ
13200
100-120
3,8-6,4
0,07
4712
2026,2
10385,1
4
K. Nhiêu Lộc
- Thị Nghè
9470
20-40
2-6
0,1
3788
1504
1600,4
5
K. Tham
L-ơng - Bến
Cát
14080
40-50
2-3
0,05
1760

512
2692,8
6
Sông Sài Gòn
21000
450-550
1-2
0,1
3150
1093
5239,5
Tổng cộng (TC2)
22567
30512,9
(Nguồn: Báo cáo nghiên cứu khả thi Dự án lấy rác trên sông và kênh rạch khu vực nội
thành thành phố Hồ Chí Minh,12/2001)
Các công thức tính toán:
Tổng thể tích n-ớc đ-ợc đo = (chiều dài)x(chiều rộng có rác thấp)x(độ sâu lấy
mẫu)
Khối l-ợng rác trung bình = (tổng thể tích n-ớc đ-ợc đo)x(khối l-ợng rác/m
3
n-ớc)
Ngoài ra trên mặt n-ớc sông ngòi kênh rạch còn có sự xuất hiện của các loại bèo, lục
bình trôi dạt tập trung thành từng cụm ở các chân cầu, bến cảng hoặc trôi dạt theo dòng
chảy. Tuy nhiên với loại rác này sự xuất hiện không th-ờng xuyên cho nên trong thuyết
minh tính toán này không đề cập.
Tổng l-ợng rác -ớc tính còn tồn động trên mặt n-ớc sông ngòi kênh rạch thành
phố là:
M = TC1 + TC2 = 22567 + 30512,9 53.080 (tấn)

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 13/66
Đây là khối l-ợng rác tồn động đ-ợc tính toán năm 2001. Mặt dù từ năm 2001 đến nay
thành phố mà cụ thể là các Công ty Môi Tr-ờng đô thị đã tổ chức nhiều biện pháp thu
gom và xử lý, tuy nhiên các biện pháp này còn nhỏ lẻ ch-a phổ biến và còn mang tính
chất thủ công, chủ yếu tập trung ở các khu vực có tính cấp thiết, do đó không thể giải
quyết triệt để vấn đề rác thải nếu xét về lâu dài. Do đó nếu không có biện pháp xử lý kịp
thời, hiệu quả và triệt để l-ợng rác này cùng với l-ợng rác tiếp tục thải ra hằng ngày sẽ
gây nên tình trang ô nhiễm vô cùng nghiêm trọng và cùng với thời gian l-ợng rác này sẽ
dần dần lắng xuống đáy sông ngòi kênh rạch gây nên sự bồi đắp và mất dần hệ thống các
sông ngòi kênh rạch.
1.2. Các biện pháp thu gom và xử lý rác thải hiện đang áp dụng tại Tp. Hồ Chí
Minh.
Việc khảo sát các biện pháp thu gom và xử lý rác thải của các công ty môi tr-ờng hiện
đang thực hiện tại thành phố Hồ Chí Minh là công việc cần thiết để tìm ra -u khuyết điểm
của các ph-ơng án hiện đang áp dụng nhằm có ph-ơng án khắc phục, cải tiến hoặc thiết
kế chế tạo thiết bị với mục đích mang lại hiệu quả hoạt động cao hơn.
Các biện pháp thu gom và xử lý rác thải đang áp dụng hiện nay có chung một điểm là
các loại rác thải sau khi đ-ợc thu gom sẽ tập kết tại các vị trí cố định và từ các điểm tập
kết này, rác sẽ đ-ợc các xe chuyên chở rác vận chuyển đến điểm tập trung xử lý rác của
thành phố.
1.2.1. Ph-ơng pháp thu gom thủ công:
Ph-ơng pháp thu gom thủ công là ph-ơng pháp dựa vào sức lao động của con ng-ời là
chính, theo đó công nhân vớt rác sử dụng dụng cụ cào và các vợt vớt rác để thu gom và
vớt các loại rác thải nổi cho vào các thùng rác bố trí sẵn trên xuồng. Khi các thùng chứa
đã đầy, rác sẽ đ-ợc vận chuyển đến các trạm thu gom đ-ợc xây dựng ở các địa điểm cố
định, tại đây các thùng rác sẽ đ-ợc đ-a lên bờ bằng cẩu, rác sẽ tiếp tục đ-ợc các xe rác
thu gom và vận chuyển đến các trạm xử lý rác của thành phố.
Ưu điểm: có khả năng hoạt động ở nhiều loại địa hình khác nhau, đặc biệt là các kênh
rạch có kích th-ớc nhỏ, các khu vực n-ớc cạn nh- ở khu vực ven bờ sông; có khả năng
thu gom tất cả các loại rác khác nhau đặc biệt là các loại rác có kích th-ớc lớn nh- các

