Mở rộng thu hồi biogas tại nhà máy nước thải Mỹ: tiết kiệm năng lượng và chi phí

Theo bài viết đăng trên Wastewater Digest, việc mở rộng thu hồi biogas (khí sinh học) tại các cơ sở xử lý nước thải ở Mỹ đang mang lại lợi ích kép: tiết kiệm năng lượng vận hành và giảm chi phí đáng kể cho các đơn vị quản lý.

Biogas sinh ra trong quá trình tiêu hóa kỵ khí (anaerobic digestion) bùn có thể được thu hồi và chuyển hóa thành điện năng hoặc nhiệt năng phục vụ chính nhà máy, thậm chí dư điện để bán lại lưới. Nhiều nhà máy xử lý nước thải đô thị tại Mỹ hiện mới khai thác một phần tiềm năng biogas hoặc còn đốt bỏ (flaring) lượng khí dư, dẫn đến lãng phí năng lượng và phát thải không cần thiết. Xu hướng mở rộng hệ thống thu hồi – bao gồm nâng cấp tổ hợp phát điện nhiệt kết hợp (combined heat and power, CHP) và cải thiện hiệu suất bể tiêu hóa – đang được thúc đẩy bởi cả áp lực chi phí vận hành lẫn mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính.

Ý nghĩa đối với nhà máy tại Việt Nam

Đối với các nhà máy xử lý nước thải đô thị tại Việt Nam có công suất đủ lớn để vận hành bể tiêu hóa kỵ khí, tiềm năng thu hồi biogas từ bùn là hoàn toàn có thực. Bùn tiêu hóa kỵ khí (digested sludge) – loại bùn đã qua quá trình phân hủy kỵ khí – thường có hàm lượng chất rắn bay hơi (volatile solids, VS) thấp hơn bùn thô, đồng thời dễ tách nước hơn. Việc vận hành bể tiêu hóa hiệu quả là điều kiện tiên quyết để thu hồi biogas ổn định; do đó, tải lượng bùn nạp vào bể, nhiệt độ vận hành và thời gian lưu bùn (sludge retention time, SRT) cần được kiểm soát chặt chẽ.

Trước khi nạp bùn vào bể tiêu hóa, khâu cô đặc bùn đóng vai trò quan trọng: bùn càng được cô đặc tốt (nồng độ chất rắn cao hơn) thì thể tích bể cần thiết càng nhỏ, lượng nhiệt cần cấp để duy trì nhiệt độ tiêu hóa càng ít, và tiềm năng sinh biogas trên đơn vị thể tích bể càng lớn. Sau tiêu hóa, bùn vẫn cần được tách nước cơ học trước khi xử lý cuối; tham khảo thêm về các hướng xử lý bánh bùn sau tách nước như ủ phân, đồng xử lý hoặc chôn lấp để lựa chọn phù hợp với từng nhà máy.

Với các nhà máy quy mô nhỏ hoặc xử lý nước thải công nghiệp (thực phẩm, đồ uống, chăn nuôi) đang vận hành bể kỵ khí UASB hay biogas hầm, cũng nên rà soát hệ thống thu hồi và sử dụng khí: tránh đốt bỏ lãng phí, đồng thời đánh giá khả năng tận dụng nhiệt từ biogas để sưởi ấm bể tiêu hóa hoặc sấy bùn – từ đó giảm chi phí điện và xử lý bánh bùn cuối nguồn.

Nguồn tham khảo: Wastewater Digest