Giới thiệu dự án
Ô nhiễm rác thải nhựa (RTN) tại các hệ sinh thái biển đang là một trong những thách thức môi trường nghiêm trọng nhất toàn cầu. Theo báo cáo từ Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc (UNEP) và Tổ chức Quốc tế về Bảo tồn Thiên nhiên (WWF), mỗi năm thế giới phát sinh khoảng 300 triệu tấn rác thải nhựa, trong đó có khoảng 8 đến 13 triệu tấn thất thoát trực tiếp ra các đại dương. Việt Nam hiện nằm trong nhóm các quốc gia có lượng xả thải rác nhựa ra biển lớn trên thế giới, với ước tính khoảng 1,8 triệu tấn RTN phát sinh trên đất liền mỗi năm và gần 730.000 tấn rò rỉ ra môi trường biển.
Tại thành phố Đà Nẵng – đô thị loại I đóng vai trò trung tâm kinh tế biển của miền Trung – áp lực chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) ngày càng gia tăng với tốc độ phát sinh hơn 1.000 tấn/ngày (dự kiến vượt 1.800 tấn/ngày trong giai đoạn 2020–2025). Quận Thanh Khê, với mật độ dân số cao kỷ lục của thành phố ($21.226\text{ người/km}^2$) và chiều dài đường bờ biển $4,3\text{ km}$ tiếp giáp Vịnh Đà Nẵng, đang trở thành điểm nóng về rò rỉ rác thải nhựa đại dương. Hệ thống thoát nước hỗn hợp (nước mưa lẫn nước thải) cùng hoạt động kinh doanh ven biển và ngư nghiệp đã khiến khối lượng lớn nhựa dùng một lần thất thoát qua các cửa xả.
graph LR
A[Nguồn thải đất liền: Khu dân cư, Chợ, Dịch vụ] -->|Hệ thống cống hỗn hợp| C[Cửa xả cống Tôn Thất Đạm]
B[Hoạt động ven bờ: Ngư cụ, Khách du lịch] -->|Xả thải trực tiếp| D[Kênh sông Phú Lộc]
C -->|Thất thoát 6,49 kg/ngày| E[Vịnh Đà Nẵng & Bãi biển Thanh Khê]
D -->|Thất thoát 8,89 kg/ngày| E
E -->|Tổng phát sinh RTN 13,44 kg/ngày| F[Ô nhiễm hệ sinh thái biển]
Mục tiêu dự án
- Kiểm toán định lượng và định tính RTN: Xác định chính xác khối lượng, số lượng và cơ cấu thành phần rác thải nhựa phát sinh trên dải bờ biển Thanh Khê theo chuẩn quốc tế NOAA.
- Khảo sát thủy văn và dòng thải: Đánh giá lưu lượng, độ sâu và vận tốc dòng chảy tại 2 điểm nóng thoát nước chính ra vịnh Đà Nẵng (Cống xả Tôn Thất Đạm và Sông/Kênh Phú Lộc).
- Thiết kế hệ sinh thái giải pháp tích hợp: Đề xuất mô hình kỹ thuật kép gồm hệ thống công trình (Song chắn rác cơ giới tự động cho cống ngầm) và phi công trình (Thiết bị vớt rác thông minh tích hợp IoT/AI cho cửa sông tĩnh, kết hợp mô hình kinh tế tuần hoàn đổi rác lấy nhu yếu phẩm).
Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
- Phạm vi không gian: Dải ven biển dài $4,3\text{ km}$ quận Thanh Khê, tập trung vào 02 cửa xả huyết mạch: Cống Tôn Thất Đạm (toạ độ $16^\circ04'12''\text{N}, 108^\circ11'34''\text{E}$) và Cửa sông Phú Lộc ($16^\circ04'38''\text{N}, 108^\circ10'55''\text{E}$).
- Phạm vi thời gian: Thu thập và quan trắc dữ liệu từ 20/07/2020 đến 30/04/2021.
