Tái tạo năng lượng từ nước thải sinh hoạt

Khác với những khái niệm ô nhiễm, nước thải sinh hoạt hiện được xem như một nguồn tài nguyên hơn là chất thải vì nó cung cấp nguồn năng lượng lớn, chất dinh dưỡng khổng lồ.

Sử dụng năng lượng từ xử lý nước thải sinh hoạt đã xuất hiện từ lâu thông qua quá trình chuyển đổi yếm khí thành khí metan (một loại khí sinh học hữu ích). Những lo ngại về biến đổi khí hậu sẽ liên quan đến tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch cũng như khiến chi phí năng lượng ngày càng tăng vì thế đòi hỏi phải có những kế hoạch sử dụng năng lượng bền vững hơn.

Vấn đề năng lượng trong XLNT sinh hoạt

Trong giai đoạn xử lý hiếu khí và kỵ khí tạo rất ít năng lượng. Nhưng phần chất hữu cơ hòa tan không được thu hồi mà bị loại bỏ đòi hỏi quy trình xử lý hiếu khí cần nhiều năng lượng.

Một vấn khác là khi tái sử dụng nước trở nên phổ biến hơn lại yêu cầu nguồn năng lượng tăng lên đáng kể. Vì thế giảm nhu cầu năng lượng xử lý có thể bù đắp thông qua việc sử dụng hiệu quả tiềm năng nhiên liệu sinh học.

Trong XLNT thì lượng tiêu thụ rất lớn, và nhu cầu tập trung phần lớn ở quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí. Nhưng những cải tiến gần đây cho thấy hơn ¼ nguồn năng lượng từ xử lý hiếu khí có thể đáp ứng bằng cách sử dụng khí sinh học CH4 tạo ra từ quá trình phân hủy kỵ khí.

Vấn đề năng lượng trong giai đoạn hiếu khí có thể giảm thiểu thông qua việc nâng cấp thiết bị điện, kiểm soát hệ thống sục khí hoặc sử dụng bộ khuếch tán sục khí tiết kiệm năng lượng. Hoặc giảm thời gian lưu giữ chất rắn trong bể sục khí để giảm lượng oxy, nhiều chất hữu cơ sẽ chuyển hóa thành chất rắn sinh học đưa đến thiết bị phân hủy để tăng cường sản xuất khí CH4.

Tại các quốc gia đang phát triển, nước thải đã qua xử lý có thể tái sử dụng để tưới cây với nhu cầu năng lượng thấp hơn so với yêu cầu làm nguồn nước uống có sử dụng thêm giai đoạn thẩm thấu ngược gây tốn kém. Khi kết hợp với xử lý kỵ khí hoàn toàn giúp giảm năng lượng cũng như chi phí vận hành hệ thống để xử lý nước thải.

Mô hình kỵ khí tiết kiệm năng lượng 

Khi xử lý kỵ khí hoàn toàn nước thải sinh hoạt có khả năng đạt được sản lượng năng lượng và đáp ứng tiêu chuẩn nghiêm ngặt về nước thải. Phương pháp này xuất hiện từ lâu, bắt đầu từ bể tự hoại đơn giản cho đến những hệ thống hiện đại hơn đã được nhiều nước phát triển ứng dụng trong XLNT sinh hoạt hoàn toàn với chi phí thấp và dễ thay thế hơn.

Lo ngại lớn nhất thường liên quan đến CH4 vì nó là một khí nhà kính mạnh làm trái đất nóng lên gấp 25 lần so với CO2 do đó không được thải ra ngoài môi trường. Do đó người ta thiết kế HTXLNT khép kín gồm bể lắng sơ cấp loại bỏ hạt lơ lửng, phần chất rắn sinh học đưa đến bể phân hủy kỵ khí thông thường.

Tiếp theo nước thải đầu ra đi đến bể sinh học dạng màng kỵ khí thứ cấp với thời gian lưu giữ chất rắn đủ lâu để phân hủy sinh học các chất hữu cơ. Thiết bị tách ngược dòng là quy trình cuối cùng để loại bỏ và sử dụng CH4 hòa tan.

Bể phản ứng sinh học dạng màng sử dụng rộng rãi trong xử lý hiếu khí vì nó tạo ra nước thải chất lượng cao với nồng độ chất rắn thấp. Mặc dù chức năng ưu việt nhưng nó lại có mức sử dụng năng lượng cao hơn vì để giảm tắc nghẽn màng. Và giải pháp thay thế tối ưu nhất sử dụng bể phản ứng kỵ khí mới, đó là bể phản ứng tầng sôi kỵ khí (AFBR).

AFBR chứa than hoạt tính dạng hạt lơ lửng trong nước và màng sinh học gắn giá thể. Công nghệ này rất hiệu quả đối với nước thải có cường độ thấp vì đặc tính chuyển sinh khối tốt và giữ lại nồng độ VSV cao mà không bị rửa trôi. Chỉ cần đặt màng bên trong bể phản ứng, chúng di chuyển trong môi trường lơ lửng sẽ giúp giảm tắc nghẽn và tiêu tốn ít năng lượng hơn.

Hiện nay có rất nhiều tiêu chí để bạn lựa chọn công nghệ XLNT như thiết bị sử dụng, hiệu suất xử lý, chi phí đầu tư, cách vận hành, tuổi thọ của công nghệ,… để bạn cân nhắc và lựa chọn cho mình HTXLNT tối ưu hơn. Để tiết kiệm thời gian và chi phí, bạn hãy liên hệ ngay Hotline 0938.857.768 để Công ty môi trường Hợp Nhất tư vấn thiết kế hệ thống XLNT đầy đủ và chất lượng nhất.