TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU GOM, TRUNG CHUYỂN, VẬN CHUYỂN

Hệ thống thu gom rác của quận là thu gom rác không phân loại. Rác từ hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng, khách sạn…

Chương 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

THU GOM, TRUNG CHUYỂN, VẬN CHUYỂN

5.1 HÌNH THỨC THU GOM

Hệ thống thu gom rác của quận là thu gom rác không phân loại Rác từ hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng, khách sạn…tất cả đều được thu gom chung như rác hộ gia đình Rác từ hộ gia đình, nhà hàng, khách sạn, nhà nghỉ, quán ăn, siêu thị, các trường đại học, cao đẳng, nhà trẻ, mầm non, dạy nghề, TH, THCS, THPT có cùng khối lượng riêng 170 kg/m3 (giả định)

Ta dùng thùng 660L để thu gom rác từ tất cả các đối tượng này Để thuận tiện cho việc thu gom, ta tiến hành thu gom như sau:

Đối với việc thu gom rác trong những đường hẻm, đường có chiều rộng lòng đường nhỏ tiến hành thu gom hai bên đường cùng lúc

Hình 5.1 Hệ thống thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ: thu gom hai bên đường

Đối với việc thu gom rác ở những tuyến đường giao thông lớn, mật độ xe đông tiến hành thu gom một bên đường từ nhà này đến nhà kia, thu gom 4 nhà liên tiếp rối mới đẩy xe thu gom đi tiếp theo lộ trình thu gom

Hình 5.2 Hệ thống thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ: thu gom một 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

5.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU GOM, TRUNG CHUYỂN, VẬN CHUYỂN

5.2.1 Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Thu Gom

Việc tính toán số thùng đầu tư và công nhân thu gom còn phụ thuộc vào cách bố trí số công nhân quản lý số thùng thu gom Mỗi người có thể quản lý 1 thùng hoặc 2 thùng Do đó có hai phương án đề xuất tính toán để xem xét phương án nào kinh tế và dễ quản lý hơn để lựa chọn cho công tác thu gom

Bảng 5.1 Tính tổng thể tích rác cần thu gom

Năm Hộ giađình Chợ

Nhà nghỉ khách sạn

Nhà hàng quán ăn

Siêu thị

Trường ĐH, CĐ

Mầm non, nhà trẻ

Trường dạy nghề

Trường TH,

TH, PT

Tổng cộng (m 3 )

Tổng thể tích rác thu gom từ hộ gia đình, chợ, nhà nghỉ khách sạn, nhà hàng quán ăn, siêu thị năm 2008 là: 1.333 m3

Chọn thùng thu gom có thể tích 660L, hệ số hữu dụng của thùng 0,95 Rác ở trường học, chợ, nhà hàng, khách sạn, siêu thị đều được thu gom chung với rác của hộ gia đình, nghĩa là những điểm này xem như là hộ gia đình

Tổng số điểm cần phải thu gom

N = số hộ + số trường + số chợ + số nhà hàng, quán ăn + số nhà nghỉ, khách sạn + số siêu thị

Giả định mỗi hộ có 4 người → số hộ = 52 508

4

030 210

sô

(hộ)

Dựa vào niên giám thống kê 2007 ta có tổng số trường học (gồm trường Đại học, Cao đẳng, Trung học phổ thông, Trung học cơ sở, Tiểu học, Mầm non, Dạy nghề) của quận 4 là 23 Tổng số chợ trên địa bàn là 5; tổng số quán ăn, nhà hàng là 10; tổng số nhà nghỉ, khách sạn là 15; tổng số siêu thị là 3 (giả định)

→ Tổng số điểm cần phải thu gom là 52.541 điểm

Phương Án 1 - Mỗi người quản lý 1 thùng thu gom 660L

Đối với phương án này, mỗi công nhân chỉ nhận được một thùng thu gom, sau khi lấy rác đầy

sẽ tập trung về điểm hẹn và chờ xe vận chuyển đến lấy rác rồi mới tiếp tục thu gom ở tuyến tiếp theo Công nhân thu gom rác theo kiểu hệ thống container cố định Giả định mỗi hộ gia đình có

4 người

Khối lượng CTR chứa trong xe đẩy tay 660 lít

m = v × d × f

Trong đó:

m: khối lượng CTR mà xe đẩy tay 660 lít có thể chứa

v: thể tích xe chứa

d: khối lượng riêng của CTR = 170 (kg/m3)

f: hệ số hữu ích = 0,95

→ m = 0,66 m3 × 170 (kg/m3) × 0,95 = 106,6 kg/xe

Vậy số hộ thu được trong 1 chuyến

24 /

13 , 1 / 4

/ 6 ,

× kg nguoi ho

nguoi

xe kg

(hộ/xe)

