Thiết kế mô hình điện gió - xử lý nước thải sinh hoạt xả thải từ tàu du lịch trên khu vực Bến Nghé - sông Sài Gòn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với hai mục tiêu nghiên cứu trọng chính bao gồm thiết kế hệ thống điện gió Darrieus và hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp xử lý sinh học hiếu khí từng mẻ kết hợp giá thể sinh học từ nắp và vỏ chai nhựa cho tàu du lịch, đề tài “Thiết kế mô hình điện gió - xử lý nước thải sinh hoạt xả thải từ tàu du lịch trên khu vực Bến Nghé - sông Sài Gòn” đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu chính bao gồm khảo sát thực tế, lấy số liệu qua phiếu khảo sát, so sánh, đánh giá, xét nghiệm mẫu nước thực tế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế mô hình điện gió - xử lý nước thải sinh hoạt xả thải từ tàu du lịch trên khu vực Bến Nghé - sông Sài Gòn

Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỆN GIÓ - XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT XẢ THẢI TỪ TÀU DU LỊCH TRÊN KHU VỰC BẾN NGHÉ - SÔNG SÀI GÒN Nguyễn Đình Thiệu*, Đồng Như Cường, Trần Anh Hân, Võ Phúc Hậu Trường Đại học Kiến trúc thành phố Hồ Chí Minh *Tác giả liên hệ: dinhthieuksdt@gmail.com TÓM TẮT Ô nhiễm môi trường nguồn nước và không khí là một trong những vấn đề môi trường đang nhận được nhiều sự quan tâm từ các nhà nghiên cứu đến cộng đồng xã hội. Cụ thể là tình trạng nguồn nước sông và bầu không khí trên sông bị ô nhiễm một phần do sự xả thải và phát thải của các tàu du lịch hoạt động trên các lưu vực sông ngòi. Với hai mục tiêu nghiên cứu trọng chính bao gồm thiết kế hệ thống điện gió Darrieus và hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp xử lý sinh học hiếu khí từng mẻ kết hợp giá thể sinh học từ nắp và vỏ chai nhựa cho tàu du lịch, đề tài “Thiết kế mô hình điện gió - xử lý nước thải sinh hoạt xả thải từ tàu du lịch trên khu vực Bến Nghé - sông Sài Gòn” đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu chính bao gồm khảo sát thực tế, lấy số liệu qua phiếu khảo sát, so sánh, đánh giá, xét nghiệm mẫu nước thực tế. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải của tàu kết hợp với việc ứng dụng nguồn năng lượng sạch thay thế dầu Diezel cho tàu du lịch là điều cần thiết và nếu nghiên cứu được tiếp tục phát triển chuyên sâu thì việc áp dụng sản phẩm vào thực tiễn hoàn toàn khả thi. Từ khóa: Điện gió Darrieus, xử lý nước thải sinh học, tàu du lịch. DESIGN OF WIND POWER MODEL - WASTE WATER TREATMENT FROM SAFETY BOAT FROM BEN NGHE AREA - SAI GON RIVER Nguyen Dinh Thieu*, Dong Nhu Cuong, Tran Anh Han, Vo Phuc Hau University of Architecture of Ho Chi Minh City *Corresponding author: dinhthieuksdt@gmail.com ABSTRACT Protect the environment environment and the air is a one of the environment issues are received many questions from the research research to the community. Thể hiện trạng thái nước sông và bầu không khí trên ô nhiễm một phần của xả thải và phát thải các hoạt động tàu trên các vùng lưu vực. Với nghiên cứu khoa học gia bao gồm hệ thống điện Darrieus và hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp xử lý sinh học hiếu khí kết hợp sinh học từ vỏ chai nhựa cho tàu du lịch, đề tài "Thiết kế mô hình điện gió - xử lý nước thải sinh hoạt xả