Đặt vấn đề 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. Ngập lụt ảnh hƣởng nghiêm trọng đến giao thông, hoạt động buôn bán, sản xuất, môi trƣờng và đời sống ngƣời dân. Từ đó nảy sinh ra 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. Mặt khác, quá trình khai thông, nạo vét cống cực kỳ nguy hiểm và ảnh hƣởng đến sức khỏe, tính mạng của công nhân nên xu hƣớng của nƣớc ta và cả thế giới hiện nay là giảm bớt sức ngƣời, thay thế dần bằng máy móc hiện đại để nâng cao hiệu suất công việc, an toàn lao động.
2 Lý do chọn đề tài Ở nƣớc ta cũng hiện nay việc khai thông cống rãnh chủ yếu đƣợc thực hiện bằng sức ngƣời với các công cụ đơn giản nhƣ cuốc, xẻng,. Do đó tính an toàn và độ hiệu quả chƣa cao. Bên cạnh đó, các máy móc thiết bị của nƣớc ngoài có giá rất cao nên việc mua về và áp dụng ở nƣớc ta còn gặp nhiều khó khăn và hạn chế. Từ những lý do đó, chúng ta thấy việc thiết kế và chế tạo máy vệ sinh, nạo vét đƣờng cống để góp phần bảo vệ môi trƣờng và nâng cao tính hiệu quả của công việc là rất cần thiết.
3 Mục tiêu đề tài Để giải quyết vấn đề bùn, rác lắng đọng trong hệ thống cống thoát nƣớc phù hợp với một số yêu cầu của các đơn vị sử dụng nhƣ Khu chế xuất Tân Thuận, Xí nghiệp thoát nƣớc Bắc Nhiêu Lộc…. Đồng thời để đảm bảo an toàn sức khỏe cho công nhân vận hành, mục đích của đề tài hƣớng đến là khảo sát hiện trạng cống thoát nƣớc ở một số khu vực, nghiên cứu các phƣơng pháp vệ sinh cống đang đƣợc sử dụng. Từ đó, phân tích, so sánh, đánh giá ƣu nhƣợc điểm của các phƣơng pháp để lựa chọn giải pháp phù hợp và tiến hành thiết kế, chế tạo thiết bị, đƣa vào thực nghiệm, đồng thời đánh gía kết quả thực nghiệm. 1 Việc thiết kế và chế tạo thiết bị phải đảm bảo các yêu cầu sau: Thiết bị có thể hoạt động đƣợc trong môi trƣờng cống.
Thiết bị có thể tiến, lùi và tăng giảm tốc độ, chạy trong môi trƣờng nƣớc và bùn nhão. Thiết bị hoạt động thông qua giao diện điều khiển và tín hiệu không dây. Có camera quan sát truyền video và hình ảnh về cho ngƣời điều khiển. Camera phải hoạt động tốt trong môi trƣờng ẩm thấp và thiếu sáng.
4 Giới hạn đề tài Đề tài mới đƣợc thực hiện trong môi trƣờng cống hộp có cạnh từ 1,2 mét, có thể khô hoặc chứa nƣớc với mức ngập nƣớc không quá 0,3 mét và khối lƣợng bùn đẩy đƣợc giới hạn từ 60 ÷ 70 kg. 5 Tình hình nghiên cứu Ở Việt Nam việc nghiên cứu chế tạo thiết bị nạo vét cống thƣờng xuất phát từ chính công nhân với các hình thức thô sơ nhƣ quả cầu vải, cầu lôi,. Hiện nay thì có thêm các công ty nhƣ: Công ty TNHH MTV Thoát nƣớc và Phát triển đô thị Bà Rịa Vũng Tàu – BUSADCO, công ty Samco,. nhƣng vẫn còn sản xuất với giá thành rất cao.
Ngoài ra tại Việt Nam và trên thế giới cũng đã có những nghiên cứu về vệ sinh đƣờng ống nhƣ: ROBOT VỆ SINH ĐƢỜNG ỐNG. Tác giả: Bích Nhàn. PHAT TRIỂN ROBOT KIỂM TRA VA VỆ SINH DƢỜNG ỐNG. Tác giả: Trần Phƣơng Nam, Nguyễn Trƣờng Thịnh, Nguyễn Ngọc Phƣơng.
