Bước đầu xây dựng các công thức tính toán thực nghiệm cho phương thức thu gom rác bằng xe đẩy tay kết hợp xe cơ giới

  • Cập nhật: Thứ năm, 8/10/2020 | 10:56:09 Sáng

Vấn đề đáng quan tâm hiện nay là làm sao đạt được hiệu quả thu gom rác, giảm sức lao động thủ công, giảm thời gian rác lưu cữu gây ô nhiễm môi trường đô thị.

Đặt vấn đề

Tại các đô thị ở Việt Nam, rác thải sinh hoạt hiện đang chiếm khoảng 50% tổng lượng rác thải phát sinh từ tất cả các hoạt động kinh tế xã hội và lượng rác này tăng trung bình hàng năm 10-16%, Vì vậy thu gom rác sinh hoạt luôn là mối quan tâm của người dân, của các nhà quản lý đô thị và nhà cung cấp dịch vụ. Phương thức thu gom phổ biến tại các đô thị của chúng ta hiện nay là thu gom sơ cấp bằng các xe đẩy thủ công từ các hộ gia đình, sau đó vận chuyển ra các điểm tập kết hoặc trạm trung chuyển cỡ nhỏ. Từ đây khâu thu gom thứ cấp được thực hiện bằng các xe cơ giới chuyên dụng để đưa rác thải về các Khu liên hợp xử lý chất thải rắn ( CTR). Vấn đề đáng quan tâm hiện nay là làm sao đạt được hiệu quả thu gom rác, giảm sức lao động thủ công, giảm thời gian rác lưu cữu gây ô nhiễm môi trường đô thị.

Trong bài viết này sẽ phân tích các sơ đồ thu gom vận chuyển rác với cơ sở dữ liệu đã được thu thập nhằm xác định một số thông số quan trọng trong việc tính toán định mức thời gian thu gom và vận chuyển rác. Mục tiêu là xây dựng được công thức tính toán cho thời gian vận hành đối với mô hình xe thu gom rác đẩy tay và cơ giới dựa trên các hệ số thực nghiệm. Các hệ số được thành lập nhờ vào việc thu thập và tổng hợp các dữ liệu từ các nghiên cứu tại Việt Nam trước đây.

Các sơ đồ thu gom phổ biến

 

Sơ đồ 1: Xe đẩy thu gom rác dọc theo vỉa hè trước cửa từng nhà. Cư dân tự để thùng rác gia đình trước cửa nhà mình. Vào một khoảng thời gian nhất định xe đẩy thủ công sẽ đi qua, chất các túi rác lên xe và chuyên chở rác đến một điểm tập kết. Xe cơ giới sẽ đi qua các điểm tập kết để chất tải vào xe cho đến khi đầy và vận chuyển rác đến khu liên hợp xử lý CTR.

Sơ đồ 2: Vào một khoảng thời gian nhất định, xe đẩy thủ công sẽ dừng ở một vị trí công cộng theo quy định, dùng kẻng làm hiệu lệnh báo để cho các hộ gia đình mang rác đến. Xe thủ công chuyên chở rác đến đến điểm tập kết. Xe cơ giới sẽ đi qua các điểm tập kết để chất tải vào xe cho đến khi đầy tải để vận chuyển rác đến khu liên hợp xử lý CTR.

Phương pháp tính toán

Nhìn chung, thời gian vận hành và quãng đường thu gom rác quan hệ với nhau bằng một phương trình:

T = a + b . X     (1)  Trong đó:
T (giờ) - Thời gian cần thiết của một hành trình thu gom vận chuyển rác.
X (km) - Quãng đường đi của phương tiện.
a (giờ) – Chỉ số đặc trưng cho các thao tác chất, nhặt riêng phế liệu (nếu bằng xe đẩy tay), điều khiển thiết bị máy cuốn ép thủy lực, chất tải các xe đẩy đầy rác lên xe (nếu bằng xe cơ giới)… Tổng thời gian của các thao tác này hầu như không thay đổi trong quá trình thu gom, được coi như một hằng số.
b (giờ/Km) – Chỉ số đặc trưng cho sự di chuyển của phương tiện cơ giới hoặc thủ công. Với các xe có tốc độ di chuyển và dung tích chứa rác khác nhau thì các hằng số này cũng có giá trị khác nhau.

