Thứ tư, 20/10/2021 | 13:13 GMT+7

Làm chủ công nghệ xử lý bùn thải thành khí sinh học phát điện

20/09/2021

PGS.TS Đỗ Văn Mạnh, Viện phó Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đứng đầu nhóm nghiên cứu, chế tạo thành công 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.

Tận dụng nguyên liệu từ bùn thải
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế - xã hội, bùn thải đang trở thành một gánh nặng cho các doanh nghiệp không chỉ ở Việt Nam mà ngay cả ở các nước có nền kinh tế, khoa học kỹ thuật tiên tiến trên thế giới.
Theo cục bảo vệ môi trường Mỹ (US-EPA), chi phí xử lý bùn thải chiếm tới 50% chi phí vận hành của toàn hệ thống. Ở Việt Nam, bùn thải chủ yếu được xử lý bằng cách ép loại nước, phơi khô, đổ bỏ hay chôn lấp, chỉ một phần rất nhỏ được sử dụng làm phân bón. Việc đổ bỏ, chôn lấp bùn thải đã và đang gây ra sự ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Bùn thải chưa qua xử lý tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường
Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học của Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng khí sinh học tiên tiến phát điện và sử dụng bùn thải sau khi lên men yếm khí để sản xuất phân bón hữu cơ phát triển nông nghiệp sạch tại Đắk Lắk”.
Đề tài do nhóm nghiên cứu do PGS.TS Đỗ Văn Mạnh - Viện phó Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam làm chủ nhiệm với mục tiêu ứng dụng công nghệ xử lý chất thải để sản xuất khí sinh học phát điện và phân bón phục vụ phát triển nông nghiệp sạch.
Biến bùn thải thành điện năng
Theo PGS.TS Đỗ Văn Mạnh, với sự gia tăng các cụm công nghiệp, khu công nghiệp tại vùng Tây Nguyên trong tương lai thì việc xử lý chất thải thu hồi khí sinh học đi đôi với phát điện phục vụ sản xuất và tận thu phế thải cuối cùng làm phân bón hữu cơ sinh học một bài toán mới cần thiết đặt ra cho khu vực Tây Nguyên. 
PGS.TS Đỗ Văn Mạnh - Viện phó Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trình bày kết quả nghiên cứu
Thực hiện đề tài, bùn thải được nhóm nghiên cứu đưa vào bể tiền xử lý để điều chỉnh độ pH và các thông số khác. 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.
Bước tiếp theo, bùn được đưa vào bể xử lý chính. Tại đây, nhóm nghiên cứu tiến hành phân hủy yếm khí bùn thải để tạo ra khí biogas. Thực tế, khí biogas sau khi được tạo ra vẫn còn nhiều tạp chất (CO2, H2S, SO2). Nếu không làm sạch trước khi đưa vào sử dụng, khí biogas có thể gây kết tinh trong buồng đốt, làm ăn mòn bình chứa, đường dẫn hoặc bếp đốt. 
Biogas sẽ được đưa vào máy ly tâm tốc độ cao HGRPB để loại bỏ H2S bằng dung dịch hấp phụ KOH. Sau khi được cấp vào trục giữa nhờ thiết bị bơm, dưới tác động của cơ quay trục giữa, KOH chuyển động ly tâm với tốc độ cao, làm tăng cường quá trình tiếp xúc giữa dung dịch hấp phụ và dòng khí đi vào. Nhờ vậy, dung dịch hấp phụ 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. Đặc biệt, 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"PGS.TS Đỗ Văn Mạnh thông tin thêm.
Với kết quả nghiên cứu thành công, nhóm tác giả đã đưa công nghệ ứng dụng xử lý bùn thải triển khai tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – miền Trung. Kết quả thực tế tại nhà máy đó cho thấy với 20m3 bùn thải mỗi ngày, khi dùng công nghệ xử lý bùn thải, đã cho dòng điện với công suất 20kW. Nguồn điện này được đưa vào vận hành máy bơm, các thiết bị xử lý của hệ thống hoặc đèn chiếu sáng trong các trang trại rau.
Điểm nổi bật của mô hình này là toàn bộ hệ thống vận hành liên tục và điều khiển hoàn toàn tự động, kiểm soát quá trình bằng các cảm biến như nhiệt độ, pH, nồng độ khí CH4, SO2, H2S và hiệu suất chuyển hóa thành phần hữu cơ cao lên đến 70% và rút ngắn thời gian xử lý.    
Hệ thống xử lý bùn thải tạo khí biogas có công suất phát điện 20kW tại Đắk Lắk. 
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.
Việc kết hợp giữa xử lý chất thải sau quá trình xử lý nước thải để tái tạo năng lượng dẫn đến giảm tải ô nhiễm thứ cấp, giảm chi phí và tái sinh năng lượng là một hành động hết sức thiết thực và cần thiết trong bối cảnh cách mạng công nghiệp lần thứ tư đang diễn ra mạnh mẽ. Thành công của đề tài là bước đệm quan trọng để nhóm nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ xử lý bùn thải hữu cơ ở quy mô bán công nghiệp.
Mai Anh