Nghiên cứu giải pháp và thử nghiệm để lựa chọn cơ cấu thiết bị làm vệ sinh đường cống thoát nước từ Hồ An Hội

Nội dung text: Nghiên cứu giải pháp và thử nghiệm để lựa chọn cơ cấu thiết bị làm vệ sinh đường cống thoát nước từ Hồ An Hội

1. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VÀ THỬ NGHIỆM ĐỂ LỰA CHỌN CƠ CẤU THIẾT BỊ LÀM VỆ SINH ĐƢỜNG CỐNG THOÁT NƢỚC TỪ HỒ AN HỘI Khoa cơ khí, Trường Đai học Sư phạm Kỹ thuật, TPHCM ABSTRACT In the sewer lines always exist mud, rubbish deposition. Mud has beendeposited and filled the drains in the industrial and residential areas, impedes drainage, causes flooding and severely affects the ecological environment. This article introduces the methods are being used in Vietnam and the world in order to clean sewer , simultaneously analyze , evaluate , compare advantages and disadvantages of each method . Thereby select optimal plan and carry out the design , manufacture sanitary equipment sewer lines under plan which has been selected. TÓM TẮT Trong các đƣờng cống thoát nƣớc luôn tồn tại bùn, rác lắng đọng. Bùn sinh ra lấp đầy các cống rãnh trong các khu công nghiệp và dân cƣ, cản trở sự thoát nƣớc gây ngập lụt và ảnh hƣởng nghiêm trọng tới môi trƣờng sinh thái. Bài viết này giới thiệu các phƣơng pháp vệ sinh cống thoát nƣớc đang đƣợc sử dụng tại Việt nam và trên thế giới, đồng thời phân tích, đánh giá, so sánh ƣu nhƣợc điểm của từng phƣơng án. Qua đó lựa chọn đƣợc phƣơng án tối ƣu và tiến hành thiết kế, chế tạo thiết bị vệ sinh đƣờng cống thoát nƣớc theo phƣơng án đã chọn. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Thoát nƣớc và xử lý nƣớc thải, vệ sinh môi trƣờng là những nội dung quan trọng trong quy hoạch, xây dựng và quản lý đô thị, khu công nghiệp. Tại các khu vực đang đối mặt với tình trạng hạ tầng thấp kém, môi trƣờng bị ô nhiễm, bệnh tật lây lan, úng ngập hay lụt lội, ngƣời ta lại càng thấy tầm quan trọng của lĩnh vực này. Đối với các khu đô thị, điểm dân cƣ mới,khu công nghiệp, chất lƣợng hệ thống hạ tầng kỹ thuật, trong đó có thoát nƣớc mƣa, nƣớc thải, góp phần quyết định tính hấp dẫn đối với khách hàng, cũng nhƣ sự phát triển bền vững của khu đô thị đó về lâu dài. Biến đối khí hậu cũng đang ngày càng trở thành những thách thức rất lớn đối với công tác quy hoạch đô thị và xây dựng các hệ thống hạ tầng kỹ thuật, nhất là ở các đô thị ven biển. Theo nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới năm 2008, đến năm 2050, mực nƣớc biển ở Việt Nam sẽ dâng cao thêm 30 cm. Biến đổi khí hậu còn dẫn đến những hệ quả nhƣ lƣợng
2. mƣa tăng, chế độ thủy văn đô thị trái với quy luật ảnh hƣởng lớn đến việc thu gom và tiêu thoát nƣớc thải, nƣớc bề mặt. Ở nƣớc ta vấn đề môi trƣờng và tình trạng ngập lụt ở các thành phố lớn đang diễn ra thƣờng xuyên và đáng báo động, ảnh hƣởng nghiêm trọng đến giao thông, hoạt động buôn bán, sản xuất, môi trƣờng và đời sống ngƣời dân. Do đó vấn đề nạo vét cống rãnh ở các khu công nghiệp và dân cƣ để đảm bảo khai thông dòng chảy tránh tình trạng ngập lụt nhƣ hiện nay là rất cần thiết. 2. SO SÁNH CÁC PHƢƠNG ÁN Hiện nay để xử lý các đƣờng ống nƣớc thải tại Việt Nam và trên thế giới dựa trên cơ sở các phƣơng pháp sau với các ƣu nhƣợc điểm nhƣ sau: Phƣơng pháp Ƣu điểm Khuyết điểm Chỉ sử dụng cho cống nhỏ với Thiết bị đơn giản, chi phí thấp. các loại tắc nghẽn nhẹ. Sử dụng cầu vải Vận hành dễ dàng, không làm hƣ Phải có thiết bị luồn dây cáp hỏng cống qua cống. Do giới hạn kích thƣớc thiết Sử dụng Robot Linh động trong việc nạo vét, có bị nên công suất vệ sinh thấp, gắn các thiết bị thể trang bị camera giám sát để phải có nguồn điện hoạt động. theo dõi hoạt động của Robot và vệ sinh nhƣ trình trạng của cống. Chi phí trang thiết bị cao khoan, cắt, máng Có thể vệ sinh các loại rác, bùn Không xử lý đƣợc những tắc ủi đất nhỏ. nghẽn nặng và các loại rác nhƣ bịch ni lông, hộp cơm. Chỉ sử dụng cho cống với các Thiết bị đơn giản, chi phí thấp. loại tắc nghẽn nhẹ. Phƣơng pháp sử dụng các thanh Vận hành dễ dàng, không cần máy Phải có thiết bị luồn dây cáp móc hỗ trợ qua cống. thông cống Có thể phát hiện vị trí tắc nghẽn Công nhân phải trực tiếp kéo đẩy thanh làm sạch dƣới cống Thiết bị khá cồng kềnh. Phƣơng pháp sử Thiết bị đơn giản, chi phí trung dụng tời đôi và bình. Thời gian chuẩn bị lâu. gàu chuyên dụng Vận hành khá đơn giản, có thể xử Phải có thiết bị luồn cáp qua lý các loại bùn cát, rác đọng cống.