cành cây, nệm chiếu, ván ép
Nh-ợc điểm: mức độ nặng nhọc công việc cao nh-ng năng suất vớt rác không cao. Do
các loại rác thải trên mặt n-ớc hầu nh- phân tán và liên tục di chuyển theo dòng chảy của
dòng n-ớc, ngay cả khi mật độ phân bố lớn, gây khó khăn cho việc thu gom khi diện tích

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 14/66
mặt n-ớc rộng. Hơn nữa, khi các thiết bị nh- thuyền, canô di chuyển để thao tác, chúng
tạo ra dòng chảy đẩy rác ra xa khỏi tầm với của ng-ời công nhân vớt rác trên thiết bị. Mặt
khác, do ngậm n-ớc nên trọng l-ợng của rác lớn làm hạn chế khả năng thu gom, vớt và
vận chuyển rác của công nhân. Vì vậy, việc vớt rác và các vật nổi trên sông là một công
việc khó khăn và nặng nhọc đối với những ng-ời làm công tác vệ sinh môi tr-ờng, đặc
biệt đối với những công nhân trực tiếp làm nhiệm vụ vớt rác.
1.2.2. Ph-ơng pháp thu gom có sự hỗ trợ của thiết bị thu gom rác:
a) Tổng quan về thiết bị vớt rác ở n-ớc ngoài :
Nhìn chung, thiết bị vớt rác có hai loại: loại hoạt động thu gom rác tại vị trí cố định
(đập n-ớc, cửa xả). ở loại này thiết bị chỉ thực hiện công việc vớt rác do rác đã tập trung
tại các lới chắn, các thiết bị loại này phổ biến ở những nớc: Nhật, Hà Lan,
Loại thứ hai là tàu vớt rác di động, thực hiện việc vớt rác trên sông ngòi, kênh rạch.
Các thiết bị ở loại này hoạt động theo nguyên lý vớt rác bằng gàu và nguyên lý hút. Cơ
cấu vớt rác th-ờng đặt tr-ớc hoặc hai bên mạn của thiết bị.
Nh-ợc điểm chính của các thiết bị vớt rác di động: khi tàu vớt rác di chuyển về phía
tr-ớc rác bị phân tán ra hai bên tàu, do đó hiệu quả thu gom và vớt rác không cao.

Hình 1.1: Nguyên lý sử dụng gu vớt rác.

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 15/66



























Hình 1.2: Nguyên lý hút.

Các cụm chi tiết chính:
(1): Thân tàu; (5): Thùng chứa;
(2): Cần cẩu; (8), (9): Cánh h-ớng rác;
(3): L-ới chứa rác; (11): Lỗ phun n-ớc.



BCNCKH-02-06-XVR-Trang 16/66
b) Tổng quan về thiết bị vớt rác trong n-ớc:
Các thiết bị vớt rác di động chế tạo trong n-ớc chủ yếu hoạt động theo nguyên lý của
tàu vớt rác của n-ớc ngoài, nên thiết bị vớt rác trong n-ớc tồn tại nh-ợc điểm nêu trên,
nh-ợc điểm này càng thể hiện rỏ do đặc thù rác thải ở sông ngòi, kênh rạch trong n-ớc
(rác thải đa dạng, nhẹ dễ bị phân tán khi tàu di chuyển về phía tr-ớc, nên hiệu quả vớt rác
thấp). Rác thải đa dạng về kích th-ớc, trọng l-ợng và chủng loại không nh- rác trên sông
ngòi, kênh rạch ở n-ớc ngoài (chủ yếu là rong rêu; loại rác thải sinh hoạt, buôn bán, công
nghiệp gần nh- không tồn tại do ý thức bảo vệ môi tr-ờng của ng-ời dân ở các n-ớc rất
cao).
Khi tác nghiệp, ng-ời công nhân rất vất vả do phải sử dụng vợt vớt rác có tầm vớt dài
để vớt rác lên tàu.
Theo quan điểm chúng tôi, một thiết bị thu gom và vớt rác nổi hoạt động hiệu quả
phải thực hiện đầy đủ các thao tác một cách tự động, bán tự động nh- sau:


