Các nhà khoa học Việt 'biến' bùn thải ở các nhà máy thành điện và phân bón hữu cơ

Trước thực tế các nhà máy bia, mía đường… thải ra lượng bùn mỗi ngày rất lớn, PGS.TS. Đỗ Văn Mạnh và cộng sự ở Viện Công nghệ môi trường (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã tiến hành 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”.

Kết quả, nhóm đã thành công với 3 mô hình xử lý bùn thải thành phân bón hữu cơ ở quy mô bán công nghiệp công suất 80m3/ngày, công suất phát điện 20 kW, canh tác cho 3-5 ha cây trồng ở tỉnh Đắk Lắk.

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.

Các tác giả đã sử dụng công nghệ phân hủy yếm khí và thu hồi khí sinh học trên đối tượng bùn thải phát sinh từ hoạt động sản xuất và xử lý nước, nhằm tạo ra năng lượng và các sản phẩm có giá trị. Đây là công nghệ đã và đang được các nước tiên tiến trên thế giới quan tâm, nhằm tạo ra năng lượng và các sản phẩm có giá trị từ quá trình sản xuất và xử lý nước thải công nghiệp, như: phát điện, phân bón hữu cơ, mà lại góp phần bảo vệ môi trường, làm giảm đáng kể lượng bùn thải phát sinh và chi phí xử lý.

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. 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, rút ngắn thời gian từ 15-20 ngày. Đặc biệt, khí biogas và phân bón sinh học thu được sau quá trình xử lý đều đạt tiêu chuẩn sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất. Chất lượng biogas phát điện sau khi làm sạch đã đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng làm nhiên liệu của châu Âu.

Hệ thống công nghệ làm sạch khí sinh học và phát điện qui mô công nghiệp tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – miền Trung.

Với quy trình trên, 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.

Nhóm nghiên cứu đã tự chế tạo và thiết kế thành công 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 đã giải mã thành công công nghệ do Đài Loan chuyển giao.

Với kết quả nghiên cứu thành công, nhóm tác giả đã đưa công nghệ ứng dụng sử lý bùn thải triển khai tại Công ty Cổ phần Bia Sài Gòn – miền Trung từ giữa năm 2018. Mỗi ngày, lượng bùn thải ở Công ty này tới 15 tấn đều 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.

So với công nghệ phân hủy yếm khí truyền thống, công nghệ của PGS. TS Đỗ Văn Mạnh nghiên cứu có ưu thế hơn khi có thể vận hành liên tục do thời gian lưu được tính toán chính xác. Nhờ vậy mà thu hồi được khí 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.

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. Do đó, công nghệ xử lý bùn thải của PGS. TS Đỗ Văn Mạnh đã vừa hạn chế ô nhiễm môi trường, vừa tạo ra những sản phẩm giá trị như khí biogas, phân bón hữu cơ, góp phần tạo nên một nền nông nghiệp tuần hoàn, bền vững.

Rau bón từ phân hữu cơ vi sinh của đề tài cho chất lượng tốt.

Các chuyên gia đã đánh giá chất lượng phân bón hữu cơ đều vượt các tiêu chuẩn, đặc biệt tại các mô hình khảo nghiệm sử dụng phân bón đều cho kết quả khả quan giúp tăng độ tơi xốp, giữ ẩm cho đất, nâng cao độ phì nhiêu và nâng hiệu quả sử dụng phân hữu cơ; phù hợp để trồng các loại rau an toàn, cây công nghiệp ngắn ngày…. Các sản phẩm rau tại mô hình đều cho năng suất và chất lượng tốt, hạn chế sâu bệnh, giảm công chăm sóc, năng suất và chất lượng tăng vượt trội so với phân bón hóa học thông thường.

Tại buổi nghiệm thu vào tháng 11/2020, Hội đồng khoa học đã đánh giá tiềm năng ứng dụng rộng rãi của công nghệ này trên các loại bùn thải từ sản xuất, đặc biệt là ở khu vực Tây Nguyên, nơi có vùng nguyên liệu để phát triển ngành công nghiệp chế biến nông lâm sản lớn của Viện Nam. Thực tế, nhóm tác giả của đề tài đã chuyển giao công nghệ cho đơn vị tiếp nhận, đưa mô hình vào thực tế sản xuất và phát huy được hiệu quả.

Công trình nghiên cứu này được thực hiện trong bối cảnh không chỉ ở Tây Nguyên, mà ở tất cả các thành phố lớn, việc xử lý bùn thải không dễ dàng, nhất là ở quy mô bán công nghiệp. Vì thế, kết quả nghiên cứu đã mở ra hướng đi phù hợp trong việc xử lý triệt để và tận dụng giá trị của bùn thải, đồng thời, là cơ sở để nhóm nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ xử lý bùn thải hữu cơ ở quy mô bán công nghiệp.

Thái Hoàng