THIẾT KẾ MÁY BĂM CHAI NHỰA PET CHO CƠ SỞ PHẾ LIỆU

Riêng ngành tái chế nhựa và đặc biệt là chai nhựa PET là ngành có nguồn phế liệu dồi dào. Bên cạnh đó, các sản phẩm chai nhựa PET mang lại tiện ích rất lớn cho người tiêu dùng do đó nhu cầu sử dụng ngày càng tăng đòi hỏi số lượng sản xuất ngày càng cao, chế phẩm chai nhựa PET thải ra càng nhiều, gây ra những vấn đề nan giải về môi trường. Trong khi đó, các phế thải chai nhựa PET có khả năng thu hồi rất cao. Hiện nay một số cơ sở sản xuất chai nhựa PET đã có biện pháp thu hồi và tái chế phế thải do chính mình tạo ra. Tuy nhiên, công tác này còn chưa được phổ biến, còn rất manh múng, cá nhân – cá thể, tùy thuộc vào nhu cầu của từng doanh nghiệp và phục vụ cho các lợi ích và tính toán kinh tế của từng doanh nghiệp. Thực tế cũng cho thấy ngày nay với yêu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng nâng cao để đáp ứng với xu thế cạnh tranh trên thị trường thì việc sử dụng nguyên liệu tái chế đang đứng trước nguy cơ ngày càng hạn chế. Trong quy trình tái chế chai nhưạ PET, bước đầu là công đoạn thu gom chai nguyên đưa đến các công ty xí nghiệp tái chế, công đoạn này gặp nhiều khó khăn do chai PET chiếm không gian lưu trữ lớn, chi phí trả cho mỗi lần vận chuyển cao, các cơ sở thu mua chai nguyên với giá thấp. Hiện nay, ngoài thị trường có những sản phẩm máy băm cắt chai nhựa PET thành mảnh nhỏ giúp tăng giá thành, giảm chi phí…nhưng chỉ có máy ở quy mô công nghiệp.

Nhựa là các polyme, được

tạo thành từ các phân tử nhỏ

hơn gọi là monome nối với

nhau thành chuỗi nhờ quá

trình trùng hợp Các polyme

thường chứa cacbon và

hydro, đôi khi chứa các

nguyên tố khác như oxy, nitơ,

clo hay flo

NHỰA TỰ NHIÊN

Nhựa cây

Nhựa sừng

Nhựa đồi mồi

Nhựa

cánh

kiến đỏ

Tuy nhiên thuật ngữ “nhựa”

thường đề cập đến các vật liệu

được tạo ra theo phương pháp

tổng hợp

Nhựa nhiệt dẻo

Là nhựa có thể được làm

mềm nhiều lần, tan chảy

dưới tác dụng của nhiệt

Polyethylene terephthalate (PET) Poly Ethylene mật độ thấp (LDPE) Poly Ethylene mật độ cao (HDPE) Poly Vinyl Chloride (PVC)

Polypropylene (PP) Polystyrene (PS)

Nhựa có thể làm mềm và tan chảy nhưng chỉ tạo hình một lần

Chúng không thích hợp cho xử lý nhiệt nhiều lần, do vậy nếu tác động nhiệt lặp

đi lặp lại thì chúng không mềm nữa và sẽ

ở trạng thái rắn vĩnh viễn

Nhựa nhiệt dẻo

nhiệt rắn

Epoxy

Alkyd

Ester

Nhựa nhiều lớp

Trong suốt, bền cơ học cao, có khả năng

chịu đựng lực xé và lực va chạm

Chống thấm khí, chống thấm ẩm, chịu nhiệt

Khi được gia nhiệt đến 200oC hoặc làm lạnh ở

– 90oC,cấu trúc hóa học của mạch PET vẫn

được giữ nguyên, tính chống thấm khí hơi vẫn

không thay đổi khi nhiệt độ khoảng 100oC

Chống thấm khí O2, và CO2 tốt hơn các loại nhựa khác Trơ với môi trường thực phẩm

