Công nghệ xử lý triệt để bùn thải góp phần phát triển nông nghiệp xanh

Công nghệ chuyển hóa bùn thải thành khí sinh học phát điện và phân bón hữu cơ do nhóm 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 nghiên cứu có thể trở thành hướng đi phù hợp trong việc xử lý triệt để và tận dụng giá trị của bùn thải.

PGS.TS Đỗ Văn Mạnh (Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) cùng với sản phẩm ngoài hiện trường canh tác rau sạch của bà con.

Xử lý triệt để bùn thải

Tôi gặp PGS.TS Đỗ Văn Mạnh khi anh vừa viết xong bài báo cáo kết thúc dự án Ứng dụng và Phát triển công nghệ khí sinh học phát điện và Sản xuất phân bón hữu cơ trong khuôn khổ chương trình Tây Nguyên 3. Giọng anh vui xen lẫn cả tự hào khi nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công 3 mô hình xử lý bùn thải thành phân bón hữu cơ với quy mô bán công nghiệp với công suất 80m³/ngày với công suất phát điện 20 kW, canh tác cho 3-5 ha cây trồng ở tỉnh Đắk Lắk.

Thực tế, để có được quy trình xử lý bùn thải chạy trơn tru ở Đăk Lăk như vậy, trước đó, các nhà khoa học của Viện Công nghệ môi trường đã triển khai thành công dự án Nghiên cứu phát triển công nghệ thích ứng xử lý bùn thải hữu cơ thu khí sinh học phát điện theo nghị định thư số NĐT.17.TW/16 của Văn phòng Các chương trình quốc gia. Thành công ở quy mô pilot trong chương trình này 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.

“Bùn thải từ sinh hoạt và các nhà máy sản xuất thực phẩm lâu nay vẫn bị coi là thứ rác thải “đau đầu” khi xử lý vừa tốn kém vừa ô nhiễm nay đã trở thành nguồn nhiên liệu đầu vào cho một quy trình sản xuất mới. Bùn được xử lý triệt để và mang lại lợi ích kinh tế cho bà con” – PGS.TS Đỗ Văn Mạnh hồ hởi nói. Đơn cử như mô hình sử dụng phân hữu cơ từ bùn thải biogas cho đậu cove tại xã Hòa Phú, tỉnh Đắk Lắk đã mang lại 12 triệu đồng/ha lợi nhuận tăng thêm cho bà con. Hay ở mô hình trồng su hào tại phường Khánh Xuân, TP Buôn Ma Thuột, bà con cũng tăng thêm được 6,3 triệu đồng/ha.

Các nghiên cứu này được thực hiện trong bối cảnh, không chỉ Đắk Lắk, mà ở tất cả các thành phố lớn, việc xử lý bùn thải không phải chuyện dễ dàng, nhất là ở quy mô bán công nghiệp. Việt Nam chưa từng có quy trình xử lý bùn thải triệt để từ đầu đến cuối. Các nghiên cứu đã có thường mới chỉ xử lý theo từng giai đoạn đơn lẻ, quy mô nhỏ và bộc lộ nhiều nhược điểm. Đơn cử như việc bùn thải sau khi được tập trung sẽ mang đi phối trộn ủ thành phân hoặc ủ yếm khí để thu nhận biogas đưa trực tiếp vào sử dụng, hay công suất phát điện từ biogas chỉ đạt mức 1-5 kW và không ổn định…

"Mục tiêu quan trọng nhất của dự án là xây dựng ở quy mô công nghiệp các nhà máy thu gom và xử lý bùn thải của các thành phố”. PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh chia sẻ mong muốn của mình trong bối cảnh, Việt Nam đang đối mặt với quá trình đô thị hóa nhanh chóng. Mỗi ngày, các thành phố lớn như Hà Nội, TP HCM thải ra khoảng 5.000-6.000 tấn bùn thải và chỉ một số ít được ủ thành phân bón hữu cơ, số còn lại được mang đi chôn lấp.

Khi thực hiện dự án theo đầu tư của Văn phòng các Chương trình quốc gia, các nhà khoa học của Viện Công nghệ môi trường đã hợp tác với Đài Loan để nhận chuyển giao và nội địa hóa máy ly tâm tốc độ cao HGRPB có tác dụng làm sạch biogas.