 Trong biểu đồ này, giá trị X=X0 là khoảng cách tối ưu đối với người thu gom rác bằng xe đẩy tay đưa đến điểm tập kết để cho xe tải thu gom vận chuyển. Quãng đường thu gom X của công nhân thu gom rác đẩy tay là tối ưu khi tiến tới giá trị Xo. Trong phạm vi bài báo này, chúng ta chưa giải quyết bài toán tim quãng đường tối ưu và vấn đề này sẽ được thực hiện trong các nghiên cứu tiếp theo.

Đối với xe cơ giới, nhiều tài liệu nước ngoài đã công bố nghiên cứu về chỉ số này (G.Tchobanoglous, H.Theisen, S. Virgil, 2003). Tuy nhiên ở các nước phát triển, các thiết bị vận chuyển cơ giới, phương thức thu gom cũng như điều kiện giao thông đô thị có sự khác biệt, vì vậy nếu áp dụng các chỉ số này cho Việt Nam sẽ không phù hơp. Vấn đề đặt ra là làm thế nào có thể xác định được các hằng số này với các điều kiện và phương thức thu gom rác bằng thủ công kết hợp cơ giới tại các đô thị Việt Nam hiện nay.

Bảng dữ liệu thu thập để xây dựng công thức thực nghiệm (2)

Chỉ số

Cách tính

Đơn vi

Khối lượng

Chỉ số về rác và số lượng hộ gia đình được phục vụ

 

 

 

Khối lượng rác bình quân đầu người

P1

kg/ng.ngày

0.55

Khối lượng rác phát sinh từ một hộ gia đinh (trung bình 4 người)

P2= P1.4

kg/hộ.ngày

2.2

Tỷ lệ thu gom                                                                      

K1

 

0.9

Khối lượng rác được thu gom được từ một hộ gia đinh

P3=P2.K1

kg/hộ.ngày

1.98

Tỷ trọng rác trung bình

K2

kg/m3

250

Hệ số nén rác trong xe đẩy thủ công

K3

 

1.2

Quy đổi ra dung tích rác mà xe đẩy thu gom được cho 1 hộ gia đình

V1=P3/(K2.K3)

m3

0.0066

Dung tích chứa tiêu chuẩn của 1 xe đẩy

V2

m3

0.5

Số hộ gia đình mà 1 xe đẩy có thể phục vụ

H=V2/V1

hộ

76

Bước thu gom bằng xe đẩy (từ lúc không tải đến khi đầy tải)

 

 

 

Chỉ số cố định  (hằng sô atc)

 

 

 

Thời gian trung bình để chất tải rác vào xe đẩy, cộng các thao tác phụ (tách riêng thủy tinh, kim loại, phế liệu nhựa, lèn chặt, v,v…) cho lượng rác thải từ 1 hộ gia đình

T1

giờ

0.008-0.016

30 giây – 1 phút

Tổng thời gian chất tải rác cho các hộ gia đình của 1 chuyến xe đẩy  

atc =T2=T1.H

giờ/chuyến

0.63-1.29

(38-78phút)

Chỉ số biến đổi (hằng số btc)

 

 

 

Tổng quãng đường của xe đẩy (không tải từ điểm tập kết đến hộ gia đình xa nhất + di chuyển khi thu gom + xe đã đầy tải trở về điểm tập kết) – ước tính trung bình từ các kết quả khảo sát

D1

Km

1.0

Tổng thời gian di chuyển

T2

giờ

0.5 (30  phút)

Thời gian di chuyển của xe đẩy tay tính trên 1 Km

btc = T2/D1

giờ/Km

0.5

Bước thu gom bằng xe cơ giới (từ lúc không tải đến khi đầy tải)

 

 

 

Chỉ số cố định  (hằng số acg)

 

 

 

Thời gian trung bình để chất tải rác vào xe cơ giới cộng các thao tác phụ (đẩy xe thủ công ra/vào vị trí nâng hạ thùng rác, điều khiển thiết bị nâng hạ thủy lực, cuốn ép rác, v,v…)

T3

giờ

0.017 (1.0 phút)

Dung tích chứa của xe cơ giới ép rác (tính cho xe cỡ vừa)

V3

m3

9

Hệ số nén ép cho rác sinh hoạt

K4

 

1.8

Số lượng  xe thủ công mà 1 xe cơ giới có thể thu gom

P4=V3.K4/V2

Xe thủ công

32

Tổng thời gian chất tải rác cho tất cả các xe đẩy thủ công 

acg = P4.T3

giờ/ chuyến

0.32 (20 phút)

Chỉ số biến đổi (hằng số bcg)

 

 

 

Tổng quãng đường xe cơ giới tính từ điểm tập kết đầu tiên đến điểm tập kết cuối cùng – ước tính trung bình từ các cuộc khảo sát 

