Biến bùn thải thành nguồn năng lượng mới

Bùn thải là sản phẩm phụ không thể tránh khỏi từ các quá trình xử lý nước cấp, nước thải.

Bùn thải là sản phẩm phụ không thể tránh khỏi từ các quá trình xử lý nước cấp, nước thải, sản xuất công nghiệp và các hoạt động nông nghiệp. Hàng năm, hàng triệu tấn bùn thải được tạo ra trên toàn thế giới, gây áp lực lớn lên môi trường và chi phí xử lý. Tuy nhiên, bùn thải không phải là rác thải vô giá trị mà là một nguồn tài nguyên chưa được khai thác hết.

Hiện nay, phần lớn doanh nghiệp vẫn áp dụng phương án xử lý bùn truyền thống như lưu chứa tạm thời, vận chuyển đi chôn lấp hoặc thuê đơn vị xử lý bên ngoài. Các giải pháp này tuy đơn giản nhưng ngày càng bộc lộ nhiều hạn chế như: chi phí xử lý và vận chuyển bùn tăng cao, phụ thuộc vào quỹ đất chôn lấp ngày càng khan hiếm, khó đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường ngày càng khắt khe. Trước áp lực đó, việc tìm kiếm giải pháp xử lý bùn thải hiệu quả hơn, tiết kiệm chi phí, thân thiện môi trường là yêu cầu cấp thiết đối với doanh nghiệp.

Bùn thải và những giá trị tiềm ẩn

Bùn thải bao gồm các vật chất hữu cơ và vô cơ, thu được từ quá trình xử lý nước thải tại các nhà máy xử lý nước. Thành phần chính của bùn thải gồm nước (chiếm khoảng 95-99%), các chất hữu cơ dễ phân huỷ, và các khoáng chất khác. Đây là đặc điểm mang lại cả thách thức và cơ hội.

Thách thức chính là chi phí xử lý bùn thải rất cao, chiếm khoảng 30-50% chi phí vận hành toàn bộ hệ thống xử lý nước. Thêm vào đó, nếu không xử lý hợp lý, bùn thải sẽ gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, cơ hội chính là giá trị năng lượng tiềm ẩn trong bùn thải rất lớn. Nếu được xử lý đúng cách, bùn thải có thể trở thành nhiên liệu đốt thay thế, nguyên liệu đầu vào cho các quá trình tái chế, nguồn năng lượng phục vụ sản xuất công nghiệp.

Tuy nhiên, rào cản lớn nhất chính là độ ẩm cao của bùn thải. Khi hàm lượng nước còn lớn, bùn không thể đốt, khó tái sử dụng và gây lãng phí tài nguyên. Yêu cầu đặt ra, cần có một thiết bị có thể ép và sấy bùn hiệu quả, tạo điều kiện cho áp dụng công nghệ đốt thu hồi nhiệt, chuyển hóa bùn thải thành nguồn năng lượng mới.

Ép - sấy bùn: Chuỗi giải pháp kỹ thuật mang tính nền tảng

Trong thực tiễn xử lý hiện nay, chuỗi công nghệ ép bùn và sấy bùn sẽ giúp chuyển bùn thải từ trạng thái "chất thải cần xử lý" sang "nguyên liệu thứ cấp". Một số doanh nghiệp cơ khí môi trường trong nước đã tham gia phát triển và hoàn thiện các hệ thống ép - sấy bùn theo hướng đồng bộ, phù hợp với điều kiện vận hành tại Việt Nam. Trong đó, các giải pháp do Công ty TNHH Đại Đồng Tiến Phát (DOTAPHA) nghiên cứu và chế tạo là một điển hình đáng chú ý.

Theo các thông số kỹ thuật được công bố, hệ thống Máy ép bùn DOTAPHA có 3 dòng máy: Máy ép bùn băng tải, máy ép bùn khung bản, máy ép bùn trục vít, có khả năng xử lý từ 5 - 30 tấn bùn ướt/ngày. Máy sử dụng áp lực cao, giúp giảm nhanh thể tích bùn từ 3 - 5 lần và đưa độ ẩm xuống khoảng 60 - 80%.

Thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý ép cơ học, không sử dụng hóa chất bổ sung, thân thiện với môi trường. Khi bùn được ép khô, nước thải tách ra có thể tái chế hoặc xử lý, còn bùn ép khô tiếp tục vào máy sấy, tạo hiệu suất tổng thể cao, không chỉ giúp giảm chi phí vận chuyển, lưu trữ mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn xử lý nhiệt tiếp theo.

Để bùn đạt điều kiện tái sử dụng hoặc thu hồi năng lượng, cần tiếp tục giảm hàm lượng nước xuống mức thấp hơn. Công nghệ sấy bùn, với vai trò làm bay hơi phần nước liên kết còn lại, cho phép đưa độ ẩm bùn xuống khoảng 10 - 30%, tùy theo mục đích sử dụng cuối cùng.

Cùng với máy ép bùn, Công ty TNHH Đại Đồng Tiến Phát đã phát triển các máy sấy bùn hiện đại, sử dụng công nghệ sấy kết hợp nhiệt với độ chính xác cao. Máy sấy bùn DOTAPHA có nhiều ưu điểm nổi bật: dung lượng xử lý lớn (từ 5-50 tấn/ngày tùy loại), tiêu hao năng lượng thấp, hoạt động ổn định và khả năng xử lý đa dạng các loại bùn (từ nhà máy nước, từ công nghiệp…). 

Quá trình sấy không chỉ giúp làm giảm khối lượng bùn thải mà còn nâng cao giá trị năng lượng của bùn. Theo tài liệu kỹ thuật công ty công bố, giá trị năng lượng của bùn đã tăng từ 15,000 lên 18,000 kJ/kg sau quá trình ép-sấy.

Về mặt kỹ thuật, việc tích hợp ép và sấy trong một chuỗi khép kín giúp giảm đáng kể (từ 70 - 90%) khối lượng bùn cuối cùng, hạn chế mùi, giảm nguy cơ ô nhiễm thứ cấp và tạo ra dòng bùn khô có tính chất ổn định, thuận lợi cho các phương án tái sử dụng.

Mở rộng khả năng tái tạo năng lượng từ bùn

Khi đạt trạng thái khô ổn định, bùn thải có thể được đưa vào nhiều "kịch bản" tái tạo năng lượng khác nhau. Phổ biến nhất là sử dụng bùn làm nhiên liệu đốt trong các lò công nghiệp, qua đó thu hồi nhiệt, chuyển hóa thành điện năng. Quá trình này có thể tạo ra 0,5-2 MWh điện từ 1 tấn bùn khô.

Ngoài ra, bùn sau sấy có thể ứng dụng công nghệ khí hóa, nhiệt phân để tạo ra than sinh học, khí, và dầu có giá trị sử dụng cao, hoặc bùn có thể được xử lý để tạo thành xơ sinh chất lượng cao, sử dụng làm phân bón hoặc nguyên liệu khác.

Trong bối cảnh kinh tế tuần hoàn đang được thúc đẩy mạnh mẽ, việc chuyển bùn thải từ đối tượng "xử lý bắt buộc" thành "nguồn lực có thể khai thác" là hướng đi phù hợp với cả mục tiêu môi trường lẫn yêu cầu tối ưu chi phí vận hành. Năng lượng tái tạo từ quá trình xử lý có thể được cung cấp cho trình quá trình sản xuất vận hành của nhà máy, giúp giảm chi phí điện, hoặc ở quy mô lớn có thể bán cho lưới điện công cộng. Các sản phẩm phụ như than sinh học cũng có thị trường tiêu thụ rộng rãi.

Đại diện lãnh đạo Công ty Đại Đồng Tiến Phát chia sẻ: "Với năng lực sản xuất và kinh nghiệm thực tế, Đại Đồng Tiến Phát luôn sẵn sàng đồng hành cùng doanh nghiệp trong hành trình tối ưu xử lý bùn thải và phát triển theo hướng kinh tế tuần hoàn".

Có thể khẳng định, tái tạo năng lượng từ bùn thải là một giải pháp toàn diện, kết hợp giảm thiểu chất thải, tái tạo năng lượng và tạo lợi tức kinh tế, giảm chi phí vận hành cho doanh nghiệp và góp phần bảo vệ môi trường trong hành trình phát triển xanh.

Vy Anh