Nguồn: Hội Nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hóa, 2011. ROBOT VỆ SINH DƢỜNG ỐNG NƢỚC THẢI "MADE IN VIETNAM". A STUDY OF PIPE-CLEANING AND INSPECTION ROBOT. Tác giả: Truong-Thinh, Nguyen; Ngoc-Phuong, Nguyen; Phuoc-Tho, Tuong.
Nguồn: 2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, 2011. 2 KR1020110033389 PIPE CLEANING ROBOT CAPABLE OF STABLY TRAVELING INSIDE A PIPE, 2011.vn KR1020080013647 CLEANING ROBOT FOR A GARBAGE DISCHARGING PIPE TO REMOVE WASTE IN THE PIPE BY TRAVELING IN THE PIPE, HAVING A PLURALITY OF CLEANING DEVICES, 2008.vn KR100834438 PIPE CLEANING ROBOT FOR REMOVING OBSTACLES STUCK ON INNER SURFACE OF A PIPE BURIED IN THE GROUND, 2008.vn OPTIMAL MECHANISM DESIGN OF IN-PIPE CLEANING ROBOT. Tác giả: Jung, Chang Doo; Chung, Won Jee; Ahn, Jin Su;… Nguồn: 2011 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, 2011. 6 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài này giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát hơn về công việc nào vét cống rảnh.
Có thể thay thế sức ngƣời, góp phần giảm thiểu tai nạn trong quá trình làm việc. Giảm chi phí sản xuất thiết bị, nâng cao năng suất công việc và góp phần bảo vệ môi trƣờng sống. 3 Chƣơng II: QUÁ TRÌNH KHẢO SÁT, THỐNG KÊ CÁC PHƢƠNG PHÁP NẠO VÉT CỐNG ĐỂ ĐÚC KẾT Ý TƢỞNG CHO ĐỀ TÀI 2.1 Quá trình khảo sát 2. Khảo sát hệ thống cống ở các khu chế xuất, khu công nghiệp 2.1 Khu chế xuất Tân Thuận Khu chế xuất Tân Thuận (“TTZ”) với tổng diện tích 300 hecta với sông Sài Gòn bao quanh.
Bắt đầu xây dựng từ năm 1992, đến nay TTZ đã là Khu Chế Xuất thành công nhất tại Việt Nam với hơn 130 doanh nghiệp đang hoạt động. 1 S đồ hu h xuất Tân Thuận Do có vị trí nằm sát sông Sài Gòn nên địa hình ở khu vực này khá thấp, cho nên hệ thống cống ở TTZ không thể xây ngầm trong lòng đất nhƣ các khu vực khác đƣợc. Vì vậy phần lớn hệ thống cống ở đây khá cạn và đƣợc để hở. Hệ thống cống hở này chạy quanh các doanh nghiệp và nằm song song với hệ thống đƣờng nội bộ ở đây, với tổng chiều dài trên 30km và chiều ngang từ 2 – 6m.
2 Cống hở ở TTZ Hình 2.2 cho thấy hệ thống cống hở ở TTZ có nhiều bùn và rác, ngoài ra có đƣờng ống nƣớc thải bằng nhựa có đƣờng kính từ 200 – 300mm đi theo các cống hở này gây khó khăn cho việc nạo vét bùn. Bên cạnh hệ thống cống hở là hệ thống cống hộp đôi nằm tại các ngã tƣ, ngã ba để nối hệ thống cống hở với nhau. Có kích thƣớc mỗi cống là 2m x 2m với tổng chiều dài trên 1 km. 3 Hệ thống ống hộp ở TTZ Để xử lý nƣớc thải từ các doanh nghiệp khu chế xuất đã đầu tƣ xây dựng nhà máy xử lý nƣớc thải với công suất thiết kế lên đến 10.
Phƣơng pháp vệ sinh cống thoát nƣớc Do phần lớn cống thoát nƣớc là cống hở (dạng mƣơng thoát nƣớc nên quá trình nạo vét bảo dƣỡng có thể sử dụng công nhân và các thiết bị hỗ trợ để thực hiện. Hiện nay, xe cuốc gắn đầu cạp bùn (Hình 2.4) để vét bùn dƣới cống hở, nhƣng phƣơng pháp này tốn nhiều chi phí do bùn không tập trung và hệ thống cống quá dài. Theo yêu cầu của khu chế xuất thì để nâng cao hiệu quả nạo vét thì cần có một thiết bị để gom bùn lại thành từng cụm lớn để có thể sử dụng xe cuốc đầu cạp bùn hoặc gàu tải để vét bùn lên trên, phƣơng pháp này có thể làm tăng năng suất và giảm chi phí nạo vét. Đối với dạng cống hộp là cống ở vị trí thấp để xả nƣớc ra sông với nhiều 6 đoạn, đoạn dài nhất khoảng 800m, và các đoạn nối ngang đƣờng khoảng 30-40 m rất khó khăn cho việc nạo vét.
