Hotline

Phân hủy bùn hữu cơ

Quá trình xử lý cho hiệu quả tốt đối với các bùn thải và phân động vật là sự phân hủy yếm khí trong các bể phản ứng được trộn đều (completely-mixed reactor).
 
Sản xuất các loại bùn hữu cơ, chẳng hạn như bùn thải hoặc phân động vật, đang tăng lên ở nhiều nơi trên thế giới và chúng thường được sử dụng một cách tùy tiện, ví dụ như các ứng dụng của chúng lên đất nông nghiệp. Vì thế, hiện nay số lượng các nước có lệnh cấm sử dụng tùy tiện đang tăng lên do sự ô nhiễm của nước ngầm. Các quá trình xử lý thân thiện với môi trường hơn cho các loại bùn hữu cơ lại có giá thành cao và/hoặc hiệu quả kém.
Quá trình xử lý cho hiệu quả tốt đối với các bùn thải và phân động vật là sự phân hủy yếm khí trong các bể phản ứng được trộn đều (completely-mixed reactor). Trong suốt quá trình này, khoảng 50% chất rắn được biến đổi thành biogas, trong khi phần còn lại hầu như được ổn định. Sản lượng biogas của các chất phân hủy yếm khí có thể được tăng lên bằng cách đồng phân hủy (co-digesting) phân động vật hoặc bùn thải với 10-20% các chất thải rắn từ công nghiệp thực phẩm và nông nghiệp, ví dụ: chất thải của lò mổ gia súc, dược phẩm, nhà bếp, chất thải lên men hoặc chất thải đô thị.
Các bể phản ứng được trộn đều để xử lý các bùn thải hữu cơ có tốc độ nạp thấp, khoảng từ 2-5 kg chất hữu cơ/m3 bể phản ứng trong một ngày, do các chất hữu cơ dạng hạt phải được hòa tan trước khi chúng có thể thực hiện biến đổi yếm khí (Bảng 9.2). Tốc độ hòa tan các chất thải hữu cơ có thể khá thấp, chẳng hạn cần phải mất 15 ngày mới thủy phân được 90%. Vì thế, cần duy trì thời gian ít nhất là 20 ngày, có khi lên tới 60 ngày hoặc lâu hơn.
Thực hiện sự phân hủy ở các mức nhiệt độ cao cũng có thể cải thiện được hiệu suất do tốc độ thủy phân của các chất dạng hạt tăng lên cùng với việc tăng nhiệt độ. Nhờ hiểu biết đầy đủ về quá trình phân hủy ưa nhiệt người ta đã xây dựng được một số hệ phân hủy ưa nhiệt quy mô lớn để xử lý phân bón đồng ruộng. Khi thực hiện ở nhiệt độ cao, các bể phản ứng này cho phép thu được chất lỏng không có tác nhân gây bệnh, không giống như trường hợp phân hủy ưa nhiệt trung bình, thường thất bại do còn lại các tác nhân gây bệnh có nguồn gốc từ phân. Trước đây, một số hạn chế đã làm cho sự phân hủy ưa nhiệt khó trở thành thông dụng, ví dụ các khó khăn của sự khởi động và độ nhạy đối với một vài nhân tố stress nào đó như NH3 và H2S. Đất sét bentonite có thể được dùng để loại bỏ NH3. Mặt khác, H2S có thể bị phá hủy bằng cách đưa vào các chất nhận điện tử, ví dụ oxygen hoặc nitrate trong bể phản ứng. Phương pháp kết tủa thông qua điều chỉnh pH bằng vôi là giải pháp hữu hiệu vì độ pH cao cũng có thể giúp loại bỏ ammonium. Phương pháp này cũng có thể được phối hợp với việc bổ sung muối nhôm hoặc muối sắt, tốt nhất là từ một nguồn rẻ tiền như loại nước thải giàu nhôm/sắt từ các thiết bị sản xuất nước uống. Vẫn còn một phương pháp nữa để tối ưu các điều kiện kết tủa MgNH4PO4 đó là thông qua làm lạnh và tách CO2. Các công nghệ hiện nay như ổn định yếm khí hoặc hiếu khí, nghiền đất (land disposal) và đốt các bùn thải hữu cơ cung cấp các phương thức làm mất nước (làm khô) bùn thải từ 2-5% tới 25-40% chất khô có thể được phát triển rẻ tiền và hiệu quả hơn. Thách thức chính đối với công nghệ sinh học môi trường là phát triển các enzyme, các sản phẩm và phương thức xử lý cho phép làm mất nước của sinh khối vi sinh vật (bùn dư) tới mức thích hợp. Các phát triển mới đang được ứng dụng thương mại dựa vào sự sinh nhiệt trong quá trình hậu xử lý hiếu khí để bốc hơi lượng nước thừa. Quá trình “làm khô sinh học này” đòi hỏi ít năng lượng hơn các kỹ thuật làm khô bằng nhiệt. Tuy nhiên, còn một khó khăn rất nhạy cảm đó là sự sinh ra mùi thối đã làm ngừng hoạt động của một số nhà máy.
 
Theo nhập môn công nghệ sinh học của
Nguyễn Hoàng Lộc

X