Chai đựng

nước tinh khiết

Chai đựng nước ngọt

Chai đựng thực phẩm như dầu ăn, bơ…

Tái

sử dụng

Lưu kho

Thu gom Phân loại

Băm thành mảnh nhỏ

Rửa sạch, làm khô

Ó keo, đùn Hạt nhựa

Title

Sợi

Túi sách, quần áo

Màng

Chai hộp đựng thực phẩm

Thảm

Dây đai đóng hàng

TIỀM NĂNG

Giảm nhu cầu xây mới

các cơ sở xử lý chất thải

Giảm phát thải khí nhà kính

Tránh lãng phí tài nguyên Tạo việc làm

Giảm chi phí xử lý chất thải

Nhận thức của công

chúng về vấn đề

môi trường

Quá trình phân loại được tiến hành thủ công, công nhân có nguy cơ bị chấn thương và mắc bệnh trong quá trình phân loại vật liệu

sinh, tổn hại môi

trường xung quanh

Kỹ thuật băm nghiền kích cỡ lớn và trung bình

Kỹ thuật băm nghiền

kích cỡ nhỏ

ĐẬP NGHIỀN

Đập nghiền vật liệu là quá trình làm cho các vật liệu rắn

bị vỡ ra thành các vật liệu có kích thước nhỏ hơn

ĐẬP NGHIỀN

MÁY XÉN QUAY

NGUYÊN LIỆU

Áp dụng: nhà máy xử lý

gỗ, rác dân dụng thô

xử lý được vật lớn khó khăn với nguyên liệu

tính sợi, thay thế phụ tùng tốn kém

ĐẬP NGHIỀN

MÁY XÉN QUAY

MÁY CẮT QUAY

NGUYÊN LIỆU

Áp dụng cho các nhà máy tái chế

ĐẬP NGHIỀN

MÁY XÉN QUAY

MÁY CẮT QUAY

Điều chỉnh kích cỡ Công suất lớn (8 – 25t/h) Thay thế dễ dàng lưỡi cắt

ƯU

Text Text Text

Text Text Text

ĐẬP NGHIỀN

MÁY XÉN QUAY

MÁY CẮT QUAY

Có nguy cơ nổ Phát tán bụi Khó khăn nguyên liệu có tính lưới

Nhược

Text Text Text

ĐẬP NGHIỀN

MÁY XÉN QUAY

MÁY CẮT QUAY MÁY BĂM

TRỤC VÍT

 Áp dụng : nhà máy làm compost, nhà máy xử lý rác đô thị

 Nguyên liệu : cành cây, gỗ, rác tạp, rác độ ẩm cao, rác chưa phân loại

 Ưu điểm : ít tốn năng lượng, ít phát sinh bụi và mùi, không bị tắc

do rác tạp

 Nhược điểm : Dễ hỏng với các vật lạ lớn (kim loại, gạch, bê tông), thay thế phụ tùng tốn kém

Your Text

Nhà máy sản xuất Compost

Tái chế nhựa

Nguyên liệu

Compost thô

Nhựa

Nhược

Tốn năng lượng, không phù hợp với nguyên liệu ướt

MÁY NGHIỀN

Nhà máy sản xuất Compost

Nguyên liệu

Tái chế

Cao su

Gỗ Kim loại

MÁY NGHIỀN

Cho độ mịn cao, không bị ảnh hưởng bởi nguyên liệu tạp (vải, sợi), ít tiêu tốn năng lượng

Nhược

Không phù hợp với nguyên liệu ướt, gạch, đá, kim loại thô

MÁY NGHIỀN

Nhà máy xử

lý rác xây dựng

Nguyên liệu

MÁY NGHIỀN

 Làm việc với bất kz vật liệu dễ

MÁY NGHIỀN

BÚA

 Tiêu tốn nhiều năng lượng

 Có phát sinh nhiệt trong quá

trình hoạt động làm tiêu tốn một phần năng lượng

 Kích thước hạt tạo ra không

đều, gây ồn ào và phát sinh bụi

Nhược điểm

Chương II Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu về thị trường nhựa PET ở một vài khu vực của TP Hồ Chí Minh, nhu cầu thu mua

Tìm hiểu về mức độ hiểu biết và nhu cầu sử dụng máy băm cắt nhựa của các cơ sở phế liệu quy mô vừa và nhỏ trong khu vực TP HCM

Khảo sát nguyên lý băm cắt của các loại máy băm cắt chai PET trên thị trường

Khảo sát giá cả phù hợp cho việc lựa chọn một máy băm cắt chai PET

Nội dung khảo sát phải theo sát mục đích

đề ra

Phỏng vấn trực tiếp

Phiếu điều tra

Khảo sát

 Số phiếu khảo sát: 50 phiếu

 Địa bàn: Quận Gò Vấp, quận 12, huyện Hóc Môn

 Đối tượng khảo sát: các cơ sở thu mua phế liệu

quy mô vừa và nhỏ Chỉ khảo sát về chai nhựa PET đựng nước suối và nước ngọt

 Thời gian thực hiện: 10/4/2015 – 20/4/2015

1 tháng 100-150 kg PET

1 pha

Chế tạo trong nước, phù hợp với điều kiện chế tạo máy và kinh phí sản xuất

Khi vận hành đảm bảo kiểm soát tiếng ồn, bụi và khí thải không vượt quá quy định

Vận hành đơn giản, phù hợp với trình

độ người sử dụng (chủ yếu người lao động và vận hành thủ công)