Các thiết bị n-ớc ngoài cũng nh- trong n-ớc chỉ tập trung giải quyết khâu vớt rác, hai
khâu còn lại là thu gom và vận chuyển rác vớt lên bờ thì không đ-ợc thực hiện tốt vì vậy
quá trình thu gom và vớt rác không hiệu quả.
Gần đây tàu vớt rác tại Công ty dịch vụ công ích quận 8 thành phố Hồ Chí Minh đã
giải quyết một phần nh-ợc điểm trên bằng cách lắp thêm hai cánh h-ớng dòng rác hai bên
mạn tàu để cải thiện việc thu gom rác.
Thu gom

Vt rỏc
Vn chuyn lờn b

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 17/66



Hình 1.3: Tàu vớt rác tại Công ty Dịch vụ Công ích Quận 8.
Tr-ớc đây, ph-ơng pháp này sử dụng tàu gỗ vớt rác trên kênh, kích th-ớc tàu = 10,5 x
2,4 x 1,6 m, tải trọng 8-10 tấn, công suất đẩy 20 mã lực, tàu có bố trí hai cánh tay gom
rác tạo thành hình chữ V tr-ớc mũi tàu, bố trí cửa thu rác tại nơi tiếp giáp của cánh tay
gom rác và thân tàu, l-ới thu hồi và túi chứa rác bằng bao đay bố trí sau cửa thu rác.Khi
hoạt động, vận tốc t-ơng đối của các loại rác thải ng-ợc chiều với vận tốc của tàu, rác sẽ
đ-ợc hai cánh tay gom vào cửa thu rác và và túi chứa rác, túi chứa đầy rác sẽ đ-ợc tời
nâng lên tàu và khi kết thúc hành trình gom rác, các túi rác trên tàu sẽ đ-ợc tời đ-a lên bờ
tại các điểm tập kết.
Tuy nhiên việc đặt tời trên tàu là không phù hợp vì khi hoạt động tời sẽ gây chòng
chành, làm mất ổn định tàu, mặt khác độ cao của tời cũng làm ảnh h-ởng đến tính thông
qua của tàu tại các vị trí cầu. Do đó hiên nay các tời này đã đ-ợc dỡ bỏ.
Kết cấu của tàu hiện nay đ-ợc đơn giản hóa, đ-ợc thể hiện trên hình 1.3 gồm có:
+ Ph-ơng tiện thủy: ph-ơng tiện di chuyển, chứa rác, là nơi lắp các cơ cấu vớt rác.
Tải trọng 8-10 tấn.
+ Cụm vách h-ớng rác bao gồm: vách h-ớng rác, tấm l-ới chặn rác và phao nâng.
+ Bậc đứng.
Phng tin thy
Vỏch hng rỏc
Bc ng

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 18/66
Nguyên lý hoạt động: Khi thao tác vớt rác, ng-ời công nhân mở rộng cụm vách

h-ớng rác hai bên mạn thiết bị thủy, dòng rác đ-ợc di chuyển ng-ợc với chuyển động của
thiết bị và đi vào vách h-ớng rác, dòng rác đ-ợc giữ lại ở vách h-ớng rác nhờ l-ới chắn
rác đặt phía sau vách h-ớng rác, ng-ời công nhân trên bậc đứng dùng vợt, cào để đ-a rác
vào các giỏ chứa đặt trên ph-ơng tiện thủy. Để đảm bảo cho vách h-ớng rác giữ đ-ợc độ
cao so với mặt n-ớc ng-ời ta sử dụng phao nổi đặt ở đầu vách h-ớng rác.
Ưu điểm của tàu vớt rác tại Công ty dịch vụ công ích quận 8 : kết cấu đơn giản; do đ-ợc
sự hỗ trợ của cơ cấu thu gom rác nên giảm đ-ợc phần nào mức độ nặng nhọc công việc
cho công nhân.
Nh-ợc điểm của tàu vớt rác tại Công ty dịch vụ công ích quận 8:
+ Tuy có cơ cấu thu gom rác nh-ng công việc vận chuyển rác lên tàu vẫn phải thực hiện
bằng tay. Mặt khác tàu có cánh tay thu gom rác quá dài (5m), điều khiển không linh
hoạt do đó khi hoạt động cánh tay gây ra lực cản quá lớn nên tốc độ của tàu chậm (v =
4km/h), tàu dễ bị va chạm với các ph-ơng tiện đ-ờng sông khác.
+ Hai dòng gom không hoàn toàn do kết cấu phần đầu xuồng không phẳng và tàu không
liên kết với xe rác trên bờ nên việc vận chuyển rác từ tàu lên bờ cũng do ng-ời công
nhân thực hiện, điều này làm tăng mức độ nặng nhọc và thời gian làm việc của công
nhân.
Trên cơ sở khảo sát hoạt động các thiết bị vớt rác ở trên, chúng tôi đặt ra vấn đề
cần giải quyết là phải thiết kế và chế tạo đ-ợc loại thiết bị thực hiện một loạt các thao
tác liên kết với nhau: thu gom - vớt rác - vận chuyển rác đến các xe rác trên bờ một
cách tự động hoặc bán tự động nhằm nâng cao hiệu quả thu gom và vớt rác và giảm
nhẹ sức lao động cho ng-ời công nhân. Điều này trở thành mục tiêu chính mà nhóm
nghiên cứu h-ớng đến ở đề tài này.