Thời gian cần cho một chuyến

h s P

T SCS = SCS + +

Trong đó:

TSCS: thời gian cần thiết cho một chuyến (h/chuyến)

PSCS: thời gian lấy rác và đổ rác (h/chuyến)

s: thời gian vận chuyển từ điểm hẹn đến nơi thu gom và thời gian quay lại điểm hẹn (h/chuyến) h: thời gian đợi và đổ rác tại điểm hẹn (h/chuyến)

Thời gian lấy rác và đổ rác (PSCS)

2

1 P P

P SCS = +

Trong đó:

P1: thời gian lấy rác và đổ rác của 4 hộ giả sử là 1 phút

P2: thời gian di chuyển giữa 4 hộ giả sử bằng 1,5 phút

chuyên phút

chuyên hô

hô phút P

P

4

5 , 1 ) 1 24 ( ) /

24 /

4

1 ( 2

=

= 14 , 6phút/chuyên= 0 , 24h/chuyên

Thời gian vận chuyển

s = s1 + s2

Trong đó:

s1: thời gian xe rỗng đi từ điểm hẹn đến tuyến thu gom

s2: thời gian xe đầy từ điểm cuối của tuyến thu gom đến điểm hẹn

Đoạn đường từ hộ cuối đến điểm hẹn hoặc từ điểm hẹn đến hộ đầu của tuyến: 1km

Vận tốc khi xe không chứa rác giả sử là 5 km/h, vận tốc khi xe đầy rác giả sử là 4 km/h

chuyên h

h km

km h

km

km s

s

/ 4

1 / 5

1 2

=

Thời gian tại điểm hẹn = t1 + t2 = = 5 + 1 = 6phút/chuyên= 0 , 1h/chuyên

(Giả sử thời gian chờ t1 tại điểm hẹn là 5 phút và thời gian đổ t2 mất 1 phút)

Vậy thời gian cần thiết cho 1 tuyến thu gom

chuyên h

chuyên h

chuyên h

chuyên h

T SCS = 0 , 24 / + 0 , 45 / + 0 , 1 / = 0 , 79 /

Xác Định Số Chuyến, Số Thùng Và Số Công Nhân

Số chuyến thu gom của 1 thùng 660L trong 1 ngày:

9 79

, 0

) 15 , 0 1 ( 8 ) 15 , 0 1

(

8

=

−

×

=

−

×

SCS

w: hệ số thời gian không vận chuyển, w = 0,15 (Diệu, 2008)

Số chuyến phải thực hiện để thu hết lượng rác trong một ca:

ca chuyen chuyen

m

m

95 , 0 /

66 ,

0

333 1 3

3

=

×

=

Số thùng 660 lít cần đầu tư:

ca thung thung

chuyen

ca chuyen thung

chuyen So

ca chuyen So

/ 9

/ 126

2 /

/

=

=

=

Với số lượng là 236 thùng rác làm việc trong ngày, mỗi công nhân quản lý 1 thùng

Giả đi ̣nh công nhân làm viê ̣c 6 ngày/tuần.Vậy số công nhân làm việc trong 1 ca khi tính đến số ngày nghỉ định kì trong tuần:

ngay nhan cong ngay

ngay ca

nhan cong

/ 275

6

) 7 / 236

Phương án 2 - Mỗi người quản lý 2 thùng thu gom 660 lít

Đối với phương án 2 thì công nhân được nhận 1 thùng thu gom 660 lít sau khi lấy đầy sẽ đẩy thùng về điểm hẹn, công nhân không phải chờ xe ép rác tại điểm hẹn mà tiếp tục quay lại bắt đầu với tuyến mới

Tính tương tự như phương án 1 nhưng phương án 2 không tính thời gian công nhân đợi ta ̣i điểm he ̣n và thời gian đổ rác ta ̣i điểm he ̣n

Thời gian cần thiết cho một tuyến thu gom

chuyen h

chuyen h

chuyen h

s P

T SCS = SCS + = 0 , 24 / + 0 , 45 / = 0 , 69 /

Xác Đi ̣nh Số Chuyến, Số Thùng Và Số Công Nhân

Số chuyến thu gom của mỗi thùng 660 lít trong 1 ngày:

ngay thung chuyen

chuyen h

ca h T

w

SCS

/

10 /

69 , 0

/ ) 15 , 0 1 ( 8 ) 1

(

Số thùng 660 lít cần đầu tư:

) / ( 213 10

126 2

/

/

ngay thung ngay

thung sochuyen

ca sochuyen

Số thùng thực tế đầu tư:

ngay thung nguoi

thung ngay

Với số lượng 426 thùng rác làm việc trong 1 ngày, mỗi công nhân quản lý 2 thùng rác

Vậy số công nhân làm việc trong 1 ca khi tính đến số ngày nghỉ định kì trong tuần

ngay nhan cong ngay

ngay ca

nhan cong

/ 248

6

) 7 / 213

Nhâ ̣n xét

Về mặt kỹ thuật thì cả hai phương án này đều đảm bảo thu hết luợng rác phát sinh từ hộ gia đình Do đó để lựa chọn phương án đầu tư thùng cho công tác thu gom phải xét đến tính kinh tế của mỗi phương án, nếu phương án nào có chi phí đầu tư thấp sẽ lựa chọn phương án đó làm phương án đầu tư thùng rác thu gom rác từ hộ gia đình

Số lượng thùng đầu tư qua các năm đuợc thể hiện ở Bảng 5.2, giả sử thành phần rác chiếm tỷ lệ không đổi qua các năm và thời gian khấu hao thiết bị là 5 năm

Bảng 5.2 Số lượng thùng và số lượng công nhân của từng phương án qua các năm

(kg/ngày) cần (660L)Số thùng Số thùngđầu tư

(660L)

Số nhân công/ngày cần (660L)Số thùng

Số thùng đầu tư (660L)

Số nhân công/ngày

Tính Toán Chi Phí Đầu Tư Thùng Và Lương Công Nhân Cho Từng Phương Án

Chi phí mỗi thùng 3.000.000 đ/thùng, giả sử lương công nhân 2.000.000 đ/tháng

Bảng 5.3 Chi phí thùng của từng phương án

Năm

Phương án 1 Phương án 2

Thùng

đầu tư

Chi phí thùng (triệu)

Thùng đầu tư

Chi phí thùng (triệu)

Tiền lương công nhân sẽ được tính theo năm 2008 theo phương án 1:

số công nhân/ngày × 30 ngày/tháng × 2.000.000 đồng/tháng

= 276 × 30 × 2.000.000 ×12 = 198.720.000.000 đồng/năm

Tiền lương công nhân sẽ được tính theo năm 2008 theo phương án 2:

số công nhân/ngày × 30 ngày/tháng × 2.000.000 đồng/tháng

= 248 × 30 × 2.000.000 ×12 = 178.560.000.000 đồng/năm

Tính tổng đầu tư trong năm 2008:

+ Phương án 1: 708.000.000 + 198.720.000.000 = 190.428.000.000 đồng

+ Phương án 2: 1.275.000.000 + 178.560.000.000 = 179.835.000.000 đồng

Theo kết quả tính toán kinh tế của 2 phương án, ta thấy phương án 2 kinh tế hơn phương án 1

Vì thế, thu gom rác thải theo phương án 2

5.2.2 Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Trung Chuyển, Vận Chuyển

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 2025

- Rác từ hộ gia đình sau khi đựơc thu gom sẽ tập trung về các điểm hẹn

Bảng 5.4 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)

MITSUBISHI CANTER

MITSUBISHI CANTER

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)

Tổng lượng rác (tấn/ngày)

N =c Lượng rác cho 1 chuyến vận chuyển (tấn/chuyến)

=

) (tan/

495 , 6

) (tan/

043 , 237

chuyen

ngay

= 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: 20 (USD)

Từ đĩ tính được chi phí cần đầu tư cho mỗi loại xe từ đĩ chọn loại xe kinh tế nhất.