Kết cấu máy gọn nhẹ, không quá phức tạp, phù hợp với nơi sản xuất (cơ sở phế liệu quy mô vừa và nhỏ, hộ gia đình, khu phố)

300-Chai PET

1.5 lít

KIỂM TRA

Ưu nhược điểm

Cách khắc

phục

Sự cố có thể xảy ra

MẪU

Tách

vỏ, nhãn chai

Đổ nước trong chai

 Mẫu : là những chai PET nước uống, nước ngọt sau khi sử dụng

 Vị trí lấy mẫu : quận Gò Vấp

 Số lượng mẫu : 50 chai, riêng loại chai PET 1.5 lít thì số lượng

là 5 chai

Kiểm tra máy: nguồn điện, công tắc…

Bật công tắc, cho từ từ mẫu vào phễu nhập

liệu và đậy kín phễu

Sau khi cho mẫu vào hết, để máy chạy đến khi sản

phẩm không còn rơi vào thùng chứa

Thu gom sản phẩm (đạt, không đạt) sau khi băm, vệ sinh

máy cho thực nghiệm tiếp theo

Rửa sạch phơi khô mẫu PET sau khi băm, phân loại và cân khối lượng từng mẫu, ghi chép và xử lý số liệu

Chương III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Biểu đồ 3.1: Mức độ hiểu biết của các cơ sở phế liệu về nhựa PET

 Mức độ hiểu biết của các cơ sở phế liệu về nhựa PET:

Biểu đồ 3.2: Hiểu biết về nhựa PET của các cơ sở phế liệu thông qua

xã hội, phương tiện truyền thông

xã hội, phương tiện truyền thông:

Biểu đồ 3.3: Nhu cầu thu mua nhựa chai PET của các cơ sở phế liệu

(kg/tháng)

 Nhu cầu thu mua chai nhựa PET của các cơ sở phế liệu (kg/tháng):

Biểu đồ 3.4: Lượng thu mua nhựa PET của các cơ sở phế liệu

so với những phế liệu khác (1 tháng)

với những phế liệu khác (1 tháng):

Biểu đồ 3.5: Cơ sở phế liệu thu mua nhựa PET ở dạng chai

nguyên, ép, bằm

nguyên, ép, bằm:

Biểu đồ 3.6: Cơ sở phế liệu có/không phân loại chai nhựa PET

 Cơ sở phế liệu có/không phân loại chai nhựa PET:

Giá (VNĐ/kg) Quận Gò Vấp

(15 cơ sở)

Quận 12 (25 cơ sở)

Huyện Hóc Môn (10 cơ sở)

Biểu đồ 3.7: Cơ sở phế liệu hiểu biết về máy băm nhựa

Biểu đồ 3.8: Cơ sở phế liệu biết về máy băm nhựa thông qua thông qua

xã hội, phương tiện truyền thông

xã hội, phương tiện truyền thông:

Biểu đồ 3.9: Cơ sở phế liệu biết về các công ty đang sản xuất máy băm

nhựa trên địa bàn TP HCM

máy băm nhựa trên địa bàn TP HCM:

Chỉ có cơ sở

Nhất Lộ Gia

thuộc địa bàn huyện Hóc Môn sử dụng

nhựa

Biểu đồ 3.10: Tình trạng sử dụng máy băm nhựa

ở các cơ sở phế liệu

cơ sở có quyết định:

Biểu đồ 3.11: Quyết định của cơ sở phế liệu sau khi được thông

tin về lợi ích của máy băm nhựa

Biểu đồ 3.12: Giá cả hợp lý của máy băm nhựa theo ý

kiến của cở sở phế liệu

cở sở phế liệu

Yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề mua máy

Giá cả, chất lượng, năng suất của máy Thiết kế của máy

Điều kiện bảo hành Tính đa năng của máy Nguồn điện sử dụng và chi phí điện năng Mặt bằng nhỏ hẹp