3. Phƣơng pháp Ƣu điểm Khuyết điểm nhiều. Có thể sử dụng cho nhiều loại cống với các loại gàu khác nhau. Gàu trực tiếp cào bùn và đƣa lên trên miệng hố ga, không cần thiết bị hoặc công nhân múc bùn hố ga. Không vét đƣợc ở góc hố ga Thiết bị hốt bùn Có thể sử dụng hốt bùn đọng ở hố Giới hạn kích thƣớc miệng hố hố ga(Dạng vỏ ga khi đầy nƣớc. ga sò) Vận hành đơn giản Không vệ sinh đƣợc bên trong cống Thiết kế nhỏ gọn, có độ linh hoạt cao. Máy cắt rác với Chỉ có chức năng thông cống, thanh truyền linh Có thể làm thông nhiều loại rác, không có khả năng nạo vét. rễ cây với nhiều loại đầu cắt. hoạt Chi phí khá cao. Thích hợp cho các cống tròn nhỏ đến 600mm. Vét bùn bằng các Cần thiết bị luồn dây qua ống Chi phí thấp, thiết bị đơn giản cống. lƣỡi cạo Hiệu quả đối với bùn nhão và đất Có thể bị kẹt do vƣớng cát có nƣớc chƣớng ngại vật cứng nhƣ bê tông, rễ cây Sử dụng tia nƣớc áp lực cao (Bơm Khả năng làm sạch cao Chi phí thiết bị và vận hành cao. cao áp) Có thể sử dụng cho nhiều loại cống Chỉ sử dụng cho cống nhỏ Thiết bị rất đắt tiền Bơm hút bùn Năng suất cao Chi phí vận hành lớn Có thể hút nhiều loại bùn, cát, đá, rác Không có khả năng cắt phá rác cứng, rễ cây
4. Phƣơng pháp Ƣu điểm Khuyết điểm Vẫn cần công nhân chui vào cống. Phƣơng pháp cào Chi phí thấp Chỉ sử dụng cho cống hộp bùn cống hộp sử Năng suất khá cao Mực nƣớc không quá cao dụng xe ủi. Có thể đẩy bùn, cát, rác Tốn thời gian chuẩn bị Chỉ sử dụng cho cống hở Phƣơng pháp Chi phí thấp Mực nƣớc không quá cao gom bùn bằng Năng suất cao Cần thêm thiết bị hốt bùn lên xe ủi cho cống hở Có thể đẩy bùn, cát, rác trên 3. LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN Sau quá trình khảo sát và thƣc̣ tế công viêc̣ vê ̣sinh cống trên điạ bàn thành phố Hồ Chí Minh, nhâṇ thấy công viêc̣ thu gom rác trong cống của các công nhân là hết sƣ́ c vất vả và nguy hiểm. Trƣớc hết, về vấn đề sƣ́ c khỏe các công viêc̣ đều đƣơc̣ làm bằng tay, măc̣ dù có bảo hộ bằng găng tay, trên thƣc̣ tế viêc̣ trang bi ̣này chƣa an toàn, trong rác thải bao gồm rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp và cả rác thải y tế, không biết chắc đƣơc̣ trong đó gồm có nhƣ̃ng gì, khi găp̣ các vâṭ sắc nhoṇ đăc̣ biêṭ là kim tiêm se ̃ gây nguy hiểm . Đặc biệt trong trƣờng hơp̣ với cống có kích thƣớc 1.2m x 1.2m khi ngƣời công nhâṇ vào làm vê ̣sinh, trong trƣờng hơp̣ găp̣ sƣ ̣ cố với không gian nhỏ hep̣ cùng với môi trƣờng không an toàn làm cho viêc̣ di chuyển ra ngoài khó khăn và nếu có vết thƣơng hở dê ̃ dâñ tới nhiêm̃ trùng . Theo đại diện xí nghiệp thoát nƣớc Bắc Nhiêu Lộc, hiện nay cần một thiết bị phục vụ đẩy bùn cống hộp cạnh từ 1,2m trở lên và cơ khí hóa công đoạn hốt bùn ở các hố ga lên xe tải, cũng nhƣ theo yêu cầu của khu chế xuất Tân Thuận thì cần có một thiết bị để vét bùn trong cống ra hố ga nhƣng không có công nhân chui vào Vì vậy, thông qua quá trình khảo sát để tìm hiểu, phân tích, đánh giá, so sánh các quy trình vệ sinh đang sử dụng ở các khu vực đã khảo sát, từ đó ta chọn phƣơng pháp cào bùn cống hộp có cạnh từ 1,2m sử dụng xe ủi.