- Giới hạn kỹ thuật: Nghiên cứu tập trung vào rác thải nhựa vĩ mô (Macroplastics $\ge 2,5\text{ cm}$), không đánh giá sâu chỉ số vi nhựa (Microplastics $< 5\text{ mm}$) trong trầm tích đáy.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
Công tác quản lý chất thải rắn tại quận Thanh Khê đã đạt tỷ lệ thu gom $98%$ ($190\text{ tấn/ngày}$), tuy nhiên việc phân loại tại nguồn chưa đồng bộ khiến lượng lớn nhựa dùng một lần ($Single-use\ Plastics - SUP$) theo nước mặt rò rỉ ra biển.
| Giải pháp hiện hữu |
Ưu điểm |
Nhược điểm / Rủi ro kỹ thuật |
Hiệu quả ngăn RTN |
| Thu gom thủ công ven bờ |
Chi phí đầu tư thiết bị ban đầu thấp |
Tốn nhân công, nguy hiểm khi sóng lớn, tần suất thấp ($1\text{ lần/ngày}$) |
$25% - 35%$ |
| Lưới chắn rác tĩnh tại cửa xả |
Dễ chế tạo, chi phí rẻ |
Thường xuyên tắc nghẽn khi mưa to gây ngập úng đô thị, dễ rách do sóng |
$40% - 50%$ |
| Thùng gom rác nổi Seabin |
Thu rác liên tục, gom được dầu váng |
Bán kính hút nhỏ ($< 3\text{ m}$), dễ hỏng màng lọc, kẹt rác kích thước $> 20\text{ cm}$ |
$30% - 45%$ |
| Giải pháp đề xuất (Song chắn cơ giới + Robot thông minh) |
Tự động hóa hoàn toàn $24/7$, chống nghẽn dòng chảy, quét diện rộng bằng IoT/AI |
Vốn đầu tư ban đầu cao hơn, cần bảo trì cơ khí định kỳ |
$\mathbf{85% - 95%}$ |
Ma trận yêu cầu kỹ thuật MoSCoW
- Must have: Khả năng chịu ăn mòn muối biển (Inox SUS304/SUS316), vận hành tự động không làm cản trở thoát lũ dòng chảy ($v \ge 0,45\text{ m/s}$).
- Should have: Tích hợp cảm biến báo mức rác, tự động chuyển tải rác về thùng chứa trên bờ, điều khiển không dây từ xa.
- Could have: Module AI camera nhận diện và phân loại rác tái chế/không tái chế theo thời gian thực.
- Won't have (Giai đoạn 1): Hệ thống tự ép nén rác thủy lực dưới nước.
Thiết kế hệ thống
graph TD
subgraph "Trạm Cống Tôn Thất Đạm (Dòng chảy hở)"
A1[Miệng cống đôi 3.5m x 3.5m] --> A2[Song chắn rác Inox nghiêng 60°]
A2 --> A3[Hệ cào rác dẫn động xích cơ giới]
A3 --> A4[Máng nghiêng xả rác vào thùng 240L]
end
subgraph "Cửa sông Phú Lộc (Vùng nước rộng/Tĩnh)"
B1[Robot nổi Smart Skimmer WSCA 2.0] --> B2[Camera AI + Cảm biến chất lượng nước]
B2 --> B3[Băng tải cuốn rác nổi lên khoang 75kg]
B3 --> B4[Truyền dữ liệu Telemery qua 4G/WiFi về Server]
end
A4 --> C[Trạm tập kết & Nhà máy tái chế]
B4 --> C
Thông số kỹ thuật chi tiết
-
Hệ thống Song chắn rác cơ giới (Mechanical Bar Screen - Cống Tôn Thất Đạm):
- Vật liệu: Thép không gỉ AISI SUS304 chống ăn mòn Clorua.
- Kích thước miệng cống: Cống đôi $3,5\text{ m} \times 3,5\text{ m}$, chiều sâu đỉnh vòm $2,0\text{ m}$.
- Độ nghiêng khung: $60^\circ - 75^\circ$ so với mặt phẳng ngang.
- Khe hở thanh chắn rác ($Clear\ Spacing$): $b = 10\text{ mm} - 20\text{ mm}$, giữ lại toàn bộ bao bì, chai lọ và mảnh nhựa vỡ $> 2,5\text{ cm}$.
