Giảm phát thải n2o tại các nhà máy xử lý nước thải

Giảm phát thải N2O tại các nhà máy
xử lý nước thải
Trước khi thải nước ra sông và biển, các nhà máy xử lý nước thải thường
biến đổi hóa học các chất dinh dưỡng chứa nitơ hòa tan để hạn chế tác động
đối với môi trường nước. Một nghiên cứu mới đây cho biết, việc cắt giảm
lượng nitơ hoạt tính trong nước thải sẽ giúp làm sạch không khí nhờ giảm
phát thải nitơ oxit (N2O - một khí nhà kính rất mạnh). Theo nghiên cứu này,
bước xử lý bổ sung đó cũng mang lại lợi ích cho các nhà máy xử lý nước
thải do giảm tiêu hao năng lượng và mang lại thu nhập từ thị trường kinh
doanh phát thải.
Các nhà máy xử lý nước thải thường hạn chế việc thải các dạng hợp chất
nitơ có hại cho môi trường bằng cách sử dụng vi khuẩn để chuyển hóa các
chất đó thành các dạng ít độc hại hơn, chẳng hạn các nitrat. Vì quy trình này
không loại bỏ nitơ khỏi nước, nên vi khuẩn trong môi trường có thể tiêu thụ
nitơ và tạo ra N2O. Theo đánh giá của Ủy ban liên chính phủ Mỹ về biến đổi
khí hậu, tác động làm nóng khí quyển của khí nhà kính N2O lớn hơn 300 lần
so với cacbon đioxit.
Một bước xử lý nước được gọi là quy trình loại bỏ nitơ có thể ngăn ngừa khả
năng tạo thành N2O trong nước thải bằng cách dùng các vi khuẩn khác nhau
để chuyển hóa các nitrat thành khí N2 trơ về mặt hóa học. Tuy nhiên, phần
lớn các nhà máy xử lý nước thải hiện không thực hiện quy trình này vì chỉ
có ít địa phương yêu cầu họ phải thực hiện và vì khi áp dụng thì cần phải bổ
sung thiết bị và cơ sở hạ tầng.


Vừa qua, James Wang và các cộng sự tại Cục Quản lý đại dương và khí
quyển quốc gia Mỹ đã đánh giá khả năng giảm phát thải N2O của quy trình
loại bỏ nitơ và chi phí xử lý đối với các nhà máy thực hiện quy trình này. Họ
đã sử dụng mô hình phát thải N2O của Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) để
tính toán lượng khí thải ra dựa trên lưu lượng nitơ vào và ra nhà máy xử lý
nước thải. Khi sử dụng dữ liệu của các nghiên cứu trước đây về lưu lượng

nitơ vào và ra các nhà máy xử lý nước của Mỹ và ước tính quá trình loại bỏ
nitơ sẽ thay đổi những dữ liệu này như thế nào, các nhà nghiên cứu đã tính
toán rằng bước xử lý bổ sung này có thể làm giảm khoảng 48.000 tấn phát
thải N2O mỗi năm trên toàn quốc, tương đương khoảng 37% lượng phát thải
N2O ước tính tối đa hàng năm của các nhà máy xử lý nước thải ở Mỹ.
Tiếp theo, Wang và các cộng sự của ông đã tính toán xem các nhà máy xử lý
nước thải sẽ đạt thu nhập bao nhiêu nếu họ tham gia vào thị trường kinh
doanh phát thải. Ở các thị trường đã được đề xuất này, một nhà máy giảm
phát thải khí nhà kính có thể bán các tín chỉ cacbon cho các công ty phát thải
CO2 vượt quá mức giới hạn đã quy định. Các nhà nghiên cứu đã xem xét
nhiều mức cắt giảm N2O và ước tính các giá trị thị trường khác nhau đối với
các đương lượng CO2. Họ phát hiện ra rằng, thu nhập có được nhờ cắt giảm
phát thải N2O có thể bù lại từ 0,2 đến 68% các chi phí vận hành và bảo
dưỡng của các nhà máy áp dụng quy trình loại bỏ nitơ.
Quá trình loại bỏ nitơ cũng có thể giúp giảm chi phí năng lượng của các nhà
máy xử lý nước thải. Các vi khuẩn làm giảm hàm lượng nitrat cũng đồng
thời thực hiện 2 bước xử lý mà các nhà máy xử lý nước thải thường phải
thực hiện trước khi thải nước ra môi trường: đó là quá trình oxy hóa các chất
hữu cơ và tăng độ kiềm của nước. Căn cứ theo giá điện và thiết kế của nhà


máy xử lý nước thải ở Mỹ, nhóm nghiên cứu đã tính toán rằng khoản tiết
kiệm năng lượng nhờ việc loại bỏ 2 bước nói trên có thể bù đắp từ 1 đến
11% chi phí loại bỏ nitơ của các nhà máy này.