Đo địa hình gần sông nên bùn lắng đọng nhiều trong cống. Hiện nay phía khu chế xuất chƣa có phƣơng án nạo vét các đoạn cống hộp này. 4 Xe đào b nh xí h gắn đầu ạp bùn Theo yêu cầu của khu chế xuất thì cần có một thiết bị để vét bùn trong cống ra hố ga nhƣng không có công nhân chui vào trong cống để đảm bảo an toàn và sức khỏe cho cá nhân. Do đó có thể thiết kế thiết bị dạng máy ủi tự động hoặc điều khiển từ xa có giám sát bằng camera hoặc dạng tời kéo là phù hợp.2 Khu công nghiệp Trảng Bàng – Tây Ninh (KCN TB – TN) Khu công nghiệp Trảng Bàng – Tây Ninh nằm ở vị trí: Km32 – đƣờng Xuyên Á, xã An Tịnh huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh.
Cách Trung tâm Tp. Quy mô: 189,57ha. Diện tích có thể cho thuê là 132,97ha, đã cho thuê 118,12ha (79 dự án đầu tƣ với tổng số vốn đăng ký là 201,36 triệu USD và 1. Công ty đầu tƣ hạ tầng: Công ty cổ phần phát triển hạ tầng khu công 7 nghiệp Tây Ninh.
KCN TB-TN có trên 12 km đƣờng nội bộ và trên 20 km cống thoát nƣớc các loại, phần lớn là cống có kích thƣớc từ 600 – 800 mm. Qua quá trình sử dụng thiết bị khảo sát hiện trạng cống ngầm cho thấy do địa hình cao nên các đƣờng cống chủ yếu tích tụ đất cát, bê tông trong quá trình thi công. 5 Hạ tầng hu ông nghiệp Tr ng Bàng – Tây Ninh Hình 2.5 cho thấy các loại chất thải lắng đọng trong các cống nƣớc thải và cống nƣớc mƣa ở KCN TB-TN. Có nhiều loại nhƣ bùn nhảo, đất cát, bê tông do thi công.
Phƣơng pháp vệ sinh cống thoát nƣớc: Do cống thoát nƣớc trong KCN TB-TN là loại cống bê tông tròn đƣờng kính từ 600 - 800 mm nên việc vệ sinh gặp nhiều khó khăn, chủ yếu cho công nhân nạo vét phía 2 đầu cống tại hố ga. Việc vệ sinh phía trong chƣa thực hiện đƣợc. Theo yêu cầu của công ty cần thiết kế thiết bị nạo vét các cống tròn đƣờng kính từ 300 – 800mm với đối tƣợng vệ sinh chủ yếu là đất cát lắng đọng lâu ngày. 6 Bùn và đ bên trong đ ờng ống n ớ th i 500mm 2.
2 Khảo sát tình hình cống ngầm ở các khu dân cƣ trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh. Ở Việt Nam nói chung và thành phồ Hồ Chí Minh nói riêng, tình trạng xả rác thải sinh hoạt trực tiếp xuống ống cống thoát nƣớc của các hộ dân cƣ vẫn tồn tại, nguyên nhân chính vẫn là ý thức của ngƣời dân chƣa cao và cơ quan chức năng vẫn không có các biện pháp để quản lý đƣợc. Bên cạnh đó, rác thải sinh hoạt của ngƣời dân có chứa rất nhiều hóa chất độc hại. Chúng chứa những kim loại nặng không có khả năng phân hủy sinh học và có thể tích lũy bên trong lòng cống.
Từ đó dẫn đến tình trạng tắc nghẽn cống, nƣớc cống bị ứ đọng không chảy đƣợc, gây ngập và ô nhiễm ở khu vực đó. Đặc biệt là những đƣờng ống có tiết diện nhỏ dƣới 0.8m, thƣờng hay bị tắc nghẽn bởi rác thải, bùn đất.