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 19/66
Mét sè h×nh ¶nh vÒ t×nh tr¹ng r¸c th¶i trªn s«ng, kªnh r¹ch ë néi thµnh TP. Hå ChÝ
Minh:

H×nh 1.4: T×nh h×nh r¸c th¶i (1).

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 20/66

H×nh 1.5: T×nh h×nh r¸c th¶i (2).

H×nh 1.6: Ph-¬ng ph¸p thu gom r¸c thñ c«ng.

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 21/66

H×nh 1.7: VËn chuyÓn r¸c lªn bê b»ng thiÕt bÞ n©ng t¹i c¸c b·i tËp kÕt r¸c

H×nh 1.8: Xe lÊy r¸c t¹i c¸c b·i tËp kÕt r¸c
_____________________________

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 22/66
Ch-ơng 2: nghiên cứu Xây dựng và lựa chọn ph-ơng án
Thiết Kế
2.1. Xác định các chỉ tiêu hoạt động:
Xuất phát từ thực trạng rác thải trong môi tr-ờng n-ớc, căn cứ vào các ph-ơng pháp
thu gom và xử lý rác thải hiện đang áp dụng, ta đặt ra các chỉ tiêu hoạt động của thiết bị
nh- sau:
Thiết kế, chế tạo thiết bị tuân theo các Tiêu chuẩn cho phép đối với ph-ơng tiện
giao thông đ-ờng thủy; phù hợp với Luật Giao thông đ-ờng thủy Việt Nam.
Phù hợp với điều kiện làm việc ở Việt Nam nói chung, hệ thống sông ngòi, kênh
rạch ở thành phố Hồ Chí Minh nói riêng.
ứng dụng cơ giới hoá và tự động hoá cho thiết bị nhằm làm giảm nhẹ sức lao động
cho con ng-ời đặc biệt là với đội ngũ công nhân trực tiếp thực hiện công việc thu gom
rác.
Hoạt động tin cậy, an toàn và ổn định.
Dễ vận hành, bảo d-ỡng, sửa chữa.
Phù hợp với trình độ công nghệ sản xuất trong n-ớc.

ứng dụng vật liệu mới trong thiết kế, chế tạo các chi tiết có khả năng chống ăn
mòn cao, phù hợp với điều kiện làm việc.
Giá thành hợp lý.
2.2. Xây dựng các thông số đầu vào:
Từ các kết quả nghiên cứu, khảo sát ở ch-ơng 2, ta xác định các số liệu cụ thể sau:
Độ sâu rác thải nổi trung bình từ 0,05 0,3 m.
Độ sâu của vùng sử dụng thiết bị: H
min
= 1,5 m.
Bề rộng lòng sông, kênh rạch: B
min
= 5 m.
Căn cứ vào các nghiên cứu về tình hình rác thải, về điều kiện địa hình sông ngòi
kênh rạch ở Thành phố Hồ Chí Minh, căn cứ vào các chỉ tiêu hoạt động của thiết bị,
sau khi tính toán tính kinh tế khi sử dụng thiết bị, ta xác định đ-ợc các thông số đầu
vào nh- sau:
Chiều rộng hệ thống làm việc của thiết bị: B
LV
5 m.
Độ sâu vớt rác của thiết bị: H = 0,2 0,5 m.
Độ sâu tối đa của thiết bị thu gom rác nổi (lúc đầy tải): 1,5 m.
Chiều rộng tối đa của thiết bị (khi không làm việc): B
max
3,5 m.