thải từ tàu biển trên khu vực Bến Nghé - sông Sài Gòn" đã sử dụng nghiên cứu chính bao gồm các thiết bị khảo sát, lấy dữ liệu qua kiểm tra, so sánh, đánh giá, kiểm tra mẫu nước thực tế. The research results for the process of the device was given to the state of the route from the state of the state with the suchzel for the state of the state of the state of the state of the state for the apply the products to work. Keywords: Darrieus wind power, biological waste water treatment, cruise ship. TỔNG QUAN cần thiết xây dựng công nghệ xử lý nhỏ gọn Trên thế giới và ngay tại Việt Nam, đã có nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu làm sạch nhiều công nghệ xử lý nước thải cho các nước thải trước khi xả thải ra sông và đạt công trình có quy mô nhỏ như nhà hàng, hiệu quả xử lý cần thiết. Một trong số các quán ăn ... đang hoạt động hiệu quả, điển công nghệ phù hợp với công suất nhỏ và tính hình như công nghệ AOA, công nghệ chất nước thải của tàu du lịch là xử lý sinh MBBR, công nghệ USAB... Dành riêng cho học kỵ khí kết hợp hiếu khí dạng SBR. Công loại hình nhà hàng nổi như tàu du lịch với nghệ SBR có một số ưu điểm vượt trội như: diện tích hạn chế và di chuyển liên tục thì kết cấu đơn giản, hoạt động dễ dàng, hạn chế 498
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học nhân lực vận hành và có thể xây dựng ngăn trúc cho tàu du lịch và qua đó có thể giúp theo kết cấu dạng module nhằm thuận tiện người dân tiếp cận gần hơn, hiểu biết thêm cho việc lắp đặt từng phần và mở rộng thêm về nguồn năng lượng tái tạo từ gió. công suất. Ngăn kỵ khí kết hợp hiếu khí dạng SBR có khả năng hoạt động ổn định ngay cả VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP khi tải trọng chất ô nhiễm thay đổi. Thêm Dựa trên kết quả phân tích chất lượng nước vào đó, với tiêu chí thân thiện với môi trường thải sinh hoạt từ ba tàu du lịch hiện đang hoạt và tái sử dụng phế thải sinh hoạt cũng như động trên khu vực Bến Nghé - sông Sài Gòn góp phần tăng hiệu quả xử lý nước thải tàu bao gồm Tàu du lịch Hòn Ngọc Viễn Đông, du lịch, hệ thống giá thể sinh học được tái Tàu du lịch Động Dương 27 và 25 do Trung chế từ các nắp chai nhựa được sử dụng trong tâm Môi trường và Sinh thái thuộc Viện quy trình xử lý kỵ khí kết hợp hiếu khí dạng Khoa học thủy lợi Miền Nam thực hiện vào SBR. Các nắp chai nhựa là vật liệu vừa dễ tháng 03/2017, các chỉ tiêu ô nhiễm COD, tìm thấy, dễ thu gom từ tàu du lịch lại vừa có BOD, SS cao nhất được đề xuất lựa chọn để tính bền, tuổi thọ dài lâu - phù hợp với yêu xử lý trong hệ thống xử lý nước thải sinh cầu giá thể sinh học cho việc xử lý nước thải. hoạt trên tàu bao gồm COD = 4978 mg/l; Ngoài ra, hệ thống các tầng lọc sinh học BOD = 3582 mg/l; SS = 2746 mg/l. được thiết kế từ các vỏ chai nhựa phế thải có Việc xử lý nước thải từ tàu du lịch được thực chứa các vật liệu lọc và vật liệu đỡ rẻ tiền và hiện theo quy trình cụ thể như sau: Nước thải nhẹ (như vỏ trấu, sơ dừa, hạt nhựa xốp và trên tàu được chia làm hai loại nước thải đen nắp chai) kết dính thành từng tầng vật liệu và nước thải xám. Nước thải đen được thu từ với nhau sẽ giúp nhà đầu tư giảm nhẹ chi phí Toilet và đưa về ngăn tiếp nhận thứ nhất (1) đầu tư ban đầu, nâng cao chất lượng nước