Sản lượng thu mua chai nhựa PET mỗi ngày Chi phí về nhân công

Số cơ sở thu mua chai nhựa PET bằm ít Yêu cầu của nhựa PET bằm cao

Đối tượng Loại Giá (VNĐ) Điều kiện

Chai PET

Xô (trắng + xanh lơ + xanh lá) 9.200

Tỷ lệ xanh lơ, xanh lá chiếm nhỏ hơn 15% khối lượng

Thông số Số liệu

Công suất 3.7 kw

Nguyên liệu Chai PET 300-500 ml

Số lượng dao Dao động: 8 chiếc

Dao tĩnh: 2 chiếc

Sản lượng 8 kg/h

Sản phẩm Mẫu nhựa Ø ≤ 30 mm

Kích thước 700x700x1662 mm

Nếu không đủ nhỏ để lọt qua thì

cuốn theo trục quay lại cắt tiếp

Lưỡi cắt xoay đều và cắt ra

Đưa vào máy bằm

Xứ lý sơ bộ chai PET

Khung đỡ Buồng máy Lưới sàng

Phễu vào Phễu ra

Chuẩn bị chai PET

KIỂM

TRA

Thùng chứa mẫu PET bằm

Công tắc Điện

Lựa chọn

Phương tiện bảo hộ cá nhân

Bật công tắc điện, cho máy chạy ổn định

30 giây trước khi băm cắt

Cho nhập liệu chai PET liên tục nhưng không nên cho quá nhiều một lần sẽ khiến máy trở nên quá tải, dễ hư hỏng, cắt không hiệu quả Sau mỗi lần cho chai nhựa PET vào, phải đậy nắp phễu để tránh các mảnh nhựa văng vào người, đảm bảo an toàn lao động

và giảm hao hụt sản phẩm

Sau khi băm cắt xong, thu gom sản

phẩm, vệ sinh máy, tắt máy

Kiểm tra điện áp xem

có phù hợp hay không

Kiểm tra nguồn điện, cầu chì, chui cắm

Kiểm tra moutor

Kiểm tra dây curoa

Kiểm tra điện áp Kiểm tra moutor

Kiểm tra dây curoa

Kiểm tra vị trí lưỡi cắt Kiểm tra độ bén của lưỡi cắt

Kiểm tra dây curoa

Kiểm tra lưới sàng

Biểu đồ 3.13: Thành phần sản phẩm chai nhựa PET

mềm sau khi băm cắt

Biểu đồ 3.14: Thành phần sản phẩm chai nhựa

PET mềm sau khi băm cắt

21%

42%

37%

Mẫu PET kích thước lớn

Mẫu PET kích thước trung bình

Mẫu PET kích thước nhỏ

(20-30 mm)

(10-20 mm)

(<10 mm)

Kích thước lớn (>30 mm) Kích thước nhỏ (20-30 mm)

65%

Mẫu PET kích thước nhỏ

Biểu đồ 3.15: Thành phần sản phẩm chai nhựa PET mềm không đạt yêu cầu

Biểu đồ 3.16: Thành phần sản phẩm chai nhựa PET

mềm sau khi băm cắt

Biểu đồ 3.17: Thành phần sản phẩm chai nhựa PET

mềm sau khi băm cắt

Phần cắt được và không cắt được

Biều đồ 3.19: Thành phần mẫu PET 1.5 lít

sau khi băm cắt

Chi phí nhân công TNC 1 000 000 VNĐ/tháng

Lợi nhuận của máy

băm chai nhựa PET

T = TP – TĐ – TN -

TNC - TBD 852 312 VNĐ/tháng

Trung bình 1 tháng thu mua 500 kg chai

nhựa PET thì sau 19 tháng cơ sở phế liệu

sẽ thu hồi đủ tiền vốn và bắt đầu từ tháng

thứ 20 cơ sở thu được lợi nhuận từ máy

băm là 852 312 VNĐ/tháng

Chương IV KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

o Chi phí thiết kế, chế tạo máy băm chai nhựa PET là 15,5 triệu phù hợp với khả năng đầu tư của các cơ sở phế liệu quy mô vừa và nhỏ

o Sản lượng của máy băm chai nhựa PET là 10 kg/h phù hợp với lượng chai nhựa PET thu mua trung bình của các

cơ sở phế liệu ( 400 – 500 kg/ tháng), đảm bảo việc sử dụng hiệu quả máy băm

o Máy phù hợp cho các chai nhựa PET mềm và cứng thể tích từ 330 – 500 ml

o Năng suất băm của máy đối với chai nhựa PET cứng cao hơn so với chai nhựa PET mềm

o Máy được thiết kế đơn giản, gọn nhẹ, an toàn, dễ sử dụng, phù hợp với không gian hạn chế của các cơ sở phế liệu

o Máy không yêu cầu về nhân công và trình độ đối với người sử dụng

o Máy sử dụng điện hộ gia đình ( 1 pha) và lượng điện tiêu thụ thấp (3.7 kWh)