D2

Km

3-5

Tổng thời gian di chuyển

T3

giờ

0.25 (15 phút)

Thời gian di chuyển của xe cơ giới tính trên 1 Km

bcg = T3/D2

giờ/Km

0.06

Kết quả

Nếu thay kết quả tính toán các chỉ số vào phương trình T = a + b.X, sẽ hình thành được các công thức thực nghiệm cho các trường hợp có điều kiện tương tự:

Phương thức

Chỉ số cố định

(thời gian thu gom với các thao tác tại chỗ)

Chỉ số biến đổi

(thời gian thu gom với quãng đường  di chuyển)  

Công thức

(tổng thời gian hoạt động)

Xe đẩy tay

atc =0.63 - 1.29 (giờ)

btc =0.5 (giờ/km)

T = 1.0 + 0.5.X (giờ)

Xe cơ giới

acg =0.32 (giờ)

bcg =0.06 (giờ/km)

T = 0.32 + 0.06.X (giờ)

Đối với xe cơ giới, hiện tại mới chỉ tính toán thời gian vận hành vòng quanh các điểm tập kết các xe đẩy tay, chưa bao gồm thời gian di chuyển của xe từ bãi đậu xe cơ giới đến các điểm tập kết, cũng như chưa tính đến cự li xe phải vận chuyển rác từ lúc đầy tải cho đến Khu liên hợp xử lý CTR nằm xa trung tâm thành phố.

Bảng tính trên đây mới chỉ là một ví dụ cụ thể từ một trường hợp nghiên cứu, có thể chưa được toàn diện. Tuy nhiên bằng cách tính này, chúng ta có thể đưa ra thêm nhiều trường hợp khác để xây dựng một dải hệ số thực nghiệm, đặc trưng cho năng lực thu gom của tất cả các phương tiện thủ công hoặc cơ giới  tùy thuộc vào dung tích chứa, công suất thiết bị, thời gian thao tác, phạm vi thu gom, đặc điểm đường xá đô thị, tốc độ di chuyển của xe, v.v…). Trên cơ sở đó sẽ giúp cho các đơn vị dịch vụ vệ sinh môi trường tính toán được các mức về thời gian và chi phí vận hành, tiến tới có thể lập các mô hình tính toán quãng đường đi ngắn nhất. Đặc biệt đối với khâu thu gom bằng xe đẩy tay, việc tính toán chi tiết sẽ giúp xác định chuẩn xác khối lượng chuyên chở, tiết kiệm thời gian vận chuyển bằng thủ công và giảm được lao động nặng nhọc của công nhân vệ sinh. 

---------------------

Tài liệu tham khảo:
(1). G.Tchobanoglous, H.Theisen, S. Virgil, Solid Waste Mamangement. 2003.
(2). N.H. Đăng. Assessment of waste collection systems and separate collection alternatives in Vietnam. Okayama University, Japan. 2018.

Ths.  NGUYỄN TRỌNG DƯƠNG 

Hội Cấp thoát nước Việt Nam


TS. NGUYỄN HỒNG ĐĂNG

Trường Đại học TN&MT Hà Nội 

 
 

  •  
Các tin khác

Một báo cáo mới đây của Unicef đã chỉ ra tầm quan trọng của nước sạch và vệ sinh đối với công tác xóa đói, giảm nghèo.

Phương pháp này được đề xuất dựa trên nguyên tắc tính toán khả năng thoát nước của từng loại cửa thu nước mưa, so sánh với lưu lượng nước mưa cần phải thoát, từ đó tính toán khoảng cách tối đa giữa các giếng thu nước mưa trên đường giao thông. Dựa trên kết quả tính toán, các kỹ sư có thể lựa chọn kiểu thu nước mưa phù hợp với từng tuyến đường giao thông.

Sau 3 tháng kể từ thời điểm bùng phát dịch (Giai đoạn 1), dịch Covid19 đã gây ảnh hưởng toàn diện đến tất cả các lĩnh vực kinh tế, xã hội của các quốc gia trên thế giới và Việt Nam.

Một số phương pháp cụ thể để có thể giải quyết trước mắt các vấn đề còn tồn đọng trong hệ thống thu gom rác thải đô thị tại Việt Nam là tối ưu hóa hệ thống với ứng dụng công nghệ GPS/GIS, bổ sung trạm trung chuyển rác, thu gom rác theo giờ, và dần dần tiến tới quản lý CTR đô thị thông minh.