của ngăn tự hoại. Nước thải xám được thu từ sau xử lý thải ra sông và dễ dàng thay rửa thủ nhà bếp và nước thoát sàn trên tàu, sau đó công các lớp vật liệu. được đưa về ngăn tiếp nhận thứ hai (2) của Nhìn nhận về nguồn năng lượng phục vụ cho ngăn tự hoại. Tại ngăn tiếp nhận thứ nhất và việc chiếu sáng và tiêu thụ điện trên các tàu thứ hai, váng nổi cùng dầu mỡ sẽ được thu du lịch nói riêng hay các tàu vận tải nói gom lại và đưa về thùng chứa bùn (9). Nước chung tại Việt Nam thì phần lớn các tàu vẫn thải chung từ hai ngăn tiếp nhận được đưa đang sử dụng dầu diezel là nguồn nhiên liệu qua ngăn lắng (3) của ngăn tự hoại. Tại ngăn chính. Đây là nguồn năng lượng gây nên hiện lắng, cặn sẽ lắng xuống và được đưa về tượng nhà kính do sự phát thải khí CO2 trong thừng chứa bùn. Nước sau lắng được đưa qua quá trình đốt cháy nhiên liệu để phục vụ cho ngăn kỵ khí (4) để tiếp tục xử lý. Tại ngăn kỵ hoạt động của tàu. Việc giảm lượng khí CO2 khí, sử dụng hệ thống cánh quạt quay nhỏ kết phát thải từ tàu chỉ khả thi khi việc sử dụng hợp giá thể sinh học nắp chai nhựa để quá nhiên liệu dầu Diezel được chuyển đổi sang trình kỵ khí diễn ra nhanh hơn và hiệu quả nguồn năng lượng tái tạo từ năng lượng mặt hơn. Nước sau khi kỵ khí sẽ tiếp tục qua trời hoặc năng lượng gió. Khác với nguồn ngăn xử lý sinh học hiếu khí từng mẻ SBR năng lượng mặt trời, việc sử dụng năng (5,6). Tại ngăn SBR diễn ra 04 pha xử lý như lượng gió biến thành điện năng thường gây sau: pha làm đầy ngăn, pha xử lý hiếu khí với nên sự e ngại đến từ trọng lượng và quy mô sự hỗ trợ của hệ thống sục khí kết hợp giá thể hệ thống cánh quạt thu gió cũng như khả sinh học nắp chai nhựa, pha lắng, pha thu năng thu gió tại những vị trí khác nhau của nước bằng phễu thu nước - dẫn qua ngăn lọc công trình. Nhìn nhận từ những nhược điểm sinh học kết hợp xả bùn dư. Ngăn lọc sinh chính của hệ thống cánh quạt gió, ý tưởng học (7) tái sử dụng các vỏ chai nhựa tạo xây dựng mô hình tuabin gió trục đứng kiểu thành các tầng giá đỡ các vật liệu lọc cát, sỏi. Darrieus cho tàu du lịch để tận dụng nguồn Nước sau khi lọc sẽ đưa về ngăn khử trùng năng lượng gió dồi dào này được hình thành. (8) bằng tia UV và được xả nước ngoài sông Turbine gió trục đứng kiểu Darrieus có thể Sài Gòn. Thiết kế các ngăn có độ dốc i = 2% đón gió đa hướng nên việc đón gió trên sông để có thể thu bùn tự động. Vật liệu của các khi tàu đứng yên hay di chuyển đều khả thi, ngăn được làm bằng vật liệu Composite để đồng thời có thể tạo thêm điểm nhấn kiến đảm bảo tuổi thọ của công trình. 499
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học Hình 1. Sơ đồ mặt cắt sơ bộ các công trình xử lý nước thải sinh hoạt trên tàu du lịch Đối với việc thiết kế mô hình điện gió gió Bắc- Ðông Bắc từ biển Đông thổi vào Darrieus thì điều kiện tiên quyết đến việc trong mùa khô với vận tốc trung bình 2,4 tính toán mô hình là vận tốc gió trung bình m/s. Ngoài ra Tp.HCM còn tiếp nhận luồng tại khu vực nghiên cứu - Bến Nghé Sài Gòn. gió tín phong theo hướng Nam - Ðông Nam Với đặc điểm khí tượng đặc trưng chịu ảnh từ tháng 3 đến tháng 5 với vận tốc trung bình hưởng bởi hai hướng gió chính và chủ yếu là 3,7 m/s. Về cơ bản thì Tp.HCM thuộc vùng gió mùa Tây - Tây Nam và Bắc - Ðông Bắc, không có gió bão, do đó đề xuất chọn vận tốc Gió Tây -Tây Nam từ Ấn Ðộ Dương thổi vào gió trung bình tại khu vực nghiên cứu là 3m/s trong mùa mưa, vận tốc gió trung bình tại để tính toán thiết kế turbine gió hoạt động Tp.HCM từ tháng 3 đến tháng 6 là 3,6m/s và trên sông Sài gòn - Bến Nghé. Sơ đồ nguyên gió thổi mạnh nhất vào tháng 8 với vận tốc lý hoạt động của hệ thống điện gió Darrieus trung bình 4,5 m/s. Từ tháng 11 đến tháng 2, được thể hiện ở Hình 2 dưới đây. Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống điện gió Darrieus Một trong các thành phần quan trọng trong hưởng không nhiều tới năng lượng sinh ra cấu tạo hệ thống điện gió Darrieus là cánh của turbine gió vì hệ số năng lượng phụ turbine Darrieus. Số cánh của turbine có ảnh thuộc vào diện tích quét của cánh mà không 500
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học phụ thuộc vào diện tích cánh. Tuy nhiên, khi cùng một thời gian, điều này đặc biệt có ý thiết kế turbine phải chú ý bố trí các cánh sao nghĩa khi thiết kế turbine có kích thước lớn. cho diện tích quét của cánh là lớn nhất để Tuy vậy, dao động tuần hoàn là lý do gây năng lượng sinh ra của turbine gió đạt mức cộng hưởng cho turbine nhỏ nên turbine nhỏ yêu cầu mà vẫn đảm bảo tính kinh tế. Số không phù hợp khi thiết kế chọn số cánh cánh thông thường nhất cho kiểu Darrieus là bằng hai. Đối tượng nghiên cứu của đề tài hai cánh, số lượng này vừa đảm bảo cân bằng này là dạng turbine nhỏ được thiết kế theo cho turbine vừa tiết kiệm vật liệu. Nghiên kiểu Darrieus có cải tiến, chọn thiết kế cứu gần đây cho thấy lực khí động học tác turbine gió dạng cánh thẳng với 3 cánh (xem dụng lên hai cánh sẽ đạt xấp xỉ cực đại trong Hình 3). Hình 3. Mô hình điện gió Darrieus KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN xoay chiều, kích từ bằng nam châm vĩnh cửu Đối với mô hình điện gió thì sau khi tính toán với công suất 2kW; 08 bình ắc quy dung 2 kiểu cánh điện gió Darrieus gồm cánh lượng 200Ah, ghép ắc quy theo quy tắc vừa thẳng trục quay ở biên và cánh thẳng trục nối tiếp kết hợp song song để đảm bảo dung quay ở giữa, đề tài nhận thấy đối với kết cấu lượng và điện áp thành ắc quy tổng với điện cánh có trục quay ở giữa với diện tích cánh áp 48V và dung lượng 800Ah; bộ nạp ắc quy gấp đôi tiết diện cánh ở phương án kết cấu tự động 12V-200Ah. cánh trục quay ở biên công suất tạo ra lớn Hình ảnh mô hình hệ thống điện gió Darrieus nên bộ chuyển đổi tỉ lệ hộp số nhỏ tiết kiệm được thể hiện ở Hình 4 dưới đây. Trong đó khá nhiều chi phí, do đó đề xuất chọn các thành phần cấu tạo chính của hệ thống phương án kết cấu trục biên để tiến hành tính bao gồm: toán các thông số về hộp số tháp đỡ. Căn cứ - Hệ cánh turbine gió darrieus với 3 lớp cánh trên chức năng của hộp số là đẩy mạnh tốc đón gió trục. độ quay cánh quạt một giá trị phù hợp với - Toàn hệ thống điện gió cao 7m với 3 biên máy phát điện cảm ứng tiêu chuẩn, do đó tỉ dạng cánh có kích thước giống nhau để tăng số hộp số được tính toán bằng 2. mức độ linh hoạt của cánh. Bên cạnh đó, các thông số tính toán và thiết - Bán kính quét của turbine từ 0,3÷0,5m để kế cơ bản cho hệ thống điện gió Darrieus lắp giảm diện tích chiếm chỗ trên tàu và nâng đặt cho quy mô tàu du lịch bao gồm: vật liệu cao độ an toàn. cánh - sợi Cacbon composite; tháp trụ được - Cơ cấu truyền động thông qua hệ thống làm từ vậy liệu composite để giảm tải trọng bánh răng kết nối đồng trục. bản thân và tạo ổn định cho mạng tàu với - Biên dạng cánh thẳng gấp góc, tự điều chiều cao 7m tính từ sàn tàu; máy phát điện chỉnh hướng gió khi thay đổi hướng. 501