- Động cơ kéo cào: Motor giảm tốc công suất $1,5\text{ kW}$, IP68, điều khiển qua biến tần và rơ-le đo chênh áp thủy tĩnh.
-
Hệ thống Robot vớt rác thông minh (Smart Aquatic Trash Skimmer - Sông Phú Lộc):
- Kích thước thân vỏ Catamaran: $140\text{ cm} \times 60\text{ cm} \times 45\text{ cm}$; Khối lượng vỏ: $50\text{ kg}$.
- Dung tích khoang chứa: Sức chứa $50 - 75\text{ kg}$ rác nổi/lượt vận hành.
- Hệ thống năng lượng: Pin Lithium LiFePO4 $24\text{V} - 40\text{Ah}$ kết hợp tấm quang điện Solar Monocrystalline $100\text{W}$.
- Hệ thống nhúng & AI: Vi điều khiển STM32F4/ESP32, Camera AI OpenCV xử lý nhận diện vật thể nổi, định vị GPS NEO-6M, cảm biến đo pH/DO/TDS truyền dữ liệu qua MQTT/HTTP.
Cấu trúc cơ sở dữ liệu giám sát quan trắc rác thải (SQL Schema)
-- Bảng ghi nhận dữ liệu kiểm toán rác thải nhựa
CREATE TABLE PlasticWasteAudit (
AuditID VARCHAR(36) PRIMARY KEY,
LocationCode VARCHAR(50) NOT NULL, -- 'TON_THAT_DAM' or 'PHU_LOC'
AuditDate DATE NOT NULL,
TransectLength_m DECIMAL(5,2) DEFAULT 100.00,
TotalWeight_g DECIMAL(10,2) NOT NULL,
PlasticWeight_g DECIMAL(10,2) NOT NULL,
PlasticRatio_pct DECIMAL(5,2) GENERATED ALWAYS AS ((PlasticWeight_g / TotalWeight_g) * 100) STORED,
FlowVelocity_ms DECIMAL(4,2),
WaterDepth_m DECIMAL(4,2)
);
-- Bảng phân loại chi tiết thành phần polymer
CREATE TABLE PolymerComposition (
CompositionID INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
AuditID VARCHAR(36),
PolymerCategory ENUM('Nylon_Bags', 'SUP_FoodContainers', 'PET', 'HDPE_LDPE_PP', 'PVC', 'Multilayer_Packaging', 'Others'),
ItemCount INT NOT NULL,
Weight_g DECIMAL(8,2) NOT NULL,
FOREIGN KEY (AuditID) REFERENCES PlasticWasteAudit(AuditID) ON DELETE CASCADE
);
Methodology (Phương pháp nghiên cứu)
Nghiên cứu áp dụng quy trình chuẩn hóa gồm 4 giai đoạn logic kết hợp nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa kỹ thuật:
- Phương pháp thu thập thứ cấp: Thu thập chuỗi số liệu khí tượng thủy văn, bản đồ địa chính hệ thống thoát nước từ Sở Xây dựng và Sở TN&MT TP. Đà Nẵng giai đoạn 2015–2020.
- Phương pháp điều tra phỏng vấn sâu: Tham vấn cán bộ kỹ thuật URENCO Đà Nẵng, Trạm XLNT Phú Lộc và 120 hộ dân ven biển.
- Phương pháp kiểm toán rác thải biển (NOAA Marine Debris Shoreline Survey Method 2012/2019):
- Thiết lập trắc diện $100\text{ m}$ dọc bờ biển, chia nhỏ thành các ô lưới mặt cắt $60\text{ m}$ từ chân đê kè xuống mép ngấn nước triều kiệt.
- Thu gom toàn bộ mảnh rác $\ge 2,5\text{ cm}$, tiến hành làm sạch cát bám, cân khối lượng ướt ($g$) bằng cân điện tử độ chính xác $\pm 0,1\text{ g}$, đếm số lượng và phân loại định danh polymer.
- Đo đạc thủy văn hiện trường:
- Đo vận tốc dòng chảy $v$ ($\text{m/s}$) tại các dải độ sâu $0,2h, 0,6h, 0,8h$ bằng máy đo lưu tốc cánh quạt chuyên dụng.
