Xử lý chất thải mới chuyển đổi nước thải thành khí sinh học một cách hiệu quả
của Tina Hilding, Đại học Bang Washington
Trước hầm biogas chứa bùn thải ở Walla Walla. Ảnh: Đại học Bang Washington
Một phương pháp mới để xử lý nước thải có thể chuyển đổi hiệu quả bùn còn sót lại thành khí sinh học, một tiến bộ có thể giúp cộng đồng giảm chi phí xử lý chất thải đồng thời giúp bảo vệ môi trường.
Báo cáo trên tạp chí Quản lý chất thải, một nhóm nghiên cứu của Đại học Bang Washington đã thử nghiệm một công nghệ tiền xử lý, bổ sung thêm một bước cho các phương pháp xử lý điển hình và sử dụng hơi nước áp suất cao chứa oxy để phân hủy bùn thải. Họ phát hiện ra rằng họ có thể chuyển hơn 85% vật liệu hữu cơ thành khí sinh học, có thể được sử dụng để sản xuất điện hoặc nâng cấp thành khí tự nhiên tái tạo (RNG) cho lưới khí tự nhiên hoặc sử dụng tại địa phương.
Việc bổ sung thêm bước tiền xử lý mới giúp cải thiện quá trình chuyển hóa kỵ khí của bùn thải tại cơ sở xử lý nước thải từ tỷ lệ chuyển hóa dưới 50% hiện tại và chúng tạo ra tổng lượng khí mêtan nhiều hơn 98% so với thực tế hiện tại.
Birgitte Ahring, giáo sư tại Trường Kỹ thuật Hóa học và Kỹ thuật Sinh học Gene và Linda Voiland, người đứng đầu công trình cho biết: “Nó được chứng minh là cực kỳ hiệu quả và điều đó rất thú vị. "Điều này có thể áp dụng được và chúng tôi có thể bắt đầu khám phá điều gì đó ở bang Washington. Không lãng phí chất thải mà thay vào đó sử dụng tiềm năng của nó có những lợi thế lớn."
Bùn thải không phải là một sản phẩm được săn lùng. Khoảng một nửa số nhà máy xử lý nước thải ở Hoa Kỳ sử dụng phương pháp phân hủy kỵ khí để giảm lượng chất thải này, nhưng quá trình này, trong đó vi khuẩn phân hủy chất thải, không hiệu quả. Bùn còn lại, được gọi là chất rắn sinh học, thường được đưa vào các bãi chôn lấp.
Các cơ sở xử lý nước thải cũng sử dụng một lượng lớn điện năng để làm sạch nước thải đô thị. Họ thường là những người sử dụng điện lớn nhất trong một cộng đồng nhỏ.
Tín dụng: Quản lý chất thải (2022). DOI: 10.1016 / j.wasman.2022.09.035
"Nếu họ có thể tự sản xuất điện hoặc cho một số nhà máy lớn, tạo ra khí đốt tự nhiên tái tạo và bổ sung vào lưới khí đốt tự nhiên, thì họ có thể giảm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Ở đây, chúng tôi đang bắt đầu chuyển sang ý tưởng về Ahring, đồng thời là giảng viên của Phòng thí nghiệm Sản phẩm Sinh học, Khoa học và Kỹ thuật tại WSU Tri-city cho biết.
Đối với nghiên cứu của mình, nhóm nghiên cứu của WSU đã xử lý bùn ở nhiệt độ và áp suất cao với oxy được bổ sung trước quá trình phân hủy kỵ khí. Một lượng nhỏ oxy trong điều kiện áp suất cao đóng vai trò như một chất xúc tác phá vỡ các polyme trong vật liệu.
Các nhà nghiên cứu của WSU đã nghiên cứu quy trình tiền xử lý này trong vài năm, sử dụng nó để phân hủy rơm rạ và các vật liệu gỗ. Họ không chắc quy trình sẽ hoạt động với các thành phần khác nhau của bùn thải, chẳng hạn như lipid và protein, nhưng họ đã rất ngạc nhiên.
"Đây không phải là một giải pháp công nghệ cao", Ahring nói. "Đó thực sự là một giải pháp có thể hữu ích ngay cả ở quy mô nhỏ. Hiệu quả phải cao nếu không bạn không thể đảm bảo thêm chi phí cho quy trình."
Bà nói thêm, công nghệ này có thể đặc biệt hữu ích cho các cộng đồng nhỏ hơn, nhiều người trong số họ được thúc đẩy để giảm thiểu chất thải và tác động đến khí hậu của chúng.
Nhóm WSU đang làm việc với Clean-Vantage, một công ty khởi nghiệp về công nghệ sạch có trụ sở tại Richland hoạt động trong lĩnh vực tiền xử lý, cũng như với Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL), nơi đang thực hiện phân tích kinh tế kỹ thuật của quy trình mới .
Các nhà nghiên cứu hiện đang mở rộng quy mô công việc tại cơ sở thí điểm của họ đặt tại các thành phố WSU Tri-city để chứng minh thêm quá trình này. Họ cũng đang nghiên cứu cách chuyển đổi hiệu quả khí sinh học thành khí đốt tự nhiên tái tạo có giá trị hơn bằng một quy trình sinh học mới. Trong khi khí sinh học có thể được sử dụng để sản xuất điện, việc sản xuất khí đốt tự nhiên tái tạo có thể cho phép các cộng đồng nông thôn sản xuất nhiên liệu giao thông địa phương để cung cấp nhiên liệu cho các phương tiện vận tải trong thành phố của họ.
