TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
I. MỞ ĐẦU:
– Tên nghiên cứu sinh: Vũ Thị Minh Thanh
– Tên luận án: “Nghiên cứu tương quan giữa dòng vật chất và năng lượng trong quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho một quận nội thành của thành phố Hà Nội”.
– Ngành: Kỹ thuật Môi trường. Mã số: 9 52 03 20
– Cơ sở đào tạo: Viện Công nghệ Môi trường – Học viện Khoa học và Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
II. NỘI DUNG:
1. Mục tiêu và đối tượng của luận án:
– Mục tiêu:
+ Phân tích được mối quan hệ giữa các dòng chất thải (CT) và năng lượng (NL) trong quản lý chất thải đô thị (CTĐT), thông qua việc lượng hóa các dòng vật chất: nước thải (NT), bùn bể tự hoại (BTH), bùn nhà máy xử lý NT (NMXLNT), chất thải rắn (CTR) đô thị giàu hữu cơ, cũng như xác định nhu cầu tiêu thụ và tiềm năng sinh NL từ xử lý các dòng CTĐT nói trên;
+ Minh hoạ, làm sáng tỏ mối quan hệ nói trên thông qua các tính toán cân bằng vật chất và cân bằng NL cho 1 ví dụ nghiên cứu điển hình, trên cơ sở đó đề xuất được mô hình quản lý NT, bùn và CTR đô thị theo hướng bền vững.
– Đối tượng nghiên cứu: các dòng CT giàu hữu cơ trong quản lý CTĐT, bao gồm NT và bùn phát sinh từ NMXLNT đô thị, bùn BTH, thành phần hữu cơ trong CTR sinh hoạt (CTRSH) đô thị, mối liên hệ tương quan giữa các dòng CT này thông qua các tính toán cân bằng vật chất và cân bằng NL đối với các quá trình xử lý CT.
2. Các phương pháp nghiên cứu luận án đã sử dụng: phương pháp kế thừa; khảo sát thực địa; thực nghiệm; so sánh; phân tích; mô phỏng; chuyên gia.
3. Các kết quả chính và kết luận
– Tính mới của luận án
(1)- Luận án đã đề xuất được mô hình quản lý tổng hợp CTĐT cho phép thu hồi tài nguyên. Thông qua việc kết hợp tính toán cân bằng chất và cân bằng NL, sử dụng công cụ phân tích dòng vật chất (MFA) và cân bằng năng lượng (EB) để lượng hoá các dòng vật chất tại trung tâm xử lý chất thải (TTXLCT) tổng hợp (bùn của NMXLNT, bùn BTH, CTRSH đô thị), nghiên cứu đã chỉ ra rằng hướng xử lý phân hủy kỵ khí kết hợp để sinh NL và thu hồi tài nguyên từ các dòng CT giàu hữu cơ là rất khả thi.
(2)- Luận án đã cụ thể hóa được mối tương quan giữa dòng vật chất và NL trong quản lý CTĐT, tính toán cụ thể được nhu cầu NL và tiềm năng thu hồi NL (điện và nhiệt) cho xử lý NT (XLNT), bùn, phân bùn, CTR hữu cơ cho 1 khu vực đô thị. Với điều kiện quận Long Biên, thành phố Hà Nội năm 2030, NL cần để xử lý NT là 0,61kWh/m^3, để xử lý CTRSH hữu cơ kết hợp với bùn BTH, chế biến phân compost cần 35,83kWh/tấn. Xử lý kết hợp CTĐT bằng phân hủy sinh học kỵ khí không những đáp ứng được 100% nhu cầu NL của TTXLCT, mà còn sản xuất được NL tổng cộng vượt 222,66% nhu cầu, có thể cung cấp ra ngoài 78.865,75 kWh/ngày điện dư và 197.689,24 kWh/ngày nhiệt dư. Tiền xử lý nguyên liệu nạp trước phân hủy kỵ khí bằng nhiệt thủy phân, sản xuất được NL tổng cộng tới 265,16% nhu cầu của TTXLCT.
(3)- Lần đầu tiên, nghiên cứu đã xác định được tiềm năng thu hồi NL từ NL tiềm ẩn (hóa năng) trong các dòng CTĐT trong điều kiện của Việt Nam. Không kể nhiệt năng và thất thoát, NL điện có thể thu hồi từ quá trình XLNT là 13,75 kWh/người/năm; từ xử lý bùn BTH là 1,33 kWh/người/năm; từ xử lý CTRSH hữu cơ là 144,93 kWh/người/năm.
– Ý nghĩa khoa học
+ Luận án đã đã xem xét đầy đủ mối quan hệ giữa các dòng vật chất và NL trong hệ thống quản lý CTĐT thông qua việc kết hợp phân tích cân bằng chất MFA và cân bằng năng lượng EB, cho phép đánh giá hiệu quả các và mô hình quản lý CTĐT cả về khía cạnh kỹ thuật, môi trường, quản lý và kinh tế.
+ Cân bằng chất và cân bằng NL của hệ thống được biểu diễn trên cùng một sơ đồ là một cách làm mới, có ý nghĩa khoa học. Phương pháp này có thể tiếp tục phát triển, áp dụng cho các bài toán tương tự khác.
+ Luận án đã xác định được một số thông số quan trọng của thành phần, tính chất của các dòng CT giàu hữu cơ như bùn từ NMXLNT, bùn BTH, CTRSH hữu cơ, xác định được tiềm năng sinh khí mê-tan từ quá trình phân hủy kỵ khí CTR hữu cơ đô thị.
+ Luận án xác định được mức tiêu hao và tiềm năng thu NL trên đơn vị CT, khả năng thu hồi NL trên đầu người, làm cơ sở cho các nghiên cứu khác.
– Ý nghĩa thực tiễn của luận án
+ Mô hình quản lý kết hợp các loại CT giàu hữu cơ tại TTXLCT đô thị ở quy mô một quận theo hướng thu hồi NL từ quá trình đồng phân hủy kỵ khí và các quá trình khác liên quan là rất có tiềm năng, mang lại nhiều lợi ích. Điều này đáp ứng nhu cầu thực tiễn của Việt Nam là chưa có đô thị nào có một mô hình quản lý CT (cả CTR, bùn BTH, NT và bùn từ NMXLNT) phù hợp, hiệu quả và bền vững.
+ Kết quả này có thể được xem xét áp dụng khi xây dựng hay điều chỉnh các quy hoạch thoát nước, XLNT, quản lý CTR ở các đô thị.
+ NMXLNT quận Long Biên hiện vẫn chưa được xây dựng, quy hoạch quản lý CTR của quận còn chưa được thực thi, kết quả luận án có thể được xem xét như một đề xuất có cơ sở khoa học, giúp cơ quan chức năng, các nhà đầu tư lựa chọn công nghệ XLCT phù hợp.
+ Các công cụ mô phỏng các dòng vật chất (STAN) và NL (SANKEY), giúp cho các nhà lãnh đạo có cái nhìn trực quan, dễ phát hiện ra vấn đề, giúp cho quá trình đưa ra quyết định đúng đắn, phù hợp.
