Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. Phương pháp luận của việc thiết lập mạng lưới các điểm thu gom, vận chuyển rác tối ưu đối với khu vực nghiên cứu
2.3.1. Cơ sở khoa học
Khi đề cập tới quản lý rác thải nói chung, sáu hợp phần chính cần kể đến là:
phát sinh, lưu trữ, thu gom, xử lý, vận chuyển và chôn rác. Quản lý rác thải một cách hiệu quả thường nhấn mạnh các hợp phần: thu gom, vận chuyển; xử lý, giảm thải – tái sử dụng – tái chế và xả thải [35], [37] và đặt thùng rác ở vị trí thích hợp.
Do vậy, thu gom và vận chuyển rác là một trong những hợp phần quan trọng của công tác quản lý chất thải rắn. Trong phạm vi dự án chỉ đề cập đến rác thải sinh hoạt đô thị. Việc thu gom và vận chuyển thường phải giải quyết theo từng trường hợp phụ thuộc vào lượng rác thải phát sinh, mạng lưới đường phố, nhân lực, phương tiện vận chuyển, phương pháp xử lý v.v
Hơn nữa, chi phí cho quá trình thu gom và vận chuyển thường chiếm tới 55- 79% tổng chi phí cho quản lý rác thải đối với các nước đang phát triển và chỉ có thể thu hồi 50-70% lượng rác [32-33]. Cho nên, thu gom và vận chuyển rác thải là một trong những bài toán điều hành phức tạp được đặt ra của lãnh đạo địa phương, đối với thành phố Ba Đình là công ty môi trường đô thị. Trong những năm gần đây, công ty không chỉ có mối quan tâm về kinh phí chi trả cho việc vận chuyển rác mà vấn đề về môi trường và sức khỏe cũng như môi trường trong việc thiết kế tuyến chuyên chở rác trong thành phố. Về công cụ hỗ trợ giải quyết bài toán này, trong 15 năm trở lại đây, trên thế giới đã phát triển nhiều thuật toán và phần mềm nhằm tự động tính toán tuyến đường tối ưu.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) kết hợp với các công cụ khác như đánh giá tác động môi trường, phân tích đa chỉ tiêu, hay mô hình tối ưu hóa đã chứng minh là một công cụ hữu hiệu trong xác định vị trí thích hợp xây dựng bãi rác [38-39], [43], [45], xác định vị trí đặt thùng rác [46], ước tính lượng rác phát sinh [44] hay mô hình tính toán tối ưu thu gom rác thải sinh hoạt đô thị [41].
Hình 2.1: Thu gom rác qua trạm trung chuyển
Rác từ nguồn thải (WTS): Node nguồn i:
1 chiều đi tới Trạm trung chuyển / Bãi
chôn lấp;
Trạm trung chuyển (WTS): Node chuyển giao j: nhiều chiều tới từ 1 hoặc nhiều WTS và 1 chiều đi tới bãi chôn lấp;
Bãi chôn lấp: Node đích k: nhiều chiều tới từ 1 hoặc nhiều nguồn thải WPN và 1 hoặc nhiều trạm trung chuyển WTS.
Do rác ở quận Ba Đình được chuyển tới các trạm trung chuyển trước khi đưa tới bãi rác ở Đông Anh, nên công tác thu gom ở đây được kể đến là thu gom rác thải tới trạm trung chuyển trước khi vận chuyển rác đã được ép tới bãi rác Đông Anh.
Để phân tích giải pháp cho việc nâng cao chất lượng công tác thu gom và vận chuyển rác, hai khối công việc này được tách biệt theo thứ tự để thuận tiện cho việc lập mô hình và không gian hóa. Hơn nữa, công việc điều phối xe chuyên chở rác và thu gom rác được quản lý bởi công ty TNHH Một thành viên Môi trường Đô thị Hà Nội nên việc tách biệt hai hợp phần này tạo thuận lợi cho công tác quản lý sau này.
