Năng lượng sinh học trong xử lý nước

Quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải không chỉ nằm ở việc đạt được các tiêu chuẩn mong muốn mà còn là giá trị để tối ưu hóa quy trình và chi phí trong suốt vòng đời của hệ thống.

Giá trị của nguồn năng lượng sinh học

Ở các nước đang phát triển, tỷ lệ các nhà máy không hoat động đang gia tăng, nguyên nhân chủ yếu là do nguồn điện cung cấp bị gián đoạn. Hơn nữa, các vấn đề tài chính, bảo trì hệ thống trong giai đoạn vận hành là một vấn đề phức tạp, cản trở hiệu suất xử lý và tính bền vững.

Điều này thúc đẩy nhu cầu tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế cũng như lựa chọn phương án tối ưu chi phí hoạt động. Nhiều người tin rằng, nước thải là nguồn tài nguyên có giá trị kinh tế cao. Còn bùn sinh học là tài nguyên cacbon có giá trị, sử dụng có hiệu quả nguồn năng lượng trong giai đoạn xử lý kỵ khí, hầm chứa sinh học và hệ thống tạo năng lượng nhờ khí sinh học. Những hệ thống này có khả năng tạo ra nguồn năng lượng xanh để cung cấp cho nhà máy cùng các hoạt động khác.

Việc xử lý nước thải chủ yếu thực hiện qua giai đoạn xử lý sơ cấp để loại bỏ chất rắn. Tiếp theo là xử lý sinh học trong hệ thống bùn hoạt tính thông thường. Bùn sinh học sơ cấp và dư thừa được tạo ra để làm chất làm đặc và duy trì mật độ sinh khối trong quá trình phân hủy trong thiết bị phân hủy bùn kỵ khí, tạo ra khí sinh học giàu metan. Phần bùn sinh học phân hủy tốt nên có thể ứng dụng làm phân bón sau quá trình khử trùng.

Phần khí sinh học được thu thập trong ngăn chứa khí và sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ khí sinh học. Một số nhà máy xử lý nước thải đặt trọng tâm xử lý bùn và phát điện từ khí sinh học, tận dụng điều này để vận hành có hiệu quả và giảm nhập điện từ lưới điện nhà nước.

Lựa chọn mô hình thu hồi tài nguyên như vậy không chỉ đảm bảo các bể xử lý nước thải hoạt động thành công mà còn giảm chi phí vận hành bằng cách lắp đặt thiết bị thu hồi năng lượng sinh học. Được biết, nếu ứng dụng tốt mô hình này, doanh nghiệp có thể hoàn vốn sinh lợi trong khoảng thời gian từ 3 – 4 năm và tiết kiệm chi phí vận chuyển bùn thải đến các bãi chôn lấp ở xa.

Công nghệ và các nguồn tạo ra khí sinh học

Các công nghệ mới và đang phát triển khác có khả năng sản xuất nguồn năng lượng từ chất thải. Nhiều công nghệ có tiềm năng tạo ra nhiều năng lượng điện hơn trong cùng một lượng nhiên liệu so với khả năng đốt trực tiếp. Một số công nghệ này:

Công nghệ nhiệt

• Khí hóa: tạo ra khí dễ cháy, hydro, nhiên liệu tổng hợp.
• Khử trùng bằng nhiệt: tạo ra dầu thô tổng hợp.
• Nhiệt phân: tạo khí hắc ín,…
• Khí hóa plasma: tạo khí tổng hợp gồm hydro và cacbon monoxide có thể tạo ra điện hoặc pin nhiên liệu.

Công nghệ không nhiệt

• Phân hủy kỵ khí: tạo khí sinh học giàu metan.
• Lên men: etanol, axit lactic, hydro.
• Quá trình este hóa: tạo ra dầu diesel sinh học.
• Xử lý sinh học: tạo ra nguồn nhiên liệu dồi dào.

Các nguồn phát sinh khí sinh học chính

• Từ các nhà máy xử lý nước thải: tạo ra lượng khí metan dồi dào trong giai đoạn lên men bùn. Việc sử dụng khí metan từ các nhà máy xlnt được sử dụng trên quy mô lớn để tối ưu việc sản xuất và thu gom loại khí này.
• Bãi chôn lấp: hầu hết bãi chôn lấp đều tạo ra khí metan.
• Làm sạch dòng chất thải hữu cơ công nghiệp: phân hủy kỵ khí vừa làm sạch nguồn nước vừa tạo ra nguồn khí metan dồi dào để sản xuất điện và nhiệt.
• Phân hủy chất hữu cơ ưa nhiệt: ở nhiệt độ cao rất dễ chuyển đổi chất thải hữu cơ thành khí metan. Nhiệt độ có thể dao động từ 35 – 55 độ C (ưa nhiệt).

Công ty xử lý môi trường Hợp Nhất chân thành cảm ơn bạn đọc đã theo dõi bài viết!