5. 4. THIẾT KẾ XE ĐẨY BÙN Việc lựa chọn kích thƣớc cho thiết bị đảm bảo các yêu cầu sau: • Trọng lƣợng và kích thƣớc của các bô ̣phâṇ của xephải phù hợp để tiêṇ lơị cho viêc̣ đƣa xe xuống cống. • Xe phải điều khiển đƣơc̣ từ xa, tiến lùi tự động trong hầm cống. Điều đó yêu cầu phải thiết kế phần cơ khí linh hoạt cho khung để có thể di chuyển dê ̃ dàng trong môi trƣờng gồ ghề hay bùn nhaõ . • Xe phải có camera có khả năng quan sát khi hoạt động trong cống, qua hình ảnh thu đƣợc từ camera, ngƣời điều khiển sẽ có phƣơng án vận hành phù hợp và có thể giám sát trình trạng của cống. • Xe phải có cơ cơ cấu ủi rác, bùn ra ngoài hố ga . XEMÔ PHỎNG :
6. XE SAU KHI CHẾ TẠO: CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE: Thông số kỹ thuật Động cơ: 4 thì 100 cc, làm mát bằng không khí Dung tích xilanh: 97 cm3 Tỷ số nén: Tỉ số nén: 9:1 Công suất tối đa: 4.41 kW / 7000 vòng/phút Momen xoắn cực đại: 6.03 Nm / 5000 vòng/phút Chiều cao: 1000mm Chiều rộng: 1000mm Chiều dài: 1500mm Khối lƣợng: 120 kg Camera Có thể ghi hình trong bóng tối, chuyển hƣớng Pal-Tilt
7. 5. MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA XE 6. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Lần thử nghiệm Khối lƣợng bùn (Kg) Đánh giá 1 20 Tốt 2 30 Tốt 3 40 Tốt 4 50 Tốt 5 60 Tốc độ giảm 6 70 Xe chạy rất khó khăn 7 80 Xe hầu nhƣ không thể di chuyển
8. 7. KẾT LUẬN Về cơ bản xe đã đáp ứng tốt các yêu cầu đề ra: nâng hạ ben, tiến lùi, ủi bùn và quá trình chạy khá ổn định. Bên cạnh đó vẫn còn một số nhƣợc điểm nhƣ: - Độ rung lớn. - Xe chƣa thể tự sang số (phải sang số trƣớc bằng tay) - Xe khá ồn, nhả nhiều khói khi hoạt động gây ảnh hƣởng tới camera. - Bánh xe nhỏ, dễ bị trƣợt bánh - Bộ phận lái hoạt động chƣa ổn định - Xe chƣa thể làm việc dƣới mặt nƣớc quá sâu - Lƣợng bùn đẩy đƣợc là có hạn Hƣớng phát triển thêm trong tƣơng lai: - Thiết kế thêm bộ giảm xóc, chống rung cho xe - Phát triển thêm cơ cấu sang số tự động - Thiết kế lại cơ cấu tự lái - Xem xét lại bộ phận lọc khí, thiết kế lại ống xả khí. - Thiết kế lại máng đẩy bùn, tăng độ bám đƣờng cho bánh xe. - Chống thấm nƣớc các mạch điện và các cơ cấu chấp hành bằng điện để xe có thể hoạt động đƣợc dƣới nƣớc sâu hơn - Tích hợp cả phần điều khiển Camera vào giao diện điều khiển
9. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, NXB Giáo dục, 2007 [2] Nguyễn Thiện Phúc, Robot công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2011. [3] Phạm Đăng Phƣớc, Robot Công nghiệp, NXB Xây dựng, 2007 . [4] Nguyễn Ngọc Phƣơng – Nguyễn Trƣờng Thịnh, Robot Công nghiệp, Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM, 2005. [5] Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển Robot công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2007. [6] Đào Văn Hiệp, Kỹ thuật Robot, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2004. [7] Jorge Angeles, Fundamentals of Robotic Mechanical Systems, Springer-Verlag New York, Inc, 2003. [8] John J.Craig, Introduction to robotics : Mechanics and Control 3rd Edition, Prentice Hall [9] Saeed B. Niku, Introduction to Robotics Analysis, Systems, Applications, Prentice Hall, 2001. [10] [11] [12]
10. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.