Luận án nghiên cứu tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải đô thị

Vũ Thị Minh Thanh

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu tương quan giữa dòng vật chất và năng lượng trong quản lý chất thải đô thị - Vũ Thị Minh Thanh (Học viện KH&CN Việt Nam)

Luận án tiến sĩ phân tích tương quan dòng vật chất-năng lượng trong quản lý chất thải đô thị quận nội thành Hà Nội.

Trường ĐH

Học viện Khoa học và Công nghệ

Chuyên ngành

Kỹ thuật Môi trường

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án tiến sĩ kỹ thuật

Năm xuất bản

2021

Số trang

271

Thời gian đọc

41 phút

Lượt xem

1

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:: 1. Tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải
Số trang:: 271 trang
Trường:: Học viện Khoa học và Công nghệ
Chuyên ngành:: Kỹ thuật Môi trường
Tác giả:: Vũ Thị Minh Thanh
Năm:: 2021

Tóm tắt nội dung luận án

I. Tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải

Hệ thống quản lý chất thải đô thị gắn liền với chu chuyển tài nguyên và năng lượng. Mỗi giai đoạn xử lý đều tiêu thụ điện năng, nhiên liệu và hóa chất. Đồng thời, chất thải chứa nguồn năng lượng tiềm năng lớn. Việc xác định mối tương quan giữa hai yếu tố này là yêu cầu cấp thiết. Phân tích định lượng giúp làm rõ đường đi của từng dòng chất thải. Các nhà quản lý có thể đánh giá chính xác hiệu quả hệ thống. Quản lý chất thải rắn đô thị (MSWM) không chỉ nhằm mục đích vệ sinh môi trường. Mục tiêu cốt lõi hiện nay là tối ưu hóa cân bằng vật chất và năng lượng. Cách tiếp cận tích hợp này tạo nền tảng chuyển dịch sang mô hình kinh tế xanh. Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán cân bằng tài nguyên tại các đô thị lớn.

1.1. Khái niệm và bản chất tương quan dòng vật chất năng lượng

Dòng vật chất đại diện cho khối lượng và thành phần rác thải phát sinh hàng ngày. Dòng năng lượng biểu thị lượng nhiệt năng, điện năng tiêu hao hoặc thu hồi. Hai dòng này có mối liên hệ mật thiết qua các quá trình chuyển hóa lý - hóa sinh. Khi vật chất biến đổi, năng lượng sẽ được giải phóng hoặc hấp thụ. Đánh giá tương quan giúp xác định rõ ranh giới hệ thống kỹ thuật đô thị. Phương pháp phân tích dòng vật chất (MFA) đóng vai trò then chốt trong việc theo dõi luân chuyển chất. Nắm bắt được quy luật cân bằng vật chất và năng lượng giúp thiết kế quy trình xử lý tối ưu. Hệ thống sẽ giảm thiểu lãng phí nguyên liệu và cắt giảm chi phí vận hành.

1.2. Vai trò của nghiên cứu đối với quản lý chất thải đô thị

Đô thị hóa nhanh làm gia tăng áp lực lên hạ tầng xử lý rác thải. Các bãi chôn lấp truyền thống đang dần quá tải và gây ô nhiễm nghiêm trọng. Nghiên cứu mối tương quan giúp định hình các giải pháp công nghệ bền vững. Mô hình quản lý chất thải rắn đô thị (MSWM) hiện đại đòi hỏi tích hợp nhiều công nghệ. Dữ liệu dòng vật chất cung cấp cơ sở để lựa chọn thiết bị chuyển hóa năng lượng phù hợp. Quá trình ra quyết định sẽ dựa trên các con số định lượng khoa học chính xác. Việc liên kết thu hồi năng lượng giúp giảm gánh nặng tài chính cho ngân sách đô thị. Đây là bước đi chiến lược hướng tới phát triển đô thị thông minh và bền vững.

II. Phương pháp phân tích dòng vật chất và dòng năng lượng

Nghiên cứu ứng dụng các công cụ khoa học tiên tiến để mô hình hóa hệ thống quản lý rác. Phân tích dòng vật chất (MFA) được kết hợp chặt chẽ với phân tích dòng năng lượng (EFA). Các phần mềm chuyên dụng như STAN hỗ trợ xây dựng sơ đồ chu chuyển vật chất chi tiết. Phương pháp này bảo toàn định luật bảo toàn khối lượng và năng lượng trong mọi quá trình. Dữ liệu đầu vào bao gồm khối lượng rác, độ ẩm, thành phần hữu cơ và nhiệt trị. Nghiên cứu cũng lồng ghép phương pháp đánh giá vòng đời (LCA) để đo lường tác động môi trường. Sự kết hợp các công cụ này mang lại bức tranh toàn diện về hiệu quả kỹ thuật.