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 23/66
Tải trọng: 2400 3000 kg.
Năng suất vớt rác: 20000 25000 (m
2
mặt n-ớc/giờ).

Vận tốc không tải: 12 km/h.
Vận tốc khi đầy tải: 10,5 km/h.
Số ng-ời vận hành thiết bị: 2 3 ng-ời.
2.3. Các ph-ơng án thiết kế:
Trên cơ sở các nghiên cứu đã đ-ợc tiến hành ở ch-ơng 2, chúng tôi tiến hành xây
dựng các ph-ơng án thiết kế nh- sau:
Các ph-ơng án đ-ợc thiết kế dựa trên nguyên lý chung là sử dụng xuồng dạng hai
thân, trên đó có bố trí các thiết bị thu gom và chứa rác thải.
Cấu tạo chung của thiết bị bao gồm:
Thân thiết bị đ-ợc thiết kế là hai phao nổi bố trí hai bên nhằm tạo ra dòng chảy
h-ớng vào tâm thiết bị, hai phao nổi đ-ợc liên kết với nhau bằng hệ thống các thanh
khung sàn bằng thép hình có sơn chống sét.
Thiết bị cũng bao gồm đầy đủ các hệ thống của một thiết bị giao thông thuỷ nh-
hệ động lực, hệ thống lái, điện , các hệ thống này đ-ợc bố trí một cách hợp lý trên
phần khung sàn của thiết bị.
Phía tr-ớc hai phao nổi ta bố trí hai cánh tay gom rác dạng hình chữ V để h-ớng
dòng rác thải vào tâm thiết bị, ngay sau hai cánh tay gom rác là thiết bị vớt rác để
hứng và vận chuyển rác thải vào bộ phận chứa rác bố trí trên xuồng.
Phần khác nhau chủ yếu của các ph-ơng án là kết cấu cụm vớt rác, bố trí các thiết
bị chứa rác trên xuồng, ph-ơng thức vận chuyển rác từ xuồng lên bờ và cách thức xử
lý rác thải đã đ-ợc thu gom.
2.3.1. Ph-ơng án 1:
Theo ph-ơng án này, cụm vớt rác đ-ợc chọn là cơ cấu dạng gàu hứng và vớt rác, cơ
cấu này đ-ợc điều khiển tự động để nâng và đổ rác vào thiết bị chứa rác đồng thời
cũng là phần thân thiết bị phía sau.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị nh- sau: khi tác nghiệp, thiết bị chuyển động với
vận tốc V, vận tốc t-ơng đối của dòng chảy so với thiết bị là V
d
, dòng chảy kèm theo
rác và các vật nổi đ-ợc h-ớng dòng bởi hai cánh tay gom rác (4) sẽ đi vào khoảng

trống gom rác giữa hai phao nổi (2), rác đ-ợc thu gom bởi cơ cấu gàu vớt rác (3), cụm
gàu vớt rác đ-ợc điều khiển để đổ rác vào thùng chứa rác, ở ph-ơng án này thùng
chứa rác là phần thân tàu ở phía sau. Khi gàu vớt rác lên, một màn chắn dạng l-ới sẽ

BCNCKH-02-06-XVR-Trang 24/66
tự động hạ xuống để ngăn chặn dòng rác trôi ra phía sau đuôi thiết bị gây h- hỏng
phần động lực thiết bị đồng thời cũng đảm bảo vớt sạch rác tại các vị trí tàu đã đi qua.

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị theo ph-ơng án 1
2.3.2. Ph-ơng án 2:
Ph-ơng án này vẫn sử dụng cụm vớt rác là cơ cấu gàu hứng và vớt rác nh- ph-ơng
án 1. Tuy nhiên, thay vì thân xuồng đ-ợc tận dụng để chứa rác thì trong ph-ơng án
này, thiết bị chứa rác đ-ợc sử dụng là các thùng chứa rác tiêu chuẩn, các thùng rác
đ-ợc bố trí trên mâm xoay 3 nh- hình vẽ.

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý thiết bị theo ph-ơng án 2