Nhờ vậy, PGS.TS Đỗ Văn Mạnh và các cộng sự đã đưa ra quy trình công nghệ xử lý bùn thải hữu cơ sinh học phát điện và sản xuất phân bón hữu cơ. Theo đó, bùn thải được đưa vào bể tiền xử lý để bổ sung pH trước khi đưa vào bể xử lý chính nhằm tiến hành phân hủy yếm khí. Sau quá trình này, biogas được sinh ra sẽ đi vào thiết bị quay ly tâm tốc độ cao để làm sạch trước kia nạp vào hệ thống phát điện. Trong khi đó, phần bùn thải sau quá trình phân hủy còn lại được phối trộn với các thành phần đáp ứng quy định của phân bón hữu cơ sinh học và men vi sinh theo yêu cầu.

“Điểm quan trọng là biogas thô không thể đưa ngay vào làm nhiên liệu đốt vì chứa tạp chất gây ăn mòn cho động cơ và gây hại cho quá trình đốt” – PGS.TS Đỗ Văn Mạnh tiết lộ. Vì vậy, 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.

Trong khi đó, bùn sau phân hủy được bổ sung thêm kali lấy từ cặn dung dịch hấp phụ trong quá trình làm sạch khí nhằm đảm bảo tỷ lệ dinh dưỡng và phối trộn thêm vi sinh vật tùy theo mục tiêu sử dụng phân bón.

So với công nghệ phân hủy yếm khí truyền thống, công nghệ của PGS. TS Đỗ Văn Mạnh nghiên cứu phát triển có thể vận hành liên tục do thời gian lưu được tính toán chính xác. Nhờ vậy, có thể thu hồi khí biogas ở mức cao nhất, chất rắn sau quá trình phân hủy đảm bảo dễ cân bằng nhất các thành phần cơ bản của sản xuất phân bón hữu cơ.

Trở thành một phần của nền kinh tế tuần hoàn

Nếu như ở đề tài Nghị định thư, các nhà nghiên cứu của Viện Công nghệ môi trường mới nhận chuyển giao và làm chủ được công nghệ thiết kế chế tạo máy ly tâm tốc độ cao thì đến đề tài thuộc Chương trình Tây Nguyên 3, toàn bộ hệ thống máy móc đã "made in Vietnam". Điều mà cách đây khoảng ba năm, PGS. Đỗ Văn Mạnh tưởng rằng không thể thực hiện được.

“Sau khi nhận máy và làm chủ công nghệ, cách vận hành từ phía Đài Loan, chúng tôi tháo từng bộ phận ra nghiên cứu và thiết kế một chiếc máy HGRPB đáp ứng được yêu cầu cũng như quy mô mong muốn” – PGS. TS. Mạnh nói. Thực tế, ở đề tài Nghị định thư, quy mô xử lý mới ở mức 4 tấn – nghĩa là rất nhỏ so với yêu cầu thực tế. Vì thế, để đưa mô hình vào quy mô bán công nghiệp với khối lượng xử lý 80 tấn như trong đề tài ở chương trình Tây Nguyên 3, việc làm chủ công nghệ là yêu cầu bắt buộc cho sự thành công của đề tài nhất là với tầm nhìn, xây dựng những nhà máy xử lý bùn thải ở quy mô lớn cho cả một thành phố như Hà Nội, TP HCM…

Là nhà nghiên cứu luôn theo đuổi việc xử lý các vấn đề môi trường điều tự hào nhất của PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh của dự án này là dự án của anh hoàn toàn có thể trở thành một phần của nền kinh tế tuần hoàn: “Bùn thải từ chỗ là gánh nặng của môi trường giờ nhờ có công nghệ mà sản sinh ra năng lượng và góp phần cho sự phát triển nông nghiệp xanh”. Bởi lẽ, nếu được xử lý bằng cách đốt như thông thường, bùn thải có thể phóng thích ra một lượng lớn CO2, trong khi đó, việc biến bùn thải thành phân bón giúp giảm thiểu CO2 do cây trồng lấy chất này từ không khí để quang hợp và sản sinh ra oxy. Nếu như phân bón vô cơ làm đất bị phong hóa, bạc màu thì phân bón hữu cơ lại góp phần giúp đất trở nên màu mỡ.

Theo Khoahocphattrien