2.1. Quy trình ứng dụng phân tích dòng vật chất MFA và phần mềm STAN

Quy trình phân tích dòng vật chất (MFA) bắt đầu bằng việc xác định ranh giới không gian và thời gian. Tiếp theo là phân loại các dòng nhập, dòng tồn trữ và dòng xuất của chất thải. Phần mềm STAN giúp tính toán tự động và xử lý sai số thống kê dữ liệu. Các sơ đồ Sankey trực quan hóa đường đi của từng loại vật chất trong đô thị. Công cụ này cho phép phát hiện chính xác các điểm nghẽn và tổn thất trong hệ thống. Việc kiểm kê dòng vật chất là cơ sở để tính toán cân bằng vật chất và năng lượng. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể mô phỏng nhiều kịch bản quản lý khác nhau. Kết quả giúp chọn lọc phương án xử lý rác tối ưu nhất cho địa phương.

2.2. Phương pháp phân tích dòng năng lượng EFA và đánh giá vòng đời LCA

Phân tích dòng năng lượng (EFA) đo lường tổng năng lượng tiêu thụ và năng lượng sản sinh. Năng lượng tiêu hao gồm điện vận hành nhà máy, dầu diesel cho xe thu gom và nhiệt sấy. Năng lượng thu hồi bao gồm điện năng từ khí sinh học hoặc từ lò đốt. Song song đó, đánh giá vòng đời (LCA) xem xét toàn diện tác động sinh thái từ khâu phát sinh đến tiêu hủy. Phương pháp LCA đo lường chỉ số nóng lên toàn cầu và mức độ cạn kiệt tài nguyên. Sự kết hợp giữa EFA và LCA tạo nên công cụ thẩm định công nghệ đáng tin cậy. Dữ liệu giúp các nhà hoạch định chính sách xây dựng lộ trình đầu tư hạ tầng hợp lý.

III. Hiện trạng và tiềm năng quản lý chất thải rắn đô thị

Tại các thành phố lớn, thành phần rác thải sinh hoạt có tỷ lệ hữu cơ và độ ẩm rất cao. Thực trạng này gây khó khăn lớn cho việc xử lý nhiệt trực tiếp. Hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị (MSWM) hiện nay vẫn phụ thuộc nhiều vào bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Tuy nhiên, nguồn rác hữu cơ dồi dào lại mở ra tiềm năng lớn để thu hồi tài nguyên. Bùn thải từ các trạm xử lý nước thải cũng là nguồn sinh khối chưa được khai thác triệt để. Việc kết hợp xử lý rác hữu cơ và bùn thải mang lại giá trị gia tăng cao. Đây là hướng đi quan trọng để giảm áp lực diện tích chôn lấp và bảo vệ môi trường.

3.1. Đặc tính vật chất và năng lượng của rác thải tại các đô thị

Rác thải đô thị Việt Nam chứa hơn 50% thành phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Độ ẩm của khối chất thải thường dao động trong khoảng từ 60% đến 75%. Nhiệt trị thấp của rác thải tươi là rào cản kỹ thuật đối với một số công nghệ nhiệt. Tuy vậy, hàm lượng chất hữu cơ cao lại rất thích hợp cho công nghệ sinh học. Quá trình lên men kỵ khí thu hồi khí sinh học (Biogas) có thể tận dụng tối đa nguồn dinh dưỡng này. Khi rác được phân loại tốt tại nguồn, nhiệt trị của phần rác còn lại sẽ tăng lên đáng kể. Điều này giúp nâng cao hiệu suất của các nhà máy xử lý rác công nghệ cao.

