Công nghệ xử lý bùn thải tạo khí sinh học phát điện

Nhóm nghiên cứu Việt Nam đã làm chủ công nghệ xử lý bùn thải để tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ và khí biogas có công suất phát điện 20 kW.

Sau khi hoàn thành mô hình xử lý bùn thải tại Đà Nẵng, nhóm nghiên cứu của PGS.TS Đỗ Văn Mạnh, Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam mới đây đã triển khai thành công hệ thống xử lý bùn thải thành phân hữu cơ và khí biogas, với công suất phát điện đạt 20 kW, tại thành phố Buôn Mê Thuột, Đắk Lắk.

Công nghệ này được nhóm bắt đầu nghiên cứu từ năm 2016, trong Chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ theo Nghị định thư do Bộ Khoa học và Công nghệ chủ trì, với mục tiêu xây dựng quy trình công nghệ xử lý bùn thải hiệu quả ở quy mô công nghiệp, tạo ra những sản phẩm nông nghiệp có giá trị bền vững.

So với các quy trình xử lý truyền thống, công nghệ cho hiệu suất chuyển hóa bùn thải hữu cơ thành khí sinh học cao, giúp rút ngắn thời gian xử lý trong khoảng 15-20 ngày. Đặc biệt, hai sản phẩm thu được sau quá trình xử lý gồm khí biogas và phân bón sinh học đều đạt tiêu chuẩn sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất. Chất lượng biogas phát điện sau khi làm sạch đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng làm nhiên liệu

TS Mạnh cho biết, bùn thải được đưa vào bể tiền xử lý để điều chỉnh độ pH và các thông số khác trước khi đưa vào bể xử lý chính. Công đoạn này tạo điều kiện tốt nhất cho các nhóm vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy bùn thải yếm khí, có thể giảm độ pH bằng axit hoặc dùng bazơ để tăng pH.

Sau bước tiền xử lý, nhóm tiến hành phân hủy yếm khí bùn thải để tạo ra khí biogas. Tuy nhiên, khí biogas sau khi được tạo ra vẫn còn nhiều tạp chất (CO₂, H₂S, SO₂), có thể gây kết tinh trong buồng đốt hoặc ăn mòn các đường dẫn, bình chứa nhiên liệu cũng như bép đốt. Vì vậy, TS Mạnh và cộng sự đã tự chế tạo và thiết kế thành công được thiết bị lọc quay ly tâm tốc độ cao để làm sạch khí sinh học trước khi nạp vào hệ thống máy phát điện, nhờ vậy nhóm nghiên cứu đã giải mã thành công công nghệ do Đài Loan chuyển giao.

Biogas được đưa vào máy ly tâm tốc độ cao HGRPB để loại bỏ tạp chất bằng dung dịch hấp thụ KOH. Dưới tác động của cơ quay trục giữa, dung dịch KOH được chuyển động ly tâm với tốc độ cao, làm tăng cường quá trình tiếp xúc giữa dung dịch hấp thụ và dòng khí đi vào. Nhờ vậy, dung dịch hấp thụ không bị kéo ra ngoài theo dòng khí, giúp biogas sau xử lý có độ ẩm và đạt tiêu chuẩn dành cho phát điện.

"Công đoạn quan trọng nhất nằm ở kỹ thuật điều chỉnh chế độ công nghệ để gia tăng hiệu suất chuyển hóa từ bùn hữu cơ sang khí sinh học hiệu quả cao. Thiết bị do nhóm thiết kế cho ưu điểm nhỏ gọn hơn, được tạo ra từ vật liệu dễ tìm, phù hợp với điều kiện trong nước", TS Mạnh nói và cho biết, thiết bị có khả năng phát hiện thời gian bão hòa của khí, phản ứng tiếp xúc nhanh, thu được khí biogas sạch gần như 100%, đạt tiêu chuẩn làm nhiên liệu phát điện.

Đưa công nghệ ứng dụng xử lý bùn thải tại một doanh nghiệp sản xuất bia tại Đắk Lắk, toàn bộ 15 m3 bùn mỗi ngày được xử lý để phát điện với công suất 20 kW. Lượng điện này phục vụ lại vận hành máy bơm, các thiết bị xử lý của hệ thống hoặc đèn chiếu sáng trong các trang trại rau.

Hệ thống xử lý bùn thải tạo khí biogas có công suất phát điện 20kW tại Đắk Lắk. (Ảnh: Nhóm nghiên cứu).

Lượng bùn thải sau quá trình phân hủy còn lại được phối trộn với các thành phần vi lượng và vi sinh vật để tạo phân bón hữu cơ sinh học. Thiết bị sử dụng tại các mô hình khảo nghiệm, đất tăng độ ẩm và độ tơi xốp, nâng cao hiệu quả sử dụng phân. Loại phân hữu cơ được bón cho cây rau ngắn ngày cho chất lượng tốt, hạn chế sâu bệnh và tăng năng suất.

Bùn thải từ các hoạt động sản xuất, chứa rất nhiều các tế bào vi sinh vật và hỗn hợp các protein, polisaccarit, lipit. Hiện nay, việc xử lý bùn thải tại Việt Nam mới chỉ áp dụng phương pháp ủ hoặc chôn lấp, chưa có hệ thống công nghệ xử lý hoàn thiện ở quy mô lớn, kết hợp với xử lý chất thải rắn. Nếu không được xử lý kịp thời, khối lượng lớn bùn thải gây ảnh hưởng nghiêm trọng môi trường.

"Công nghệ xử lý bùn thải được nhóm hoàn thiện với mục tiêu vừa có thể hạn chế thải các chất ô nhiễm ra ngoài môi trường, vừa tạo ra những sản phẩm giá trị như khí biogas, phân bón hữu cơ. Từ đó góp phần tạo nên một nền nông nghiệp tuần hoàn, bền vững", TS Mạnh nói.

Thành công ở quy mô xử lý nhỏ, để có thể phát triển hệ thống ở quy mô bán công nghiệp với khối lượng 80 tấn, đem lại hiệu quả cao, nhóm nghiên cứu cho rằng cần phải làm chủ công nghệ và có sự phối hợp giữa các bên liên quan trong việc xây dựng những nhà máy xử lý bùn thải tại các thành phố, khu công nghiệp lớn.

Theo Vnexpress