o Máy chỉ áp dụng băm chai nhựa chứa nước uống, không chứa các hóa chất độc hại nên không gây ô nhiễm môi trường

o Ban đầu, nhóm tác giả thiết kế khoảng cách từ lưới sàng và lưỡi cắt là 65 mm, khi chế tạo máy xong và chạy thử nghiệm thì do khoảng cách khá xa nên lưỡi cắt không thể cuộn các mảnh nhựa lớn lên để cắt tiếp nên hiệu quả và năng suất xử

lý của máy còn thấp

o Do công suất Moutor chưa đạt tiêu chuẩn cho một máy băm chai nhựa PET (nhóm tác giả thiết kế Moutor 5 HP) nên sản phẩm chưa đồng đều về kích thước, hình dạng và hiệu quả băm còn thấp, chỉ đạt 50-60 %

o Vì hạn chế về kiến thức chuyên ngành cơ khí chế tạo máy nên khi gia công lưỡi dao chưa đạt kết cấu tối ưu sẽ làm giảm sản lượng và hiệu suất băm của máy

o Khi tiến hành thực nghiệm, máy phát ra âm thanh lớn, vượt quá tiêu chuẩn (> 60 Hz)

o Do khoảng cách từ lưới sàng và lưỡi cắt khá lớn cùng công suất Moutor nhỏ nên khi chạy máy, không được bỏ quá nhiều chai cùng một lúc dễ gây tắc nghẽn lưới sàng, giảm hiệu quả băm

o Do nhựa có tính đàn hồi nên trong quá trình băm cắt làm biến dạng mảnh nhựa, cùng lỗ lưới sàng có dạng hình tròn làm cho các mảnh nhựa có kích thước lớn hơn yêu cầu đặt ra cũng lọt qua được làm giảm hiệu suất của máy

o Thiết kế phễu ra chưa tối ưu nên làm tăng lượng nhựa hao hụt sau khi băm

 Thiết kế khoảng cách giữa lưới sàng và lưỡi cắt khoảng 25-30 mm

 Sử dụng Moutor công suất là 10 HP

 Thiết kế, chế tạo lưỡi và kết cấu lưỡi tối ưu cho quá trình băm cắt

 Thay đổi kích thước hoặc hình dạng lỗ lưới sàng tối

ưu nhất

 Thiết kế lại phễu ra để giảm lượng nhựa hao hụt

 Mở rộng khả năng xử lý của máy đối với chai nhựa PET 1500 ml và một số nhựa khác

[2] ThS-NCS Võ Đình Long, ThS Nguyễn Văn Sơn, (2008) Bài giảng Quản lý

chất thải rắn và chất thải nguy hại Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM

[3] Nguyễn Lê Hằng, Nguyễn Khánh Linh, (2014) Tái chế chất thải nhựa - tiềm

năng và thách thức Tạp chí Tổng luận Khoa học và Công nghệ,11, 1 – 26

[4] PGS.TS Đào Hồng Bách, (2005) Tài liệu Kỹ thuật Polymer-Nhựa Viện Khoa

học và Kỹ thuật vật liệu-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

[5] Nguyễn Thị Vân Anh, (6/5/2011) Báo cáo Triển Vọng Ngành Nhựa Khối

phân tích & đầu tư, SME securities, pp 6 - 13

[6] Trương Thế Hiển, (2014) Tìm hiểu về các công nghệ tái chế chất thải nhựa

tại TP Hồ Chí Minh Đồ án đại học, Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM

[7] Trịnh Việt Nam, (2012) Bài báo: “Một số ứng dụng của pet (polyethylene

terephthalate) và sợi polyester thành phẩm” Công ty Cổ phần hóa dầu và xơ

sợi dầu khí, Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam

[8] Heather Wansbrough & David Yuen, (1986) Plastic recycling New Zealand

Recyclers Ltd

[10] Huznh Văn Quang, Nguyễn Hữu Quân, (2011) Vẽ và thiết kế 2D với AutoCAD

Mechanical Khoa Công nghệ cơ khí, Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM

Trường Đại Học Công nghiệp TP HCM

rắn plastic trên địa bàn TP HCM Luận văn tốt nghiệp đại học, Trường Đại Học Bách

Khoa TP HCM

xuất hạt nhựa tái sinh Sở Khoa học, Công nghệ môi trường Đà Nẵng, pp 17 - 18 và 28

and Scarp Lehrstuhl fur Aufbereitungstechnik and Recycling, TU Bergakademie

Freiberg, Freiberg