3.2. Tiềm năng kết hợp xử lý bùn thải và chất thải rắn hữu cơ

Bùn thải đô thị chứa nhiều vi chất và vi sinh vật kỵ khí hoạt tính. Khi đồng xử lý bùn thải với rác hữu cơ, tốc độ phân hủy sinh học tăng lên rõ rệt. Quá trình đồng tiêu hóa kỵ khí giúp ổn định tỷ lệ Cacbon trên Nitơ (C/N) trong nguyên liệu. Lượng khí sinh học sinh ra từ hệ thống đồng xử lý cao hơn đáng kể so với xử lý đơn lẻ. Giải pháp này giúp giải quyết đồng thời hai nguồn ô nhiễm lớn của hạ tầng đô thị. Năng lượng khí sinh học thu được có thể cấp nhiệt cho chính nhà máy xử lý nước thải. Mô hình liên kết bùn - rác thể hiện rõ ưu thế về cân bằng vật chất và năng lượng.

IV. Giải pháp thu hồi năng lượng từ chất thải đô thị tối ưu

Chuyển đổi chất thải thành năng lượng là trụ cột quan trọng của đô thị hiện đại. Chiến lược thu hồi năng lượng từ chất thải (Waste-to-Energy) giúp giảm thể tích rác chôn lấp tới 90%. Các công nghệ hiện nay tập trung vào hai hướng: chuyển hóa nhiệt và chuyển hóa sinh học. Việc lựa chọn công nghệ cần dựa trên tính chất vật chất và điều kiện kinh tế từng địa phương. Sự kết hợp đa công nghệ giúp tối ưu hóa sản lượng điện và nhiệt sạch. Nguồn năng lượng tái tạo này góp phần giảm tải cho lưới điện quốc gia. Đồng thời, các dự án này thu hút nguồn lực đầu tư xã hội hóa bền vững.

4.1. Ứng dụng công nghệ đốt rác phát điện trong đô thị quy mô lớn

Công nghệ đốt rác phát điện đang trở thành xu hướng hàng đầu tại các đại đô thị. Quy trình sử dụng lò đốt tầng sôi hoặc lò ghi cơ học ở nhiệt độ cao trên 850 độ C. Nhiệt lượng sinh ra chuyển hóa nước thành hơi cao áp để quay tuabin máy phát điện. Công nghệ này đòi hỏi hệ thống tiền xử lý để sấy khô và tách bớt độ ẩm của rác. Hệ thống xử lý khói thải hiện đại giúp loại bỏ bụi mịn, dioxin và khí độc hại. Đốt rác giúp triệt tiêu hoàn toàn mầm bệnh và giảm thiểu diện tích đất sử dụng. Điện năng phát ra được hòa trực tiếp vào lưới điện đô thị để phục vụ sinh hoạt và sản xuất.

4.2. Giải pháp lên men kỵ khí thu hồi khí sinh học Biogas sạch

Lên men kỵ khí thu hồi khí sinh học (Biogas) là công nghệ lý tưởng cho phân đoạn rác hữu cơ. Rác thải thực phẩm sau khi tách lọc được đưa vào các bể phản ứng kín khí. Vi khuẩn kỵ khí phân giải chất hữu cơ thành hỗn hợp khí methane (CH4) và carbon dioxide (CO2). Khí sinh học sau khi làm sạch tạp chất có thể chạy máy phát điện hoặc làm nhiên liệu đốt. Phụ phẩm sau lên men được tinh chế thành phân bón hữu cơ vi sinh giàu dinh dưỡng cho nông nghiệp. Giải pháp này không tiêu tốn nhiều nhiệt năng ngoài và rất thân thiện với môi trường. Đây là mắt xích quan trọng thúc đẩy mô hình tuần hoàn chất hữu cơ đô thị.

V. Kinh tế tuần hoàn và giảm phát thải khí nhà kính đô thị

Mô hình quản lý chất thải truyền thống theo đường thẳng khai thác - sử dụng - thải bỏ đã lỗi thời. Việc tích hợp kinh tế tuần hoàn trong quản lý chất thải biến rác thải thành nguồn tài nguyên mới. Các dòng vật chất được tái chế và tái sử dụng liên tục trong chu trình khép kín. Giải pháp này giúp cắt giảm mạnh mẽ phát thải khí nhà kính từ rác thải sinh hoạt. Khi rác hữu cơ không còn chôn lấp bừa bãi, khí methane phát tán tự nhiên sẽ giảm rõ rệt. Đánh giá vòng đời (LCA) chứng minh lợi ích to lớn của mô hình tuần hoàn đối với khí hậu. Đây là chìa khóa để hiện thực hóa cam kết phát thải ròng bằng không.