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học - Thay đổi tốc độ cho turbine qua hệ thống hộp số. Hình 4. Mô hình điện gió Darrieus Dựa trên kết quả tính toán cấu tạo từng công hiệu suất xử lý qua từng công trình đơn vị trình xử lý đơn vị và thiết kế mô hình hệ được thể hiện ở Bảng 1 dưới đây. thống xử lý nước thải, kích thước thiết kế và Bảng 1. Bảng thống kê kích thước và hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt của tàu du lịch qua từng công trình xử lý đơn vị Hiệu suất xử lý (%) Diện Hàm lượng cặn Tên công trình xử lý tích Nồng độ COD Nồng độ BOD5 lơ lửng SS m2 mg/l % mg/l % mg/l % Nước thải đầu vào tại 3.65 2746.00 - 4978.00 - 3582.00 - Ngăn tự hoại Ngăn lắng 1300.78 52.63 4978.00 0 2462.63 31.25 Ngăn kỵ khí 3 585.35 55.00 500.29 89.95 394.02 84.00 Ngăn SBR 3.5 222.43 62.00 125.07 75 47.28 88.00 Ngăn lọc sinh học 2 60.06 73.00 125.07 75 47.28 88.00 Ngăn khử trùng và sau 2 60.06 0 125.07 0 47.28 0 thải ra sông Sài Gòn Hình ảnh mô hình xử lý nước thải sinh hoạt từ tàu du lịch được thể hiện ở Hình 5 dưới đây. Hình 5. Mô hình hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho tàu du lịch 502
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ nắp và vỏ chai nhựa cho tàu du lịch. Kết quả Ô nhiễm môi trường nước và không khí là nghiên cứu cho thấy việc thiết kế hệ thống xử một trong những vấn đề môi trường cấp thiết lý nước thải của tàu kết hợp với việc ứng và việc lựa chọn phương án giảm thiểu ô dụng nguồn năng lượng sạch thay thế dầu nhiễm nhằm duy trì một cảnh quan dẹp cũng Diezel cho tàu du lịch là điều cần thiết và nếu như môi trường trong lành cho xã hội là điều nghiên cứu được tiếp tục phát triển chuyên cần thiết. Căn cứ trên các kết quả khảo sát ý sâu thì việc áp dụng sản phẩm vào thực tiễn kiến thực tế, thu thập và phân tích mẫu nước hoàn toàn khả thi. cũng như phân tích và so sánh các vị trí lắp Nhằm nâng cao tính hoàn thiện và tính thực đặt khả thi, đề tài “Thiết kế mô hình điện gió thi sản phẩm nghiên cứu vào thực tế, đề xuất - xử lý nước thải sinh hoạt xả thải từ tàu du mở rộng các hướng nghiên cứu chuyên sâu lịch trên khu vực Bến Nghé - sông Sài Gòn” như sau: đã tiến hành tính toán và thiết kế hai mô hình - Nghiên cứu sự ảnh hưởng tải trọng của hệ hệ thống điện gió Darrieus và hệ thống xử lý thống xử lý nước thải lên tàu du lịch. nước thải theo phương pháp xử lý sinh học - Nghiên cứu áp dụng khả thi hệ thống điện hiếu khí từng mẻ kết hợp giá thể sinh học từ gió cho tàu du lịch. TÀI LIỆU THAM KHẢO QCVN 14:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt. TRỊNH, X.L., (2009). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải. NXB Xây dựng. JAVIER CASTILLO, (2011). Small-scale Vertical Axis Wind Turbine Design. Bachelor's Thesis. BÙI, T.H., (2014). Nghiên cứu thiết kế Turbine gió trục đứng công suất 10kW. Kỷ yếu Nghiên cứu Khoa học Đại học Bách Khoa TP.HCM. 503