Bảng 5.5 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

4m 3

Hino

FG1JJUB

Hino

FC3JEUA 9

m 3

Mitsubishi

Canter 5,3m 3 2.630 1,5 3,945 60 158 438.000 3.160 441.318 Mitsubishi

Canter 6,3m 3 2.930 1,2 3,516 67 149 489.100 2.980 492.229

Theo kết quả tính tốn trong Bảng 5.5 trên, nếu so sánh về mặt kinh tế trong việc đầu tư xe ép rác, loại xe được lựa chọn để tính tốn cho tồn 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 14m3 được tính:

771 5 , 1 14

905 7 100 15 )

/

ρ

V

M m

Với M: khối lượng rác xe ép chở (kg), V: thể tích xe (m3), ξ: tỷ số nén ép

Khối lượng rác chứa trong xe ép 14m3

V × f × ρ= 14m3 × 0,771 tấn/m3 × 1 = 10,794 tấn

Trong đĩ:

Thể tích xe V = 14m3

Khối lượng riêng nén épρ = 0,771 tấn/m3

Hệ số hữu ích của xe f = 1

Số điểm hẹn mà xe ép rác phải đi qua trong một chuyến vận chuyển:

hen điem m

kg m

thùng

kg

/ 170 66

, 0 14

794 10

3

×

×

=

Tổng số chuyến xe cần thiết để vận chuyển hết CTR trong 1 ngày (Nc)

21 1 771 , 0 14

043 , 237 1

tan/

771 , 0

×

×

=

×

×

=

m m

ac tongluongr

Số thùng 660 lít mà xe có thể tiếp nhận trong một chuyến

96 /

170 /

66 , 0

794 10

×

=

=

m kg thung

m

kg l

acthung khoiluongr

ongracxeep tongkhoilu

Tính tương tự cho các năm còn lại

Bảng 5.6 Số chuyến, số điểm hẹn qua các năm

Năm Số chuyến xe đẩy

tay 660lít/ngày

Số thùng/điểm hẹn

Số chuyến xe ép rác thực hiện/ngày

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 = 96 thùng

Np: số điểm hẹn lấy được trong một chuyến thu gom, Np = 11 điểm hẹn

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

T1 = (96 × 0,016) + [(11 – 1) × 0,03] = 1,84 giờ/chuyến

• Thời gian từ vị trí lấy rác cuối cùng về TTC và trở lại vị trí lấy rác tuyến tiếp theo

2

T

= +

Trong đó:

S1: Khoảng cách trung bình từ điển hẹn cuối đến TTC: S3 = 6 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

2

0,35

20 20

• Thời gian cần thiết cho một chuyến thu gom

TSCS = T1 + T2 + T3 = 1,84( giờ) + 0,35 (giờ) + 0,25 giờ = 2,44 giờ/chuyến

• Số lần xe quay vòng trong ngày

H (1- w) -(t -t )

Tscs 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 = 0,15

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

56 , 2 41

, 2

) 0 625 , 0 ( ) 15 , 0 1 (

=

Số xe ép cần thiết =223chuyen chuyen//ngay ngay = 7 (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

ngay

ngay xe

nguoi xe

6

7 / 2

= 16 (người/ngày)

Bảng 5.7 Số xe ép rác 14 m3 cần đầu tư tính đến năm 2025 để thu gom chất thải rắn (xe sử dụng được trong 10 năm)

Năm

tính

toán

Khối lượng

Khối lượng Số xe cần

thiết

Số xe cần đầu tư

Số công nhân của

xe ép rác (kg/ngày) (tấn/năm)

5.3 TRẠM TRUNG CHUYỂN

Trạm trung chuyển được xây dựng và thiết kế khi đoạn đường vận chuyển đến trung tâm xử lý hoặc BCL gia tăng làm cho việc vận chuyển trực tiếp không kinh tế, cũng như khi trung tâm xử

lý hoặc BCL nằm ở vị trí rất xa không thể vận chuyển trực tiếp CTR đến đó bằng đường quốc

lộ Trạm trung chuyển nhằm phục vụ cho việc phân loại rác tại nguồn do vậy khuôn viên phải

có diện tích lớn để tiếp nhận CTR và phân loại Khuôn viên được chia làm 2 khu vực, bao gồm các công trình cụ thể sau:

- Nhà bảo vệ

- Khu vực văn phòng, các hoạt động của xí nghiệp được quản lý ở đây

- Khu vực cân xe vào

- Ngay giữa khuôn viên là sàn trung chuyển chính bên trong có 2 hệ thống ép CTR thủy lực dùng để ép CTR hữu cơ

- Khu vực đậu xe đầu kéo, xe ép và nơi đặt container sau khi kết thúc công việc

- Sàn trung chuyển phụ là nơi tiếp nhận các loại chất thải vô cơ sau phân loại

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 sang 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

Hoạt động của TTC chất tải trực tiếp: tất cả các xe thu gom được cân và xác định vị trí đổ chất thải Sau khi đã hoàn tất việc đổ bỏ chất thải các xe này được cân lại lần nữa và tính lệ phí Xe