5.1. Thúc đẩy kinh tế tuần hoàn thông qua tái chế và thu hồi tài nguyên

Kinh tế tuần hoàn trong quản lý chất thải tập trung vào việc giữ giá trị vật liệu lâu nhất. Phân loại rác tại nguồn là điều kiện tiên quyết để vận hành chu trình tuần hoàn hiệu quả. Nhựa, kim loại, giấy được tái chế cơ học để tạo ra các sản phẩm công nghiệp mới. Rác hữu cơ và bùn thải được chuyển hóa thành năng lượng sạch và phân bón sinh học. Chuỗi giá trị khép kín này tạo ra việc làm xanh và tiết kiệm chi phí xử lý môi trường. Các nguồn nguyên liệu thứ cấp giúp giảm bớt áp lực khai thác tài nguyên thiên nhiên sơ cấp. Sự đồng thuận của cộng đồng đóng vai trò quyết định đến thành công của mô hình.

5.2. Giảm phát thải khí nhà kính và bảo vệ môi trường khí hậu

Bãi chôn lấp rác lộ thiên là một trong những nguồn phát thải khí nhà kính từ rác thải lớn nhất. Khí methane sinh ra có tiềm năng gây nóng lên toàn cầu cao gấp 28 lần khí CO2. Ứng dụng công nghệ thu gom khí bãi rác và đốt phát điện giúp giảm thiểu lượng phát thải này. Bên cạnh đó, việc sản xuất điện từ rác thay thế một phần điện than truyền thống nhiều khói bụi. Đánh giá toàn diện bằng phương pháp đánh giá vòng đời (LCA) cho thấy mức giảm phát thải carbon đáng kể. Quản lý chất thải thông minh đóng góp trực tiếp vào mục tiêu phát triển bền vững của quốc gia.

05/07/2026

Mục lục chi tiết luận án

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỞ ĐẦU

1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN

5. TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN

6. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN

1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC DÒNG CHẤT THẢI ĐÔ THỊ VÀ NĂNG LƯỢNG THEO HƯỚNG QUẢN LÝ BỀN VỮNG NƯỚC THẢI, CHẤT THẢI RẮN

1.1. Mối tương quan Nước - Năng lượng trong hạ tầng kỹ thuật và quản lý chất thải

1.1.1. Mối quan hệ Nước - Năng lượng trong quản lý chất thải ở một số nước trên thế giới

1.1.2. Các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả và sản xuất ra năng lượng từ xử lý chất thải

1.1.2.1. Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các NMXLNT

1.1.2.2. Tái sử dụng nước tiết kiệm năng lượng

1.1.2.3. Sản xuất năng lượng tái tạo từ chất thải đô thị

1.1.3. Tổng quan về khối lượng, thành phần, tính chất và hiện trạng quản lý nước thải, CTR đô thị ở Việt Nam

1.1.4. Hiện trạng quản lý nước thải và bùn thải ở một số đô thị lớn của Việt Nam. Khối lượng, thành phần, tích chất các loại bùn thải. Hiện trạng quản lý NT ở một số đô thị lớn của Việt Nam. Khối lượng, thành phần, tính chất và hiện trạng quản lý các loại bùn thải

1.1.5. Hiện trạng và qui hoạch quản lý CTR ở các đô thị lớn tại Việt Nam; khối lượng, thành phần, tính chất và hiện trạng quản lý CTR hữu cơ đô thị. Hiện trạng và qui hoạch quản lý CTR ở các đô thị lớn

1.1.6. Khối lượng, thành phần, tính chất, và hiện trạng quản lý CTR hữu cơ đô thị

1.1.7. Đánh giá chung về quản lý CTR đô thị tại Việt Nam

1.1.8. Nhu cầu năng lượng và tiềm năng thu hồi năng lượng từ xử lý nước, bùn và chất thải rắn

1.1.8.1. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng trong xử lý nước

1.1.8.2. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng trong quản lý CTR