- Tính toán lưu lượng nước mặt:
$$Q = \int_{0}^{B} v(y) \cdot h(y) , dy \approx \bar{v} \cdot A_{\text{tiết diện}} \quad (\text{m}^3/\text{s})$$
Implementation và kết quả
Development process & Thuật toán xử lý dữ liệu kiểm toán
Dữ liệu thô từ các đợt kiểm toán bãi biển và đo đạc cửa xả được xử lý tự động bằng module Python/Pandas để loại bỏ sai số và tính toán độ lệch chuẩn.
import numpy as np
import pandas as pd
def analyze_marine_debris_audit(data_path: str):
"""
Phân tích số liệu kiểm toán rác thải nhựa ven biển Thanh Khê
theo tiêu chuẩn NOAA Shoreline Survey Protocol
"""
df = pd.read_csv(data_path)
# Tính toán khối lượng trung bình và độ lệch chuẩn mẫu
summary = df.groupby('WasteCategory').agg(
MeanWeight_g=('Weight_g', 'mean'),
StdDev_g=('Weight_g', 'std'),
TotalItems=('Count', 'sum')
).reset_index()
# Tính phần trăm tỷ trọng khối lượng
total_audit_weight = summary['MeanWeight_g'].sum()
summary['WeightPercent'] = (summary['MeanWeight_g'] / total_audit_weight) * 100
# Tính mật độ rác nhựa trên diện tích bãi biển (100m x 60m = 6000 m2)
TRANSECT_AREA_M2 = 6000.0
summary['ItemDensity_per_m2'] = summary['TotalItems'] / TRANSECT_AREA_M2
return summary
# Dữ liệu thực nghiệm bãi biển Thanh Khê (Khảo sát chu kỳ 2020-2021)
audit_results = {
'WasteCategory': ['Nhựa tổng hợp', 'Chất thải hữu cơ', 'Kim loại', 'Thủy tinh', 'Khác'],
'Weight_g': [13445.7, 9820.3, 3120.5, 4150.2, 2646.0],
'Count': [16349, 1204, 312, 185, 420]
}
Testing và validation
1. Khảo sát thủy động lực học tại 2 cửa xả
- Cống Tôn Thất Đạm:
- Kích thước: Cống hộp đôi $3,5\text{ m} \times 3,5\text{ m}$, mực nước trung bình $h = 0,2\text{ m}$.
- Vận tốc dòng chảy đo được: $0,30\text{ m/s} - 0,45\text{ m/s}$ (vận tốc trung bình $\bar{v} = 0,35\text{ m/s}$). Dòng chảy liên tục, rất thích hợp để lắp song chắn cơ giới kéo xích mà không sợ sa bồi lắng đọng.
- Cửa sông Phú Lộc:
- Kênh rộng $B \approx 40\text{ m}$, trắc diện hình lòng chảo, độ sâu từ $1,1\text{ m}$ (hai bên bờ) đến $1,32\text{ m}$ (tâm luồng). Mực nước dâng thêm $0,4 - 0,6\text{ m}$ khi triều cường.
- Vận tốc dòng chảy: Rất chậm, dao động $0,06\text{ m/s} - 0,10\text{ m/s}$, phụ thuộc lớn vào chu kỳ bán nhật triều. Dòng chảy tĩnh làm rác nhựa trôi nổi ứ đọng kéo dài, cần thiết bị chủ động di chuyển gom rác.
2. Kết quả phân loại cơ cấu rác thải nhựa
pie title Tỷ lệ % khối lượng RTN tại Bãi biển Thanh Khê
"Túi ni lông (PE)" : 30
"Nhựa dùng 1 lần (PP/PS)" : 26
"Nhựa PVC xây dựng" : 17
"Bao bì nhiều lớp" : 16
"HDPE / LDPE / PP" : 7
"PET (Chai nước ngọt)" : 3
"Bao bì 1 lớp" : 1
Kết quả đạt được
| Địa điểm kiểm toán |
Tổng lượng RTN thất thoát |
Thành phần chiếm ưu thế (#1) |
Thành phần đứng thứ hai (#2) |
Số lượng mảnh rác |
| Bãi biển Thanh Khê |
$13.445,7 \pm 1002\text{ g/ngày}$ (Chiếm $40,52%$ tổng CTR) |
Túi ni lông ($30%$) |
Nhựa dùng 1 lần ($26%$) |
$16.349 \pm 1035\text{ mảnh/ngày}$ |
| Cống Tôn Thất Đạm |
$6.495 \pm 861,83\text{ g/ngày}$ |
Túi ni lông ($37,7%$) |
Bao bì nhiều lớp ($20,38%$) |
Tập trung rác màng mỏng sinh hoạt |
| Cửa Sông Phú Lộc |
$8.891 \pm 1270,14\text{ g/ngày}$ |
Túi ni lông ($36,34%$) |
Chai nhựa PET ($16,89%$) |
Lẫn nhiều ngư cụ, phao xốp, vỏ hộp xốp |
- Toàn bộ $100%$ mục tiêu đề ra ban đầu đã được hoàn thành: Xây dựng bộ chỉ số thực nghiệm đầu tiên về tải lượng thất thoát RTN tại quận Thanh Khê và cung cấp hồ sơ thiết kế kỹ thuật khả thi cho 2 hệ thống thu gom tại nguồn.
Đổi mới và đóng góp
- Chuyển đổi phương thức kiểm toán rác từ định tính sang định lượng thực nghiệm: Khóa luận đã chuẩn hóa phương pháp NOAA kết hợp đo đạc thủy lực tại hiện trường miền Trung Việt Nam, thiết lập bộ dữ liệu thực tế về tốc độ thất thoát rác màng ($6,49\text{ kg/ngày}$ tại cống Tôn Thất Đạm và $8,89\text{ kg/ngày}$ tại sông Phú Lộc).
- Thiết kế phân hóa kỹ thuật theo thủy lực học địa phương:
- Không áp dụng rập khuôn một mô hình cho toàn quận: Đề xuất Song chắn cơ giới tự làm sạch cho cống hộp Tôn Thất Đạm (dòng hở, lưu tốc $0,3 - 0,45\text{ m/s}$) nhằm tận dụng lực đẩy dòng;
- Đề xuất Robot catamaran thông minh tích hợp IoT cho cửa sông Phú Lộc (dòng chảy tĩnh $< 0,1\text{ m/s}$, mật độ tàu thuyền cao) để tránh cản trở luồng hàng hải của ngư dân.
- Mô hình hóa kinh tế tuần hoàn cộng đồng: Đề xuất cơ chế đổi rác nhựa lấy nhu yếu phẩm ($1\text{ kg}$ nhựa đổi $1 - 2$ phiếu nhận thực phẩm/gia vị), tạo động lực kinh tế nội tại giúp giảm tới $35%$ lượng túi nilon vứt bừa bãi tại các chợ truyền thống (Chợ Phú Lộc, Chợ Quán Hộ).
Ứng dụng thực tế và triển khai
Kịch bản triển khai thực tế (Real-world Deployment)
- Khu vực cống hộp đô thị: Lắp đặt song chắn cơ giới tại 6 cửa xả dọc đường biển Nguyễn Tất Thành (đoạn qua Xuân Hà, Thanh Khê Tây). Rác tự động cào lên máng và chuyển vào thùng kín $240\text{L}$, công nhân vệ sinh chỉ cần thu gom $1\text{ lần/ngày}$ thay vì nạo vét thủ công nguy hiểm.
- Khu vực mặt nước mở: Triển khai trạm sạc năng lượng mặt trời cho Robot WSCA 2.0 tại Trạm XLNT Phú Lộc. Thiết bị tự động tuần tra mặt nước trong khung giờ $7\text{h} - 10\text{h}$ và $14\text{h} - 17\text{h}$ hàng ngày.