Nhằm thu gom rác thải tối đa, trước hết cần xem xét hệ thống phân bố các thùng rác và các điểm tập kết rác trong thành phố. Đối với rác thải đường phố, vị trí thùng rác đặt thùng rác tại vị trí thuận tiện, khoảng cách thuận lợi để người dân đi đổ rác là 200m tính từ vị trí đặt thùng rác.
Xác định vị trí các thùng rác
Angeloli và Speranza đã phát triển một mô hình để tạo ra một tập hợp các giải pháp cho các thùng rác và đưa ra lịch trình ngẫu nhiên bằng cách thực hiện một thuật toán tìm kiếm có điều kiện.
Illeperuma and Samarakoon đưa ra giải pháp nhằm tối ưu vị trí các thùng rác. Vị trí các thùng rác là các nút giao giữa đường phố trong mạng lưới đường bộ sử dụng mô hình P-median. Khoảng cách tối thiểu từ trung tâm P-median để yêu cầu các node (nút) => rác thải từ các nơi mang đến vị trí thùng rác vị trí các thùng rác đa phần ở gần với các node. [42]
Thu gom rác
Hơn nữa, nhiều thành phố đã xem xét và thiết kế tuyến thu gom trên cơ sở cân nhắc các yếu tố như ảnh hưởng đến môi trường, phân tích chi phí lợi ích, khả năng tiêu thu năng lượng của phương tiện chuyên chở và vị trí thích hợp của thùng chứa rác.
Chang and Wei đưa ra mô hình tuyến tính mờ đa đối tượng dưới hướng tiếp cận đặc trưng văn hóa, địa lý, nhân khẩu, kinh tế và xã hội.
El-Hamour cho thấy việc thiết kế hệ thống quản lý chất thải rắn để giảm thiểu chi phí cho ta thấy được tần xuất xuất hiện và lịch trình của tuyến thu gom. Khi dó vị trí các thùng rác được tái phân bố và giảm thiểu được tuyến đường vận chuyển.
Tuyến thu gom rác:
Thu gom và vận chuyển rác hiệu quả phụ thuộc vào vị trí đặt thùng rác tương ứng với lượng rác phát sinh [38-39].
Sharholy et all sử dụng Arcgis để tạo cơ sở dữ liệu không gian phục vụ quản lý rác thải sinh hoạt đô thị, bao gồm: tuyến đường, vị trí xả thải và vị trí bãi rác [37].
Ghose et all bổ sung thêm một số yếu tố khi đưa ra mô hình tuyến đường chuyên chở rác nhằm xác định khoảng cách và giá thành.
Tuyến đường thu thập được dựa trên thực tế và qua thí nghiệm bằng các phương pháp trực quan. Shasholy et all đã kết hợp mô hình toán học và GIS để tối ưu hóa tuyến đường thu gom rác và đưa ra được lịch trình của nó [37].
Chang et al đã ứng dụng mô hình lập trình hướng đối tượng cùng với khả năng phân tích không gian của GIS để phân tích và trực quan hóa con đường tối ưu nhất phân bổ xe thu gom và lao động trong một mạng lưới thu gom và vân chuyển rác thải [39].
Errission et all đã phát triển một mô hình để ước tính tiềm năng giảm tiêu thụ nhiên liệu. Điều này rõ ràng là làm giảm các tác động môi trường. Mô hình sử dụng dữ liệu về tốc độ, gia tốc, tải trọng xe và độ dốc của đường. Sharholy et all ứng dụng ArcGIS để thành lập bản đồ quản lý chất thải đô thị bao gồm: tuyến đường thu gom, vị trí các thùng rác, vị trí bãi rác. Ghose et al đề xuất một mô hình GIS xác định chi phí và đường đi tối ưu. Dữ liệu yêu cầu gồm: mạng lưới giao thông bộ, vị trí thùng rác, vị trí bãi rác [37].