1.1.8.3. Tiềm năng thu hồi năng lượng từ các dòng chất thải đô thị

1.1.8.4. Tiềm năng thu hồi năng lượng từ quản lý CTR đô thị

1.1.8.5. Xử lý kết hợp các dòng CTĐT giàu hữu cơ để thu hồi năng lượng

2. CƠ SỞ KHOA HỌC, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VỀ

2.1. Cơ sở khoa học trong nghiên cứu tương quan giữa các dòng chất thải đô thị và năng lượng

2.2. Phương pháp luận nghiên cứu phân tích dòng vật chất MFA

2.2.1. Phân tích dòng vật chất (MFA)

2.2.2. Quy trình thực hiện MFA

2.2.3. Phân tích dòng vật chất với phần mềm STAN

2.3. Phương pháp luận nghiên cứu cân bằng NL trong hệ thống QLCT

2.3.1. Phương pháp xác định năng lượng tiêu thụ của các thiết bị trong cơ sở xử lý chất thải

2.4. Các giải pháp công nghệ xử lý CTR, NT và bùn nhằm thu hồi tài nguyên

2.4.1. Phân huỷ kỵ khí thu hồi năng lượng

2.4.1.1. Nguyên lý chung của phân hủy kỵ khí

2.4.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí

2.4.1.3. Chuyển hóa cơ chất trong phân hủy kỵ khí

2.4.1.4. Khả năng sinh khí của bùn BTH và CTR hữu cơ bằng phương pháp phân huỷ kỵ khí trong điều kiện lên men nóng

2.4.1.5. Thu hồi biogas từ các BCL. Phân huỷ kỵ khí CTR hữu cơ

2.4.2. Tiền xử lý nguyên liệu nạp trước khi phân hủy kỵ khí

2.4.2.1. Nguyên lý của tiền xử lý trước phân hủy kỵ khí

2.4.2.2. Các phương pháp tiền xử lý

2.4.3. Đốt bùn thu hồi nhiệt

2.4.4. Các phương pháp khác để xử lý chất thải, thu hồi NL

2.5. Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan trên Thế giới và ở Việt Nam

2.6. Nghiên cứu thực nghiệm xác định khả năng phân hủy kỵ khí chất thải khu vực nghiên cứu

2.6.1. Mục đích thí nghiệm. Lấy mẫu phân tích thành phần CTR:

2.6.2. Lấy mẫu phân tích thành phần bùn BTH

2.6.3. Lấy mẫu phân tích thành phần bùn của NMXLNT

2.6.4. Mô tả thí nghiệm xác định tiềm năng sinh khí mê-tan BMP

2.6.4.1. Giới thiệu về thí nghiệm BMP

2.6.4.2. Mô hình thí nghiệm BMP

2.6.4.3. Điều kiện thí nghiệm

2.6.4.4. Các phương pháp phân tích

2.6.5. Thí nghiệm xác định khả năng sinh khí mê-tan của CTR hữu cơ trong phòng thí nghiệm

2.7. Nghiên cứu mô hình QLCT cho quận Long Biên, thành phố Hà Nội

2.7.1. Lựa chọn địa điểm nghiên cứu

2.7.2. Các dữ liệu đầu vào để tính toán

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

3.1.1. Phân tích thành phần, tính chất của CTR hữu cơ, bùn BTH, bùn NMXLNT. Kết quả phân tích thành phần, tính chất CTR hữu cơ đô thị

3.1.2. Kết quả phân tích bùn BTH

3.1.3. Kết quả phân tích bùn NMXLNT

3.1.4. Xác định khả năng sinh khí mê-tan của CTR hữu cơ trong phòng thí nghiệm. Thí nghiệm BMP - CTR hữu cơ

3.1.5. Kết quả thí nghiệm và thảo luận

3.2. Kết quả nghiên cứu mô hình QLCT cho quận Long Biên, thành phố Hà Nội

3.3. Lựa chọn các phương án tổ chức QLCT và sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý NT, CTR

3.3.1. Phương án 1: QLCT theo mô hình truyền thống. Phương án 2: QLCT theo mô hình thu hồi năng lượng

3.4. Tính toán công nghệ xử lý chất thải và nhu cầu năng lượng theo PA1

3.4.1. Tính toán công nghệ xử lý NT, bùn và CTR hữu cơ theo PA1

3.5. Phân tích dòng vật chất và tính toán cân bằng NL cho PA1:

3.6. Tính toán công nghệ Trung tâm xử lý chất thải và nhu cầu năng lượng theo PA2

3.6.1. Tính toán công nghệ TTXLCT theo PA2

3.6.2. Phân tích dòng vật chất và tính toán cân bằng NL theo PA2

3.6.3. Tính toán công nghệ TTXLCT theo PA2A (tiền XL nguyên liệu)

3.7. Đánh giá mối tương quan giữa dòng vật chất và NL của hệ thống theo các phương án XLCT. Mức tiêu thụ năng lượng trên đơn vị chất thải. Mức tiêu thụ và tiềm năng thu hồi năng lượng trên đầu người mỗi ngày