gantt
title Lộ trình 12 tháng triển khai thực tế tại Quận Thanh Khê
dateFormat YYYY-MM-DD
section Giai đoạn 1: Chuẩn bị & Cấp phép
Khảo sát địa chất & Cấp phép xây dựng :a1, 2024-01-01, 60d
Gia công chế tạo Song chắn Inox 304 :a2, after a1, 45d
section Giai đoạn 2: Lắp đặt & Pilot
Lắp đặt song chắn tại Cống Tôn Thất Đạm :b1, after a2, 30d
Thử nghiệm Robot WSCA 2.0 trên sông Phú Lộc :b2, after a2, 45d
section Giai đoạn 3: Vận hành & Chuyển giao
Tích hợp hệ thống SCADA/IoT giám sát :c1, after b1, 60d
Đánh giá hiệu suất & Chuyển giao URENCO :c2, after c1, 90d
Phân tích Chi phí - Lợi ích (Cost-Benefit Analysis)
- Vốn đầu tư thiết bị (CAPEX):
- Hệ thống song chắn rác cơ giới: ~180.000.000 VNĐ / cửa xả.
- Robot vớt rác thông minh WSCA: ~120.000.000 VNĐ / cụm tàu và trạm sạc.
- Chi phí vận hành (OPEX): ~2.500.000 VNĐ/tháng (điện năng, bảo dưỡng xích, thay dầu bôi trơn sinh học).
- Lợi ích kinh tế - môi trường:
- Tiết kiệm $60%$ chi phí thuê nhân công nạo vét khơi thông cửa cống sau mưa bão.
- Giảm thiểu hơn $5,6\text{ tấn}$ rác thải nhựa đổ ra vịnh Đà Nẵng mỗi năm, bảo vệ trực tiếp hệ sinh thái rạn san hô Nam Ô và nguồn lợi du lịch bãi biển Nguyễn Tất Thành.
Hạn chế và hướng phát triển
Hạn chế kỹ thuật
- Rác kích thước siêu lớn: Trong các đợt bão lũ lớn, cành cây to hoặc xác phao bè trôi dạt có thể gây kẹt các nan răng cào của song chắn cơ giới nếu không có cảm biến quá tải tự ngắt.
- Tác động bám bẩn sinh học (Biofouling): Môi trường nước lợ và nước thải tại cửa sông Phú Lộc khiến rong rêu, hàu hà bám nhanh vào cảm biến camera và cánh chân vịt của robot nổi sau 30 ngày vận hành liên tục.
Hướng phát triển tương lai
- Nâng cấp thuật toán AI Vision: Tích hợp mô hình nhận diện YOLOv8 Tiny chạy trực tiếp trên Jetson Nano để phân loại rác giá trị cao (chai PET trắng trong) nhằm hỗ trợ tự động nhặt rác tái chế có mục tiêu.
- Mạng lưới phao ngăn rác thủy lực linh hoạt: Kết hợp phao quây Boom chắn rác bằng vật liệu Composite nổi ở thượng lưu sông Phú Lộc để gom tụ rác về luồng hút cố định của Robot.
Đối tượng hưởng lợi
mindmap
root((Hệ sinh thái hưởng lợi))
(Sinh viên & Cơ sở đào tạo)
["Bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn NOAA"]
["Tài liệu tham khảo kỹ thuật quan trắc ven biển"]
(Kỹ sư môi trường & Doanh nghiệp)
["Bản vẽ thiết kế song chắn rác tự động"]
["Thiết kế hệ thống IoT Skimmer"]
(Cơ quan quản lý - UBND Quận/Sở TN&MT)
["Cơ sở khoa học ban hành Kế hoạch hành động RTN"]
["Tối ưu hóa ngân sách dịch vụ công ích URENCO"]
(Cộng đồng dân cư ven biển)
["Giảm ô nhiễm mùi hôi tại cửa cống"]
["Mô hình đổi rác lấy quà cải thiện an sinh"]
- Định lượng giá trị: Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu số hoàn chỉnh gồm hơn $16.000$ mẫu rác phân loại cho các viện nghiên cứu biển, đồng thời trực tiếp hỗ trợ chính quyền quận Thanh Khê thực hiện mục tiêu giảm $50%$ rác nhựa rò rỉ ra biển theo Quyết định 1746/QĐ-TTg.
Câu hỏi thường gặp
1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai hệ thống song chắn rác cơ giới tại cống thoát nước biển là gì?
Cần khảo sát trắc diện hình học miệng xả ($B \times H$), đo đạc vận tốc dòng chảy đạt tối thiểu $0,2\text{ m/s}$ trong điều kiện bình thường để tránh ứ đọng bùn cát. Toàn bộ kết cấu tiếp xúc nước lợ phải sử dụng thép không gỉ SUS304 hoặc SUS316, tủ điện điều khiển đặt trên cao hơn mực nước đỉnh triều lịch sử ($+1,5\text{ m}$) đạt chuẩn chống nước IP66.
2. Thiết bị nhặt rác thông minh hoạt động như thế nào khi gặp thời tiết gió to, sóng lớn?
Robot WSCA được thiết kế thân Catamaran trọng tâm thấp, hoạt động tối ưu trong điều kiện sóng cấp 2 và mặt nước sông tĩnh ($v < 0,2\text{ m/s}$). Khi vận tốc gió vượt cấp 4 hoặc trạm quan trắc báo bão, hệ thống điều khiển tự động kích hoạt chế độ "Return-to-Home" bằng GPS để đưa tàu về bến neo đậu an toàn tại bờ kè.
3. Hệ thống có gây cản trở thoát nước mưa và gây ngập lụt đô thị khi có mưa lớn bất thường không?
Không. Hệ thống song chắn cơ giới được trang bị cảm biến đo chênh lệch mực nước thượng - hạ lưu song chắn. Khi chênh áp vượt ngưỡng an toàn do rác tích tụ hoặc lưu lượng lũ tăng đột biến, hệ thống cào rác sẽ chuyển sang chế độ cưỡng bức tần suất $100%$ hoặc kích hoạt cơ cấu nâng mở tấm chắn để ưu tiên thoát lũ tuyệt đối cho đô thị.
4. Chi phí bảo dưỡng và thay thế linh kiện định kỳ hàng năm là bao nhiêu?
Chi phí bảo dưỡng ước tính khoảng $5% - 8%$ tổng giá trị thiết bị/năm (khoảng $9.000.000 - 15.000.000\text{ VNĐ}$/hệ thống). Các hạng mục bảo dưỡng gồm tra mỡ xích tải chịu nước, vệ sinh mắt đọc cảm biến quang học và thay thế các thanh gạt cao su mài mòn.
5. Thời gian thu hồi vốn và hiệu quả kinh tế - xã hội của giải pháp được tính toán ra sao?
Dự án mang tính chất công ích bảo vệ môi trường, thời gian hoàn vốn xã hội (SROI - Social Return on Investment) ước tính $2,5 - 3\text{ năm}$ thông qua việc cắt giảm chi phí nạo vét cống rãnh thủ công, bảo vệ cảnh quan du lịch Vịnh Đà Nẵng và nguồn thu từ việc thu hồi hàng tấn hạt nhựa PET/HDPE tái sinh mỗi năm.
Kết luận
Công trình nghiên cứu tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Trường Minh đã làm sáng tỏ bức tranh toàn cảnh về phát sinh và thất thoát rác thải nhựa tại vùng ven biển quận Thanh Khê, TP. Đà Nẵng với những đóng góp then chốt:
- Xác lập bộ dữ liệu thực địa chuẩn xác: Bãi biển Thanh Khê phát sinh trung bình $13,45\text{ kg}$ rác nhựa/ngày ($40,52%$ tổng CTR), cống Tôn Thất Đạm xả thải $6,50\text{ kg}$ RTN/ngày và sông Phú Lộc xả thải $8,89\text{ kg}$ RTN/ngày ra vịnh biển.
- Đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật công nghệ kết hợp: Khả thi hóa mô hình Song chắn rác cơ giới tự động cho cống hẹp dòng hở và Robot nổi thông minh IoT cho sông rộng dòng tĩnh.
- Gắn kết chặt chẽ công nghệ kỹ thuật với quản trị xã hội thông qua các mô hình kinh tế tuần hoàn tại cộng đồng.
Đây là cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc để Sở Tài nguyên và Môi trường TP. Đà Nẵng cùng UBND quận Thanh Khê nhân rộng lắp đặt thử nghiệm, hiện thực hóa mục tiêu xây dựng "Thanh Khê – Quận Môi trường" và đóng góp tích cực vào Kế hoạch hành động quốc gia về quản lý rác thải nhựa đại dương đến năm 2030.