Công nghệ xử lý bùn thải thành năng lượng sạch

Trong lần thử nghiệm mô hình phát điện từ bùn thải tại một nhà máy bia ở Buôn Ma Thuột (Đắk Lắk), dòng điện với công suất 20kW đã thắp sáng bóng đèn, vận hành tốt hệ thống máy bơm của vườn rau. Kết quả này càng củng cố thêm niềm tin vào tính hữu dụng của công nghệ xử lý bùn thải thành năng lượng sạch của PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh (Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) và các cộng sự.

PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh- Viện phó Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam bên hệ thống công nghệ xử lý bùn thải tạo khí sinh học phát điện được lắp đặt Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – miền Trung.

Để “bùn” biến thành điện

Việc xử lý bùn thải công nghiệp, bùn thải đô thị hiện nay đòi hỏi công nghệ phù hợp. Từ ý tưởng đến các kết quả thực nghiệm các mô hình nghiên cứu, PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh và nhóm nghiên cứu đã tập trung vào công đoạn quan trọng nhất nằm ở kỹ thuật điều chỉnh chế độ công nghệ. Mục tiêu là để gia tăng hiệu suất chuyển hóa từ bùn hữu cơ sang khí sinh học hiệu quả cao.

Trước tiên, bùn thải được 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. 

PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh (ngoài cùng, bên trái) cùng mọi người tham quan hiện trường trang trại rau dùng phân bón hữu cơ của công nghệ xử lý bùn thải.

Triển vọng ứng dụng ở quy mô công nghiệp

Hoàn thiện quy trình công nghệ, nhóm nghiên cứu đã cho thử nghiệm mô hình phát điện từ bùn thải tại một nhà máy bia ở Buôn Ma Thuột (Đắk Lắk). Ghi nhận từ thực tế nhà máy đó cho thấy: Với 20 mét khối 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.    

Thành công ở quy mô xử lý nhỏ đã khích lệ nhóm nghiên cứu phát triển hệ thống ở quy mô bán công nghiệp. Phối hợp triển khai tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – miền Trung từ giữa năm 2018, nhóm nghiên cứu đã có minh chứng thực tế cho hiệu quả kinh tế của công nghệ xử lý bùn thải tạo khí sinh học phát điện.

Mỗi ngày, lượng bùn thải của doanh nghiệp này lên tới 15 tấn và được xử lý để phát điện với công suất 20 kW, đủ điện để vận hành hệ thống và dùng vào một số mục đích khác như chiếu sáng. Lượng bùn thải sau khi lên men yếm khí sẽ được tận dụng để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học. Loại phân hữu cơ được bón cho cây rau ngắn ngày cho chất lượng tốt, hạn chế sâu bệnh và tăng năng suất.

 Mục tiêu của nhóm nghiên cứu là xây dựng ở quy mô công nghiệp các nhà máy thu gom và xử lý bùn thải của các thành phố.

Theo PGS.TS Đỗ Văn Mạnh: “Muốn hiện thực hoá mục tiêu, phải có chiến lược và kế hoạch cụ thể. Đầu tiên, Nhà nước cần xây dựng được các chính sách về lĩnh vực kinh tế tuần hoàn. Đặc biệt, nếu làm được ở các đô thị lớn cần có được sự ủng hộ của các cơ quan liên ngành như: khoa học, điện lực, nông nghiệp, môi trường và đô thị. Hơn nữa, phải đầu tư trên cơ sở theo hướng tập trung (một đô thị chỉ nên đầu tư 1 hoặc 2 hệ thống)”.


  • 20/08/2021 02:19
  • Kiều Anh