3.7.1. Tiềm năng thu hồi năng lượng trên đầu người mỗi năm

3.8. Nhận xét kết quả và thảo luận

3.9. Đề xuất mô hình quản lý và công nghệ xử lý chất thải đô thị phù hợp, bền vững

3.9.1. Nhận xét mô hình quản lý theo PA1:

3.9.2. Nhận xét mô hình QLCT theo PA2 và PA2A

3.9.3. Đề xuất mô hình QLCT theo phương thức tổng hợp cho các đô thị

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

Phụ lục 1: Thành phần của bùn cặn và sinh ra trong các quá trình XLNT

Phụ lục 2: Thành phần, tính chất bùn cặn của các NMXLNT

Phụ lục 3: Lượng phân bùn BTH

Phụ lục 4: Thành phần CTR đưa đến các cơ sở xử lý rác tại Hà Nội

Phụ lục 5: Năng lượng tiêu thụ tại NMXLNT

Phụ lục 6: Các phương pháp phân tích các mẫu nguyên liệu và bùn mầm

Phụ lục 7: Phương pháp lấy mẫu CTR

Phụ lục 8: Kết quả phân tích thành phần, tính chất bùn thải của NMXLNT ở Hà Nội

Phụ lục 9: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm BMP trong phòng thí nghiệm với CTR hữu cơ nghiền

Phụ lục 10: Tính toán năng lượng nhiệt

Phụ lục 11: Tính toán nhà máy xử lý CTR, phân bùn và NMXLNT (Phương án 1)

Phụ lục 12: Tính toán trung tâm xử lý kết hợp chất thải đô thị (Phương án 2)

Phụ lục 13: Tính toán trung tâm xử lý kết hợp chất thải đô thị, có tiền xử lý bằng nhiệt thuỷ phân trước phân huỷ kỵ khí (Phương án 2a)

Phụ lục 14: Tính toán mức năng lượng tiêu thụ và tiềm năng thu hồi năng lượng trên đơn vị chất thải và trên đầu người

Phụ lục 15: Tính toán lượng khí nhà kính phát thải theo 2 phương án QLCT

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Xem trước tài liệu

Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Luận án tiến sĩ 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

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (271 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- VŨ THỊ MINH THANH ĐỀ TÀI: 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 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2021 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- VŨ THỊ MINH THANH ĐỀ TÀI: 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 Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 62520320 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Trần Hiếu Nhuệ 2. Nguyễn Thị Huệ Hà Nội – 2021 luan an i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ “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” là công trình do tôi nghiên cứu và thực hiện. Các kết quả, số liệu của luận án hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả Vũ Thị Minh Thanh luan an ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, các thầy cô giáo và bộ phận Quản lý đào tạo của Viện Công nghệ Môi trường, Học viện Khoa học và Công nghệ đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS. Trần Hiếu Nhuệ và GS. Nguyễn Thị Huệ đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong thời gian tôi thực hiện và hoàn thành luận án.

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường (IESE), Trường Đại học Xây dựng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi triển khai các nghiên cứu thực nghiệm, tham gia dự án hợp tác quốc tế với Viện Công nghệ nước Liên bang Thụy Sỹ (EAWAG), Cục Kinh tế Liên Bang Thụy Sỹ (SECO) tài trợ. Xin trân trọng cảm ơn Giáo sư Hidenari Yasui, Trường Đại học Kitakyushu, Nhật Bản, Giáo sư Martin Wagner, Trường Đại học Kỹ thuật tổng hợp Darmstadt, CHLB Đức đã giúp đỡ, hướng dẫn, cũng như động viên tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các nhà khoa học, các chuyên gia đã dành nhiều thời gian trao đổi, đóng góp những ý kiến quý báu cho luận án trong quá trình thực hiện. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu và các đồng nghiệp Trường Đại học Xây dựng, nơi tôi công tác, đã hỗ trợ, động viên và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án.

Cuối cùng, tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ, động viên, chia sẻ của gia đình, giúp tôi có hậu phương vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi, động viên tinh thần, giúp tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tác giả luận án Vũ Thị Minh Thanh luan an iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN. TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN.

7 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC DÒNG CHẤT THẢI ĐÔ THỊ VÀ NĂNG LƯỢNG THEO HƯỚNG QUẢN LÝ BỀN VỮNG NƯỚC THẢI, CHẤT THẢI RẮN. Mối tương quan Nước - Năng lượng trong hạ tầng kỹ thuật và quản lý chất thải 8 1. Mối quan hệ Nước - Năng lượng trong quản lý chất thải ở một số nước trên thế giới. Các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả và sản xuất ra năng lượng từ xử lý chất thải.

Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các NMXLNT. Tái sử dụng nước tiết kiệm năng lượng. Sản xuất năng lượng tái tạo từ chất thải đô thị. Tổng quan về khối lượng, thành phần, tính chất và hiện trạng quản lý nước thải, CTR đô thị ở Việt Nam.

Hiện trạng quản lý nước thải và bùn thải ở một số đô thị lớn của Việt Nam. Khối lượng, thành phần, tích chất các loại bùn thải. Hiện trạng quản lý NT ở một số đô thị lớn của Việt Nam. Khối lượng, thành phần, tính chất và hiện trạng quản lý các loại bùn thải 18 1.

Hiện trạng và qui hoạch quản lý CTR ở các đô thị lớn tại Việt Nam; khối lượng, thành phần, tính chất và hiện trạng quản lý CTR hữu cơ đô thị. Hiện trạng và qui hoạch quản lý CTR ở các đô thị lớn. Khối lượng, thành phần, tính chất, và hiện trạng quản lý CTR hữu cơ đô thị 31 1. Đánh giá chung về quản lý CTR đô thị tại Việt Nam.

Nhu cầu năng lượng và tiềm năng thu hồi năng lượng từ xử lý nước, bùn và luan an iv chất thải rắn. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng trong xử lý nước. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng trong quản lý CTR. Tiềm năng thu hồi năng lượng từ các dòng chất thải đô thị.

Tiềm năng thu hồi năng lượng từ quản lý CTR đô thị. Xử lý kết hợp các dòng CTĐT giàu hữu cơ để thu hồi năng lượng. 42 CƠ SỞ KHOA HỌC, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VỀ. Cơ sở khoa học trong nghiên cứu tương quan giữa các dòng chất thải đô thị và năng lượng.

Phương pháp luận nghiên cứu phân tích dòng vật chất MFA. Phân tích dòng vật chất (MFA). Quy trình thực hiện MFA. Phân tích dòng vật chất với phần mềm STAN.

Phương pháp luận nghiên cứu cân bằng NL trong hệ thống QLCT. Phương pháp xác định năng lượng tiêu thụ của các thiết bị trong cơ sở xử lý chất thải. Các giải pháp công nghệ xử lý CTR, NT và bùn nhằm thu hồi tài nguyên. Phân huỷ kỵ khí thu hồi năng lượng.

Nguyên lý chung của phân hủy kỵ khí. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí. Chuyển hóa cơ chất trong phân hủy kỵ khí. Khả năng sinh khí của bùn BTH và CTR hữu cơ bằng phương pháp phân huỷ kỵ khí trong điều kiện lên men nóng.

Thu hồi biogas từ các BCL. Phân huỷ kỵ khí CTR hữu cơ. Tiền xử lý nguyên liệu nạp trước khi phân hủy kỵ khí. Nguyên lý của tiền xử lý trước phân hủy kỵ khí.

Các phương pháp tiền xử lý. Đốt bùn thu hồi nhiệt. Các phương pháp khác để xử lý chất thải, thu hồi NL. Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan trên Thế giới và ở Việt Nam.

Nghiên cứu thực nghiệm xác định khả năng phân hủy kỵ khí chất thải khu vực nghiên cứu. Mục đích thí nghiệm. Lấy mẫu phân tích thành phần CTR:. Lấy mẫu phân tích thành phần bùn BTH.

Lấy mẫu phân tích thành phần bùn của NMXLNT. Mô tả thí nghiệm xác định tiềm năng sinh khí mê-tan BMP. Giới thiệu về thí nghiệm BMP. Mô hình thí nghiệm BMP.

Điều kiện thí nghiệm. Các phương pháp phân tích. Thí nghiệm xác định khả năng sinh khí mê-tan của CTR hữu cơ trong phòng thí nghiệm. Nghiên cứu mô hình QLCT cho quận Long Biên, thành phố Hà Nội.

Lựa chọn địa điểm nghiên cứu. Các dữ liệu đầu vào để tính toán. 78 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.

Phân tích thành phần, tính chất của CTR hữu cơ, bùn BTH, bùn NMXLNT. Kết quả phân tích thành phần, tính chất CTR hữu cơ đô thị. Kết quả phân tích bùn BTH. Kết quả phân tích bùn NMXLNT.

Xác định khả năng sinh khí mê-tan của CTR hữu cơ trong phòng thí nghiệm. Thí nghiệm BMP - CTR hữu cơ. Kết quả thí nghiệm và thảo luận. Kết quả nghiên cứu mô hình QLCT cho quận Long Biên, thành phố Hà Nội 95 3.

Lựa chọn các phương án tổ chức QLCT và sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý NT, CTR. Phương án 1: QLCT theo mô hình truyền thống. Phương án 2: QLCT theo mô hình thu hồi năng lượng. Tính toán công nghệ xử lý chất thải và nhu cầu năng lượng theo PA1.

Tính toán công nghệ xử lý NT, bùn và CTR hữu cơ theo PA1. 101 luan an vi 3. Phân tích dòng vật chất và tính toán cân bằng NL cho PA1:. Tính toán công nghệ Trung tâm xử lý chất thải và nhu cầu năng lượng theo PA2.

Tính toán công nghệ TTXLCT theo PA2. Phân tích dòng vật chất và tính toán cân bằng NL theo PA2. Tính toán công nghệ TTXLCT theo PA2A (tiền XL nguyên liệu). Đánh giá mối tương quan giữa dòng vật chất và NL của hệ thống theo các phương án XLCT.

Mức tiêu thụ năng lượng trên đơn vị chất thải. Mức tiêu thụ và tiềm năng thu hồi năng lượng trên đầu người mỗi ngày 118 3. Tiềm năng thu hồi năng lượng trên đầu người mỗi năm. Nhận xét kết quả và thảo luận.

Đề xuất mô hình quản lý và công nghệ xử lý chất thải đô thị phù hợp, bền vững 126 3. Nhận xét mô hình quản lý theo PA1:. Nhận xét mô hình QLCT theo PA2 và PA2A. Đề xuất mô hình QLCT theo phương thức tổng hợp cho các đô thị.

129 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 133 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 155 Phụ lục 1: Thành phần của bùn cặn và sinh ra trong các quá trình XLNT Phụ lục 2. Thành phần, tính chất bùn cặn của các NMXLNT Phụ lục 3.

Lượng phân bùn BTH Phụ lục 4. Thành phần CTR đưa đến các cơ sở xử lý rác tại Hà Nội Phụ lục 5. Năng lượng tiêu thụ tại NMXLNT Phụ lục 6. Các phương pháp phân tích các mẫu nguyên liệu và bùn mầm Phụ lục 7.

Phương pháp lấy mẫu CTR luan an vii Phụ lục 8. Kết quả phân tích thành phần, tính chất bùn thải của NMXLNT ở Hà Nội Phụ lục 9. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm BMP trong phòng thí nghiệm với CTR hữu cơ nghiền Phụ lục 10. Tính toán năng lượng nhiệt Phụ lục 11.

Tính toán nhà máy xử lý CTR, phân bùn và NMXLNT (Phương án 1) Phụ lục 12. Tính toán trung tâm xử lý kết hợp chất thải đô thị (Phương án 2) Phụ lục 13.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Vũ Thị Minh Thanh (2021). Luận án nghiên cứu tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải đô thị [Luận án tiến sĩ, Học viện Khoa học và Công nghệ]. LuanAn.net. https://luanan.net/nang-luong-moi-truong/cong-nghe-moi-truong/luan-an-nghien-cuu-tuong-quan-dong-vat-chat-nang-luong-quan-ly-chat-thai-do-thi

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Luận án nghiên cứu tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải đô thị" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ phân tích tương quan dòng vật chất-năng lượng trong quản lý chất thải đô thị quận nội thành Hà Nội.

Luận án "Luận án nghiên cứu tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải đô thị" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Học viện Khoa học và Công nghệ. Năm bảo vệ: 2021.

Luận án "Luận án nghiên cứu tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải đô thị" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Luận án nghiên cứu tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải đô thị" thuộc chuyên ngành Kỹ thuật môi trường. Danh mục: Công Nghệ Môi Trường.

Luận án "Luận án nghiên cứu tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải đô thị" có bao nhiêu trang?

Luận án "Luận án nghiên cứu tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải đô thị" có 271 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Luận án nghiên cứu tương quan dòng vật chất năng lượng quản lý chất thải đô thị" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter