Sludge: A waste or renewable source for energy and resources recovery Bùn: Nguồn thải hay nguồn tái tạo năng lượng và thu hồi tài nguyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG



Chuyên đề tái chế và tái sử dụng chất
thải rắn
Đề tài:

Sludge: A waste or renewable source for energy
and resources recovery
Bùn: Nguồn thải hay nguồn tái tạo năng lượng và
thu hồi tài nguyên
Nhóm 20: Nguyễn Kim Chi

1022033

Lê Thị Phương Thảo

1022272

Lý Thị Thu

1022287


MỤC LỤC
Danh mục từ viết tắt.......................................................................................................3
Tóm tắt nội dung............................................................................................................5
1. Giới thiệu.................................................................................................................. 5
2. Đặc tính bùn.............................................................................................................6

3. Kỹ thuật thu hồi nguồn tài nguyên............................................................................7
3.1. Phân hủy kỵ khí (AD)........................................................................................8
3.2. Đốt và đồng đốt.................................................................................................9
3.3. Khí hóa............................................................................................................... 9
3.4. Nhiệt phân..........................................................................................................9
3.5. Quá trình oxy hóa không khí ẩm (WAO).........................................................10
3.6. Quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn (SCWO)..................................................11
3.7. Xử lý thủy nhiệt................................................................................................11
4. Năng lượng và tài nguyên thu hồi...........................................................................12
4.1. Khí sinh học thu hồi bằng cách phân hủy yếm khí...........................................12
4.2. Lượng dinh dưỡng có sẵn.................................................................................14
4.3. Thu hồi kim loại nặng......................................................................................15
4.4. Sản xuất nhiên liệu sinh học.............................................................................15
4.4.1. Khí hydro..............................................................................................16
4.4.2. Khí tổng hợp (H2 + CO).......................................................................16
4.4.3. Dầu sinh học.........................................................................................17
4.4.4. Dầu diesel sinh học...............................................................................18
4.5. Vật liệu xây dựng.............................................................................................20
4.6. Sản xuất điện từ bùn bằng nhiên liệu tế bào VSV............................................20
1


4.7. Nhựa sinh học..................................................................................................21
4.8. Hấp thụ sinh học..............................................................................................22
4.9. Thuốc trừ sâu sinh học....................................................................................23
4.10. Các nguồn lực khác........................................................................................23
4.10.1. Protein...............................................................................................23
4.10.2. Enzyme..............................................................................................23
4.10.3. Phân bón sinh học..............................................................................24
4.10.4. Axit dễ bay hơi..................................................................................24

5. Kịch bản toàn cầu về lợi ích mang lại từ tái sử dụng và thu hồi tài nguyên từ bùn
thải............................................................................................................................... 24
6. Hiện trạng xử lý bùn thải tại Việt Nam....................................................................25
7. Thảo luận và kết luận...............................................................................................26

2


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
AD: anaerobic digestion (phân hủy yếm khí )
ALWA: artificial lightweight aggregate (cốt liệu nhẹ nhân tạo )
AOP: advanced oxidation process (quá trình oxy hóa bậc cao )
BNR: biological nutrient removal (loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học )
Bt: Bacillus thuringiensis
C/N: carbon to nitrogen ratio
CHP: combined heat and power (kết hợp nhiệt và điện )
DO: dissolved oxygen
DS: dry solids
FFA: free fatty acids (acid béo tự do )
HPH: high pressure homogenizer (đồng hóa áp lực cao )
HRT: hydraulic retention time (thời gian lưu nước )
kWh: kilowatt per hour
LHV: low heating value (nhiệt trị thấp)
MFC: microbial fuel cells (các tế bào nhiên liệu vi sinh)
mgd: million gallon/day (triệu gallon / ngày)
MPa: megapascal; MT, metric ton (thước đo tấn)
MW: megawatt
MW: microwave
3

MWh: megawatt per hour
NACWA O&M: National Association of Clean Water Agencies Operation and
Maintenance
OLR: organic loading rate
p.e.: population equivalent
PAH: polycyclic aromatic hydrocarbons
PAO: polyphosphate accumulating organisms
PCB: polychlorinated biphenyls
PCB: printed circuit board
PHA: polyhydroxyalkanoates
PHB: poly- β-hydroxybutyric acid
SCOD: soluble chemical oxygen demand (nhu cầu oxy hóa học hòa tan)
SCWO: supercritical water oxidation (quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn)
SRT: sludge retention time (thời gian lưu bùn)
SS: suspended solids
STORS: sludge to oil reaction system (sludge to oil reaction system)
TCOD: total chemical oxygen demand
TKN: total kjeldahl nitrogen
TOC: total organic carbon
TP: total phosphorus; TS, total solids
UASB: up-flow anaerobic sludge blanket
USEPA: United States Environmental Protection Agency
VFA: volatile fatty acids (axit béo dễ bay hơi)
VS: volatile solids
VSS: volatile suspended solids
w/v: weight by volume (trọng lượng theo thể tích)
w/w: weight by weight (trọng lượng tính theo trọng lượng)
WAO: wet air oxidation (quá trình oxy hóa không khí ẩm ướt)

4


WAS: waste activated sludge
WWTP: wastewater treatment plant (nhà máy xử lý nước thải)

Tóm tắt
Sử dụng bùn thải như một nguồn tài nguyên tái tạo để thu hồi năng lượng là giải
pháp thích hợp để quản lý các chất bùn thải đang tăng liên tục, đồng thời đáp ứng tiêu
chuẩn chất lượng môi trường nghiêm ngặt, và cùng một lúc, làm thế nào để duy trì việc
đáp ứng năng lượng với giá cả phải chăng cho các thế hệ tương lai của chúng ta và bản
thân mình. Các đặc tính có giá trị của bùn, trong đó có năng lượng và hàm lượng dinh
dưỡng cao, với các tiêu chí nghiêm ngặt cho việc thải bùn, thúc đẩy các kỹ sư môi
trường và các nhà khoa học để thay đổi quan điểm của họ để xem xét bùn như một
nguồn tài nguyên có giá trị về năng lượng thay vì một chất thải. Nó có thể là một bước
tiến quan trọng hướng tới sự phát triển của một giải pháp năng lượng bền vững để đáp
ứng nhu cầu năng lượng hiện tại và tương lai và do đó làm giảm sự phụ thuộc vào
nguồn tài nguyên không tái tạo. Vì vậy, bài báo này có thảo luận về các loại tài nguyên
có thể được thu hồi từ bùn thải thông thường và phương pháp mới được sử dụng để
chuyển đổi bùn thành các nguồn tài nguyên có giá trị. Hơn nữa, những yếu tố chính
5


tham gia vào quá trình này, giai đoạn ứng dụng, ưu điểm và nhược điểm có thể có của
phương pháp cũng được thảo luận.
1. Giới thiệu
Đô thị hóa toàn cầu ngày càng tăng của xã hội cùng với việc tái sử dụng bùn /
quy định xử lý ngày càng khắt khe và gia tăng sức ép, buộc cả cộng đồng và cá nhân
tạo ra bùn đánh giá lại chiến lược quản lý bùn của họ. Thông thường, bùn thải được xử
lý thông qua thiêu đốt, chôn lấp hoặc thải ra biển cũng như tái sử dụng như điều hoà

đất trong nông nghiệp. Tuy nhiên gần đây với việc cấm thải bùn ra biển và các tiêu
chuẩn chôn lấp nghiêm ngặt mới của châu Âu. Người ta dự đoán rằng những nỗ lực
quản lý bùn sắp tới sẽ nhấn mạnh vào sự thu hồi và tái sử dụng các giá trị từ bùn.
Hai thành phần trong bùn mà về mặt kỹ thuật và kinh tế khả thi để tái chế là
những dưỡng chất (chủ yếu là nitơ và phospho) và năng lượng (carbon). Các con
đường quan trọng nhất là phân hủy yếm khí của bùn với phục hồi khí sinh học, cùng
phân hủy, tiêu huỷ và cùng đốt với phục hồi năng lượng, nhiệt phân, khí hóa, quá trình
oxy hóa siêu tới hạn (ướt), sử dụng trong sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất nhiên
liệu sinh học (hydro, khí tổng hợp, dầu sinh học), phát điện bằng cách sử dụng vi sinh
vật đặc thù, phục hồi và mang lại lợi ích của các kim loại nặng, chất dinh dưỡng (nitơ
và phospho), protein và enzym.
2. Đặc tính bùn.
Bùn cống là một hỗn hợp đồng nhất phức tạp của vi sinh vật, các chất hữu cơ
khó phân hủy như giấy, tàn dư thực vật, dầu, hoặc các chất cặn, vật liệu vô cơ và độ
ẩm. Các vật liệu hữu cơ không phân hủy có chứa một hỗn hợp phức tạp của các phân
tử đến từ protein và peptide, chất béo, polysaccharides, các đại phân tử thực vật với cấu
trúc phenolic (ví dụ như lignin hoặc tannin) hoặc cấu trúc béo (ví dụ như cutins hoặc
suberins), cùng với vi chất ô nhiễm hữu cơ như polycyclic aromatic hydrocarbons
(PAH) hoặc dibenzofurans.
Bảng 1. Mô tả các đặc điểm của bùn sơ cấp và bùn hoạt tính.
Thông số

Bùn sơ cấp

Bùn hoạt tính
6


Tổng chất rắn khô TS, %
Chất rắn bay hơi (VS, %TS)

Nitrogen (N, %TS)
Phosphorus (P, %TS)
Chất hóa học,(K2O %TS)
Cellulose (%TS)
Sắt (Fe g/kg)
Silica (SiO2 %TS)
pH
Dầu mỡ và chất béo (%TS)
Protein
Alkalinity (mg/L as CaCO3)
Acid hữu cơ (mg/L as acetate)
Năng lượng (kJ/kg TS)

5-9
60-80
1.5-4
0.8-2.8
0-1
8-15
2-4
15-20
5.0-8.0
7-35
20-30
500-1500
200-2000
23000-2900

0.8-1.2
59-68

2.4-5.0
0.5-0.7
0.5-0.7
7-9.7
6.5-8
5-12
32-41
580-1100
1100-1700
19000-23000

Bùn thải sơ cấp được tạo ra thông qua quá trình xử lý nước thải cơ học (sàng
lọc, loại bỏ sạn, lắng đọng trầm tích), thường chứa từ 93% đến 99,5% nước, thành phần
cao của các chất hữu cơ lơ lửng và hoà tan. Chất thải bùn hoạt tính (WAS) hoặc bùn
thứ cấp, được tạo ra trong quá trình xử lý sinh học nước thải, và chứa các tế bào chủ
yếu là vi khuẩn đó là vật liệu hữu cơ cao phân tử phức tạp. Nồng độ chất rắn tổng số
trong bùn thứ cấp trong khoảng giữa 0,8% và 1,2%, trong đó nó cũng phụ thuộc vào
loại của quá trình xử lý sinh học sử dụng.
Chất thải bùn hoạt tính bao gồm 59 -88% (w /v) của vật chất hữu cơ, nó có thể
phân hủy và tạo ra mùi khó chịu. Chỉ là một phần nhỏ của bùn là chất rắn, trong đó hơn
95% là nước. Phần hữu cơ có chứa 50-55% carbon, 25 -30% oxy, 10 -15% nitơ, 6
-10% hydro, 1-3% phospho và 0,5 -1,5% lưu huỳnh. Tro từ bùn thải có chứa chủ yếu là
khoáng chất như thạch anh, canxit hoặc microline. Các khoáng chất được hình thành
bởi các yếu tố như Fe, Ca, K và Mg. Hơn nữa, một số kim loại nặng như Cr, Ni, Cu,
Zn, Pb, Cd, Hg cũng có thể được tìm thấy trong bùn.
Khả năng phục hồi năng lượng từ bùn là một chức năng của các thành phần của
chúng, đó là một hỗn hợp của vật chất hữu cơ (dễ bay hơi), các chất vô cơ (vật liệu trơ)
và nước liên quan.
3. Kỹ thuật thu hồi nguồn tài nguyên
7

Các phương pháp truyền thống và mới nổi cho việc thu hồi tài nguyên từ bùn là:
- Phân hủy kỵ khí
- Đốt và đồng đốt
- Khí hóa
- Nhiệt phân
- Quá trình oxy hóa không khí ẩm
- Quá trình oxy hóa ẩm siêu tới hạn
- Xử lý thủy nhiệt

Hình. 1 Các con đường thu hồi tài nguyên từ bùn thải.
3.1. Phân hủy kỵ khí (AD)
Phân hủy kỵ khí là công nghệ ổn định bùn phổ biến nhất hiện nay trên thị
trường. Quá trình biến đổi bùn chất rắn hữu cơ thành khí sinh học, là một hỗn hợp của
CH4, CO2, và lượng nhỏ của các chất khí khác, trong một môi trường kỵ khí (Phản ứng
1).
CcHhOoNnSs + yH2O  xCH4 + nNH3 + xH2S + (c – x)CO2 (1)
x = 1/8( 4c + h – 2o – 3n -2s)
8


y = ¼ (4c + h – 2o +3n +3s)
Chuyển đổi này là một quá trình phức tạp liên quan đến bốn giai đoạn của phản
ứng sinh hóa. Những giai đoạn này là quá trình thủy phân trong đó các hợp chất hữu cơ
(polysaccharides, protein, và chất béo) bị thủy phân bởi enzyme ngoại bào; acid hóa,
trong đó các sản phẩm của quá trình thủy phân sẽ được chuyển đổi thành hydro,
formate, acetate, và các axit béo dễ bay hơi trọng lượng phân tử cao (VFA ); acetate
hóa, nơi các axit hữu cơ chuỗi ngắn và các alcohol sản xuất bởi quá trình acid hóa như
quá trình acetate hình thành vi khuẩn cho axít axetic chủ yếu, cũng như carbon dioxide

và hydrogen; và methan hóa, trong đó khí sinh học (khí methane và carbon dioxide) là
sản xuất hydro, format, và acetate. Khí sinh học này có thể được sử dụng như một
nguồn năng lượng trong sản xuất điện và / hoặc nhiệt.
3.2.

Đốt và đồng đốt

Mục đích chính của đốt bùn là quá trình oxy hóa hoàn toàn của các hợp chất hữu
cơ ở nhiệt độ cao. Trong quá trình này, các chất rắn sinh học bị đốt cháy trong buồng
đốt cung cấp khí dư (oxy) để tạo thành chủ yếu là carbon dioxide và nước, chỉ để lại
vật liệu trơ (tro). Tro này đã được xử lý hoặc có thể được sử dụng như một nguồn để
sản xuất vật liệu xây dựng. Hiện nay, phương pháp đốt bùn đang dần xác định về việc
thu hồi năng lượng từ bùn dưới dạng nhiệt hoặc điện.
3.3.

Khí hóa

Khí hóa liên quan đến sự phân hủy của bùn khô trong tro và khí dễ cháy ở nhiệt
độ thường khoảng 10000C trong một bầu không khí với hàm lượng oxy giảm. Các sản
phẩm của quá trình này bao gồm nhiệt (sử dụng để tạo ra năng lượng và quá trình
nhiệt) và khí tổng hợp. Thành phần hóa học của sản phẩm cuối cùng và hàm lượng
năng lượng bị ảnh hưởng bởi các tác nhân khí hóa (không khí, ôxy, hoặc hơi nước), bộ
khí hóa sử dụng nhiệt độ và áp suất, và đặc điểm nguồn cấp (loại, chất rắn khô, và chất
rắn bay hơi). Ở nhiệt độ cao, tro từ bùn tạo thành xỉ nóng chảy, được dập tắt ở dưới
cùng của khí hóa, tạo thành các hạt xỉ hạt mịn. Khí khô được làm sạch bằng cách loại
bỏ CN, NH3, H2S để tạo ra một khí tổng hợp chất lượng cao. Xỉ đông lạnh là hoàn toàn
trơ và có thể được sử dụng như một thành phần trong hỗn hợp bê tông.
9

Hình. 2. Các chất khí sinh ra trong quá trình khí hóa
3.4.

Nhiệt phân

Nhiệt phân bùn là một phương pháp sáng tạo phát triển để quản lý bùn và năng
lượng, trong đó bùn được được xử lý nhiệt (350 - 500 0C ) dưới áp lực và trong môi
trường thiếu oxy. Trong phương pháp này, bùn được chuyển đổi thành than, tro, các
loại dầu nhiệt phân, hơi nước và các loại khí dễ cháy. Phản ứng nhiệt phân làm thay đổi
cấu trúc phân tử của chất rắn và phát sinh CO 2, do đó làm giảm khối lượng của chất rắn
khoảng 40%.
Những lợi thế lớn từ quá trình khí hóa và nhiệt phân là: (a) phá hủy các hợp chất
hữu cơ, (b) khí tổng hợp có thể được sử dụng làm nguyên liệu hóa chất, sau khi xử lý
thêm, như một nguồn năng lượng, (c) cung cấp nhiệt có thể được chuyển thành hơi
nước và điện, (d) khối lượng khí thải và sự phát thải NO x thấp hơn thiêu đốt, (e)
dioxin/furan thấp và (f) sản xuất phế liệu rắn ổn định cho phép tái chế hơn nữa. Những
nhược điểm chính là: (a) một số quy trình sản xuất than, đòi hỏi phải xử lý thêm, (b)
các vấn đề an toàn, đặc biệt là với oxy tinh khiết, (c) chế biến phức tạp, (d) không có
dữ liệu chi phí hiện tại và (g) dữ liệu hoạt động hạn chế.
3.5.

Quá trình oxy hóa không khí ẩm ướt (WAO)

Quá trình oxy hóa ướt là một quá trình oxy hóa hóa học của bùn (bằng cách bổ
sung O2) ở nhiệt độ cao (150-330 0C) và áp suất cao (6 - 20 MPa). Quá trình oxy hóa

10


các chất hữu cơ của bùn tạo nước, carbon dioxide và các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy

sinh học (axit axetic, axit béo).
Ưu điểm chính của quá trình WAO là: (a) cải thiện khả năng khử nước, (b)
không yêu cầu nhiên liệu và năng lượng thấp, (c) ô nhiễm không khí thấp (không NO x,
SO2, HCl, dioxin, furan, tro bay), (d ) vết chân nhỏ, (e) phù hợp cho bùn với hàm lượng
kim loại, (f) giảm thiểu khí nhà kính (CO 2), (g) chất rắn còn lại là chất chống rửa trôi
và (h) nhu cầu oxy hóa học (COD) và chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (VSS) giảm 70% và
90%, tương ứng, và loại bỏ nitơ hữu cơ cao (70%). Tuy nhiên, hạn chế lớn của quá
trình này là: (a) vốn cao và chi phí bảo trì, (b) không làm giảm tổng chất rắn đáng kể
(7%), (c) sản xuất amoniac cao có thể là một vấn đề với xử lý xuôi dòng và (d) vấn đề
ăn mòn cao đã gây ra một số hoạt động bị đình chỉ.
3.6.

Quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn (SCWO)

Quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn diễn ra ở nhiệt độ và áp suất rất cao (thường
là 25 MPa và 600 0C) là một giải pháp tốt cho sự phân hủy bùn. Trong quá trình này,
carbon và hydro từ thành phần chất hữu cơ và sinh học bị oxy hóa thành CO 2 và H2O,
nitơ, lưu huỳnh và phospho dạng N2, SO42- và PO43- tương ứng; clo hữu cơ được chuyển
đổi thành Cl-, và các kim loại nặng được oxy hóa thành các oxit tương ứng.
Ưu điểm chính của quá trình này là: (a) Giảm lượng cao của các chất rắn dễ bay
hơi (VS) và tổng chất rắn (TS) (60-80%), (b) hoàn thành quá trình oxy hóa các chất
hữu cơ (COD giảm > 99,9%), (c) lượng khí thải thấp (NO x, SO2 nhu cầu làm sạch,
không có HCl, halogen, furan, dioxin, biphenyl poly-clo (PCB)), (d) kết tủa chống rửa
trôi, (e) phù hợp với cặn đầy kim loại, (f) giảm hoàn toàn khí nhà kính, (g) phù hợp để
xử lý chất thải nguy hại, (h) cung cấp thu hồi nhiệt và tự duy trì và (i) nhu cầu nhiên
liệu ít hơn. Tuy nhiên, những hạn chế chủ yếu của quá trình SCWO là: (a) các vấn đề
liên quan đến sự ăn mòn, (b) cần hệ thống an toàn để xử lý O 2 tinh khiết hoặc H2O2 như
oxy hóa, (c) cần buồng phản ứng công nghệ cao, (d) sản xuất amoniac, có thể ảnh
hưởng đến quá trình xử lý chất lỏng, (e) vốn cao và chi phí bảo trì, (f) cần cô đặc rác
thải cấp vào lên tới 5-10%, (g) nguồn cấp dữ liệu bùn nên đồng nhất và các hạt cát tự

11


do và (h) lựa chọn các chất oxy hóa , thời gian phản ứng, nhiệt độ và áp lực cần thí
điểm nghiên cứu quy mô.
3.7.

Xử lý thủy nhiệt

Xử lý thủy nhiệt bao gồm việc làm nóng bùn trong pha nước ở nhiệt độ từ 150
đến 450 0C trong trường hợp không có oxy hoặc oxy hóa khác. Sử dụng oxy hóa trong
xử lý thủy nhiệt, có tác dụng tích cực đối với sự hình thành acid béo dễ bay hơi (VFA).
Đặc biệt, các hợp chất này như nguồn carbon, không chỉ trong việc sản xuất khí sinh
học mà còn trong quá trình khử nitơ và phospho sinh học từ nước thải.
Bảng 2. Công nghệ phục hồi năng lượng.
Công

Chi phí

Năng lượng

Yêu cầu

Giai đoạn

Bình luận

nghệ
Phân hủy

xử lý
Thấp /

phục hồi
Năng lượng (khí

cải tiến
Thủy phân

phát triển
Tất cá các

Giải phóng

yếm khí

trung bình

sinh học)

bùn trước

quy mô

PO43-, NH3

Thiêu đốt

cao

Sản xuất năng

Máy ép cơ

Tất cả các

Phosphorus

lượng và giảm

học, sấy,

quy mô

có thể phục

nhiệt thải
Máy ép cơ

Tất cả các

hồi từ tro
Chỉ áp dụng

Đốt trong

Cao/

chất rắn sinh học
Sản xuất năng

nhà máy

trung bình

lượng, các chất

học, sấy,

quy mô

quy mô nhỏ

Cao

vô cơ
Nhiều sản phẩm,

nhiệt thải
Máy ép cơ

Trong giai

Quá tình

phân và

giảm chất rắn

học, sấy,

đoạn phát

phức tập

khí hóa
Oxy hóa

sinh học
Cải thiện đặc

nhiệt thải
Tối ưu hóa

triển
Tất cả các

tập trung

quy mô

vào máy ép

đốt than
Nhiệt

Vừa phải

không khí

tính khử nước

ẩm ướt
oxy hóa

của bùn
Sản xuất năng

Lò phản

Trong giai

bùn
Quá trình

nước siêu

lượng và chất

ứng và quá

đoạn phát

phức tạp,

tới hạn

rắn sinh học

trình thực

triển

ăn mòn

Khí sinh học,

hiện
quá trình

Kinh

Loại bỏ các

xử lý thủy

cao

vừa phải

12


nhiệt

khử nitrogen,

thực hiện

nghiệm thực

kim loại

tế hạn chế

nặng

giảm chất rắn
sinh học

4. Năng lượng và tài nguyên phục hồi
4.1. Khí sinh học phục hồi bằng cách phân hủy kỵ khí
Khí sinh học được sản xuất trong thời gian phân hủy yếm khí của bùn thải có
chứa 60-70% methane, 30 -40% lượng khí carbon dioxide, và một lượng nhỏ nitơ,
hydro, hydrogen sulfide, và hơi nước.

Phục hồi khí metan được sử dụng để cung cấp năng lượng cơ khí, sản xuất năng
lượng điện và nhiệt sử dụng tại chỗ trong các nhà máy xử lý.

Hình 3. Cách khác nhau của việc sử dụng khí sinh học sau khi tinh chế thích
hợp và xử lý cần thiết
Công nghệ Sonix có khả năng cải thiện việc sản xuất khí gas ( tăng đến 50%) và
đã được áp dụng tại 2 công ty của Đức là Heilscher và Sontronic với kết quả khả quan.
Sự kết hợp lò phản ứng sóng siêu âm (20 kHz) vào sản xuất khí sinh học hiện có
hệ thống làm tăng sản phẩm khí sinh học (lên đến 50%) và thành phần mêtan cao (lên
13


đến 70% CH4 ). Baber báo cáo kết quả của một số hệ thống sóng siêu âm trên (Đức,
Áo, Thụy Sĩ, Ý, Nhật Bản). Ông quan sát thấy tăng 22% khí sinh học và giảm VS, cải

thiện hơn 7% hiệu quả của máy ép bùn.
Nghiên cứu cân bằng năng lượng và khối lượng của bể kỵ khí (1200 m3, 20
ngày SRT, tốc độ dòng chảy 200 m3/ngày và 5% DS) xử lý bùn sonicated 2,5 W/m2 /K,
cho thấy năng lượng được tạo ra nhiều hơn tiêu thụ. Hơn nữa, họ cho rằng thời gian
hoàn vốn điển hình cho một hệ thống siêu âm toàn diện là 2-3 năm.
Khí sinh học là một loại nhiên liệu tuyệt vời với số lượng lớn các ứng dụng
được phát triển cho khí đốt tự nhiên : sản xuất nhiệt và hơi nước, phát điện, sử dụng
như nhiên liệu xe, và sản xuất hóa chất…
Khai thác năng lượng từ chất rắn sinh học cung cấp năng lượng an toàn, giảm lệ
thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, và giảm phát thải khí nhà kính. Thu hồi năng lượng từ
khí sinh học được coi như là một trong những công nghệ chuyển đổi chất thải thành
năng lượng.
4.2. Thu hồi chất dinh dưỡng
Bùn thải có chứa một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng: N và P chúng tồn tại
dưới dạng protein.
Sự phân hủy, hòa tan và chuyển hóa bùn thành amonia và photphat có thể dùng
làm phân bón cho thực vật.
Phospho không phải là nguồn tài nguyên vô tận, mặt khác trong bùn lại giàu
phospho, do đó khai thác phospho từ bùn đang rất được quan tâm.
Trong những năm gần đây, nhiều nỗ lực đã được hướng về phục hồi phốt pho từ
bùn thải thông qua kết tinh, việc này đã được phát triển và thực hiện tại Nhật Bản và
Hà Lan. Calcium phosphate và magiê amoni phosphate (struvite) là sản phẩm cuối
cùng thường được thu hồi từ các quá trình này. Struvite là một phân bón cho cây tuyệt
vời vì tính phóng thích chậm , và nó có thể được áp dụng trực tiếp.

14


Để phục hồi phospho từ bùn thải thông qua kết tinh, nó là cần thực hiện quá
trình hòa tan P để giải phóng phosphate nổi. Liao và các cộng sự báo cáo rằng có tới

76% tổng phospho (TP) có thể sẽ được giải phóng bằng cách gia nhiệt MW trong 5
phút. Tế bào vi khuẩn và các hợp chất hữu cơ khó phân hủy có thể bị phân hủy trong
quá trình tiếp xúc với MW nhiệt, mà cuối cùng là giải phóng polyphosphate lưu trữ và
phospho bị dính trong vật liệu polyme ngoại bào vào trong dung dịch. Amoniac cũng
được giải phóng với phosphate . Liao và các cộng sự sử dụng một quá trình oxy hóa
bậc cao (AOP) kết hợp với MW (H2O2 + MW). Họ báo cáo rằng hơn 84% tổng phốt
pho được giải tại 1700 C (thời gian phản ứng 5phút ) với 50 ml / L H2O2 (30% khối
lượng) . Wong và cộng sự nhận thấy rằng sự kết hợp của H2O2 và thủy phân axit dẫn
lên đến 61% của tổng số phospho và 36% của tổng số Kjeldahl nitơ (TKN) giải phóng
vào dung dịch ở 1000 C và 1200 C (phản ứng 5phút). Tương ứng Polyphosphat hình
thành trong xử lí MW có thể dễ dàng bị phá vỡ do sự thủy phân axit vào orthophosphate . Tương tự như vậy, các nghiên cứu khác cũng báo cáo rằng một lượng
phospho đáng kể (lên đến 95,5%) và amoniac (lên đến 53%) hòa tan có thể đạt được
bằng cách sử dụng sự kết hợp khác nhau của các phương pháp điều trị nhiệt hóa học.
Các kỹ thuật thương mại mới nổi phục hồi phốt pho từ bùn thải bao gồm
KREPO, Aqua-Reci, Kemicond, Biocon, SEPHOS và SUSAN chủ yếu dựa trên điều
trị vật lý-hóa học và nhiệt để hòa tan phospho và sau đó phục hồi bằng kết tủa.
Phospho có thể được phục hồi từ bùn như sắt phosphate, calcium phosphate, axit
photphoric và struvite.
Kết luận chung: tái sinh phospho từ bùn thải gặp nhiều khó khăn do tốn nhiều
chi phí, mô hình chỉ áp dụng trong thí nghiệm.
4.3. Thu hồi kim loại nặng
Kim loại nặng như Zn, Cu, Ni, Cd, Pb, Hg và Cr trong bùn thải có thể làm ô
nhiễm nước ngầm, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động vật đất. Vì vậy, cần xử
lí chúng trước khi thải ra . Thông thường, các cặn bùn chứa kim loại được xử lý bằng
cách trích li các ion kim loại, hoặc ổn định các kim loại ở thể rắn.
15


Phương pháp xử lí nhiệt sử dụng MW đã được áp dụng rộng rãi cho việc khắc
phục hậu quả của chất thải.

Không có chất ô nhiễm thứ cấp được sản sinh khi áp dụng phương pháp
ultrasonication kết hợp lọc acid. Quá trình này có hiệu quả tách kim loại tốt hơn, giá
thành thấp, không gây ô nhiễm.
4.4. Sản xuất nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu rắn, lỏng, khí mà chủ yếu được sản xuất từ
sinh khối. Nhiên liệu sinh học được chú ý trên toàn thế giới bởi vì tiềm năng thay thế
nhiên liệu xăng dầu không tái tạo trong tương lai. Nghiên cứu mới tập trung vào tái tạo
ethanol sinh học, nhiên liệu sinh học, khí tổng hợp, hydro sinh học, dầu sinh học….từ
sinh khối
Nhiên liệu sinh học được sản xuất từ các nguồn như ngô, đậu nành, hạt lanh, hạt
cải dầu, mía đường, dầu cọ, củ cải đường, bùn nước thải, thức ăn thừa, bộ phận động
vật, và gạo. Sử dụng bùn thải là chất nền cho sản xuất nhiên liệu sinh học có một số ưu
điểm so với việc sử dụng các nguồn sinh khối khác. Vì nó là chất thải sẵn có nên tiết
kiệm được chi phí cũng như giải quyết vấn đề môi trường cho con người.
4.4.1. Khí hydro
Hydro là một năng lượng thay thế đầy hứa hẹn cho nhiên liệu hóa thạch. Đó là
nhiên liệu thân thiện môi trường. Hydro có năng lượng cao (122 kJ/g) .
Cao hơn 2,75 lần so với nhiên liệu hydrocarbon. Hydro có thể được sản xuất từ quá
trình hóa học và sinh học:


Phương pháp xử lí nhiệt hóa học bùn thải ướt bao gồm cả sấy khô, nhiệt

phân và khí hóa.


Phương pháp quang hợp và lên men

Sản lượng hydro cao hơn 82% đã được quan sát cho bùn được xử lý trước so với
bùn không tiền xử lí. Wang và cộng sự cho biết bùn được xử lý trước với tia UV ở

25W trong 15 phút thì hydro tích lũy 138,8 ml / g TS.
16


Hiệu quả của sóng siêu âm trong sản xuất hydro sử dụng phương pháp
phân hủy kỵ khí bùn được điều tra bởi Elbeshbishy và cộng sự. Họ quan sát thấy một
sự gia tăng 120% thể tích hydro sản xuất. công suất tối ưu của 130 W / L và thời gian
là 10 giây.
Wu và Chang

sử dụng một loại vật liệu cao phân tử tổng hợp bao gồm

methacrylate, polymethyl, collagen và kích hoạt bẫy sinh khối carbon để sản xuất 50%
sản lượng H2. Theo Lin và Lay , tỷ lệ C / N =47 là điều kiện sản xuất H2 tối ưu dựa trên
khả năng vi khuẩn chuyển đổi sucrose thành H2. Tỷ lệ sản xuất H2 tăng khi nhiệt độ
tăng 33-390C
4.4.2. Khí tổng hợp (H2 + CO)
Khí tổng hợp, một hỗn hợp của cacbon monoxit và khí hydro, có thể được sử
dụng như là một thay thế sạch cho nhiên liệu hóa thạch trong sản xuất điện hoặc để sản
xuất nhiên liệu lỏng như dầu diesel tổng hợp, dimethyl ether và methanol
Sản xuất khí tổng hợp gồm hai bước. Trong bước đầu tiên, nhiệt phân bùn thải ở
6000C trong điều kiện thiếu oxy, tạo ra than carbon. Trong bước thứ hai, than được khí
hóa có mặt khí oxy hoặc không khí và sản xuất ra khí tổng hợp.
4.4.3. Dầu sinh học
Dầu Sinh học, thành phần là n-ankan và 1-anken, các hợp chất thơm (từ dãy
benzen đến PAH, các hợp chất nitrogen, chuỗi axit béo dài cacboxylic, xeton, este,
monoterpene và steroid), được tinh chế thành nhiên liệu hydrocarbon chất lượng cao.
Nó có một số lợi thế về vận chuyển, lưu trữ và đốt cháy và tính linh hoạt trong thương
mại. Hơn nữa, chúng kiểm soát giá trị thị trường lớn hơn các loại dầu thô.
Bùn nhiệt phân nung ở nhiệt độ trung bình khoảng 425-5750C (tốc độ gia nhiệt

100 0C/min) năng suất sản xuất dầu sinh học khoảng 30 -40% trọng lượng bùn thải
Thông thường, hóa lỏng bùn luôn được thực hiện trong một lò điện hoặc khí.
Tuy nhiên, rất nhiều các loại dầu thu được ở nhiệt độ nhiệt phân cao (trên 7000C) có
chứa nồng độ cao của PAH, được biết là gây ung thư hay gây đột biến và dẫn đến ô
nhiễm môi trường. Do đó, nhiệt phân MW ra đời, cho phép người sử dụng ở nhiệt độ
17


cao và PAH là tối thiểu, được xem xét việc một thay thế có thể phục hồi dầu sinh học
từ bùn thải. Các loại dầu nhiệt phân sản xuất có giá trị năng lượng cao và một tỷ lệ thấp
của các hợp chất đe dọa môi trường (như PAH).
Bảng 3. Thu hồi dầu sinh học từ bùn thải
Dạng bùn

Điều kiện xử lí

Dầu sinh học (%)

Giá trị năng lượng

Bùn sơ cấp (98%

Điện, theo mẻ,

42

37

VS)

5000C, 20 phút

Bùn thải hoạt tính

Điện, theo mẻ,

31

37

(69% VS)

5000C, 20 phút

Bùn phân hủy kị khí

Điện, theo mẻ,

26

37

(59% VS)

5000C, 20 phút
24.3

30.6

37

30

Bùn phân hủy kị khí Điện, liên tục,5500C
(38.3% VS)
Bùn thải

Điện, theo mẻ,
5000C, 30 phút

Methanol Sinh học cũng đóng một vai trò quan trọng như một khí nhiên liệu
tổng hợp trong tương lai. Những lợi thế quan trọng của methanol làm nhiên liệu là có
năng lượng cao hơn khí nén tự nhiên hoặc khí hóa lỏng cùng thể tích, và có thể thay
thế cho năng lượng hiện nay. Cuối cùng, sử dụng methanol có thể giảm lượng khí thải
ô tô và không gây kích nổ, vì chỉ số octan cao. Bùn thải có chứa một phần tương đối
cao của các chất hữu cơ giàu cacbon-thành phần chính của methanol. methanol, hydro,
có thể thu được từ nước bùn ướt trong suốt quá trình khí hóa. Ptasinski và cộng sự đã
nghiên cứu phương pháp khí hóa bùn để sản xuất methanol. Họ quan sát thấy rằng mức
độ chuyển đổi tổng thể hiện tại của cacbon trong bùn vào methanol tương đương với
57%. Quá trình methanol từ bùn phụ thuộc vào các chất rắn khô trong bùn rời khỏi
18


máy sấy nhiệt, điều kiện tối ưu là một lượng chất rắn khô 80% khối lượng và nhiệt độ
khí hóa 10000C.
4.4.4. Dầu diesel sinh học
Dầu diesel sinh học giúp hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch và lợi ích môi
trường (giảm mưa axit và các khí thải CO2 , SOx và hydrocacbon chưa cháy hết trong
quá trình đốt cháy , dễ phân hủy sinh học , ít độc hại hơn , an toàn hơn cho việc lưu trữ
và xử lý ) làm tăng tầm quan trọng của nhiên liệu sinh học.

Dầu diesel sinh học là este của axit béo alkyl đơn giản có thể được sản xuất từ
các nguồn lipid khác nhau bằng cách phản ứng chuyển vị este với rượu xúc tác axit ,
enzyme ... bùn thải đô thị trên thế giới có sẵn nguyên liệu lipid để sản xuất dầu diesel
sinh học. Những chất béo giàu năng lượng bao gồm các phospholipid, monoglycerides,
diglycerides , triglycerid và acid béo tự do bao gồm trong các loại dầu và chất béo
Để tăng cường sản xuất dầu diesel sinh học, các nhà khai thác sử dụng nước
thải và lựa chọn chủng vi sinh vật có khả năng sản xuất dầu.
Theo Kargbo,Siddiquee và Rohani sản xuất dầu diesel sinh học từ bùn thải
đang đối mặt với những thách thức sắp tới sau:
(i)

Quá trình tiền xử lí bùn: bùn ban đầu phải được khử nước và làm khô có

thể ảnh hưởng đáng kể quá trình khai thác lipid và ảnh hưởng tới năng suất và chi phí
sản xuất dầu diesel sinh học. Khai thác lipid từ bùn khô là khả thi và rút hết chân
không có thể là một lựa chọn tốt.
(ii)

Kkhai thác hiệu quả lipid: lựa chọn dung môi, cặn tỷ lệ dung môi, thời

gian khai thác, nhiệt độ và phục hồi dung môi là một trong những yếu tố ảnh hưởng
đến việc khai thác hiệu quả và chi phí lipid. Tối ưu hóa các yếu tố này là cần thiết để
khai thác lipid hiệu quả.
(iii)

Sản xuất hiệu quả nhiên liệu sinh học: Việc sản xuất tối ưu diesel sinh

học có những thách thức lớn. Đầu tiên, khai thác và chuyển vị este của chất béo có
chứa các axit béo. Thứ nhì, đầy đủ phản ứng (hoàn thành 98%) và nhiên liệu dete19

rioration (giá trị acid) tiếp tục là những thách thức sản xuất dầu diesel sinh học. Thứ
ba, lựa chọn cẩn thận của các chất xúc tác cho phù hợp.
(iv) Duy trì chất lượng sản phẩm: Có một điều kiện tiên quyết để chọn và đánh
giá hiệu quả của quá trình chuyển vị este để xử lí hóa chất dược phẩm (chất gây ô
nhiễm mới nổi) và nồng độ cao các axit béo tự do (FFA) (mà có thể dẫn đến vấn đề
như tạo ra xà phòng và khó khăn trong việc tách sản phẩm) trong bùn để sản xuất dầu
diesel sinh học chất lượng tốt nhất.
(v)

Các khía cạnh kinh tế của sản xuất dầu diesel sinh học: Chi phí sản xuất

đã cản trở sự phát triển của nó và làm cho nó kém cạnh tranh so với các dầu diesel. Chi
phí nguyên liệu chiếm tới 80% tổng chi phí sản xuất dầu diesel sinh học . Sản xuất dầu
diesel sinh học sử dụng bùn làm nguyên liệu có thể làm giảm chi phí đáng kể. Khai
thác lipid và sản xuất dầu sinh học từ bùn thải có liên quan đến việc sử dụng các dung
môi hữu cơ và hơn 99% của dung môi có thể thu hồi.

Hình. 4. Sơ đồ sản xuất dầu diesel sinh học từ bùn thải
20


4.5. Vật liệu xây dựng
Tái sử dụng bùn thải để làm vật liệu xây dựng có thể làm giảm các vấn đề xử
lý chất thải, thay thế cho các nguồn tài nguyên không tái tạo. Cách tiếp cận này sẽ cung
cấp một tiềm năng lớn cho việc sử dụng chất thải. Bùn thải có chứa carbon hữu cơ có
chứa phức hợp và các hợp chất vô cơ, đó chính là nguồn nguyên liệu có giá trị. Bùn
khô hoặc tro lò đốt rác được sử dụng như một nguyên liệu chính trong sản xuất vật liệu
xây dựng. Khi trộn đất sét, tro chất rắn sinh học có thể được sử dụng để làm gạch
tương tự như gạch thông thường có tính chất vật lý theo tiêu chuẩn xây dựng. Sản xuất

xi măng Portland từ bùn thải là một cách khác để sử dụng các hợp chất vô cơ và hữu cơ
có giá trị trong bùn
4.6. Sản xuất điện từ bùn bằng nhiên liệu tế bào VSV
Điện sản xuất từ bùn bằng sử dụng nhiên liệu tế bào VSV (MFC) đã đươc xem
xét là cách tái sử dụng bùn có lợi. Một hỗn hợp các vi khuẩn phổ biến có thể sử dụng
trong MFC để sản xuất điện với việc đạt được sự phân hủy sinh học của chất thải hữu
cơ. Nhiều loài vi khuẩn khác nhau bao gồm cả Escherichia, Shewanella, Clotridum, và
Desulfovibrio đã được báo cáo là giảm ion kim loại nặng (vd mangan, sắt, uranium,và
cupric) trong quá trình oxy hóa có sẵn chất nền cacbon bởi cơ chế oxy hóa khử. Phản
ứng điển hình sau đây sử dụng acetate làm một ví dụ về chất nền.
Anot: CH3COO- + 2H2O vsv→ 2CO2 + 7H+ + 8eCatot: O2 + 4e- + 4H+ → 2H2O
Toàn bộ phản ứng phân hủy chất nền hữu cơ tạo ra CO 2 và nước đồng thời sản
xuất ra điện. Dựa vào cặp phản ứng điện phân trên, phản ứng sinh học MFC có thể tạo
ra điện từ electron đi từ anot sang catot bên ngoài mạch.
Điện thế của nhiên liệu sinh học tế bào bình thường khoảng vài trăm mV. Mật
độ điện năng khoảng 50-100W/m 3 phản ứng đã được báo cáo. Hiệu suất của MFC phụ
thuộc vào những quá trình trên và hệ thống tham số như pH, nhiệt độ, loại chất nền,
lượng chất nền hòa tan vào bùn, loại vi khuẩn, loại điện phân, điện trở trong…
4.7. Nhựa sinh học
21


Polyhydroxyalkanoates (PHA) là polyester của acid hydroxyalkan và nổi tiếng
về phân hủy sinh học do thân thiện với môi trường. PHA sản xuất trong tự nhiên bằng
quá trình lên men của vi khuẩn của đường hay lipit. PHA trong VSV, đặc biệt trong vi
khuẩn, có nhiều cacbon và năng lượng dự trữ, nhiều VSV có khả năng tích lũy PHA.
Tuy nhiên tính ứng dụng rộng rãi đã bị hạn chế do giá thành sản xuất cao. PHA sản
xuất bởi bùn hoạt tính có đặc điểm: (1) sử dụng bùn hoạt tính, chất thải hữu cơ có thể
phục hồi và tái sử dụng như phân hủy nhựa sinh học. (2)giá thành của việc sản xuất
PHA có thể giảm bằng cách sử dụng bùn thải làm nguyên liệu bởi bùn thải thì sẵn có,

nhiều, dễ kiếm và (3) PHA đó thu được thì không tinh khiết do sử dụng bùn hoạt tính
thay vì bùn tinh khiết.
VSV trong bùn hoạt tính có khả năng tích lũy PHA khác nhau từ 0.3-22.7mg
polymer/g bùn. Takabatake báo cáo khả năng tích lũy PHA của bùn là 20-30% cho bùn
hiếu khí tuyệt đối, 17-57% cho bùn thiếu khí và 33-50% cho bùn kị khí. PHA trung
bình sau khi ủ là 18.6%, nhỏ nhất là 6.2%, cao nhất là 29.5%. Họ báo cáo rằng bùn
hoạt tính trong quá trình thông thường có khả năng tích lũy PHA cao hơn so vs quá
trình hiếu khí. Nhiệt độ điều khiển việc sản xuất và lưu trữ PHA từ bùn hoạt tính. PHA
tăng cùng với việc giảm nhiệt độ.
PHAs thì hấp dẫn với bao bì được sản xuất để dùng một lần (VD: dụng cụ, tã,
mĩ phẩm, chai, tách…) do chúng phân hủy sinh học. Trong y học, PHA có thể sử dụng
chức năng hóa các hạt để chuẩn đoán bệnh và ứng dụng điều trị, sửa và tái sinh mô
mềm mô cứng, ống dẫn và mối nối cho điều trị thần kinh, hệ thống thuốc, thiết bị cho
mối nối và vết thương băng, ống đỡ tim mạch, van tim.
Hiện tại giá thành sản xuất VSV PHA khoảng US$4-6/kg, cao gần gấp 10 lần
nhựa dầu khí.
4.8. Hấp thụ sinh học
Việc sử dụng các chất hấp thụ sinh học để loại bỏ kim loại nặng trong nước thải
đã nổi lên như một phương pháp sinh thái thân thiện, hiệu quả và chi phí thấp. Chất
thải bùn hoạt tính được xem như một chất hấp thụ sinh học tốt cho việc loại bỏ các ion
kim loại nặng từ nước thải công nghiệp. Bùn thải có thể được chuyển đổi thành than
22


hoạt tính sử dụng quá trình nhiệt phân trong điều kiện kiểm soát hoặc với một số hóa
chất xử lý. Chuyển đổi này có thể giảm bớt số lượng bùn và tạo ra một vật liệu hấp phụ
có giá trị chi phí thấp hơn so với than hoạt tính thương mại. Sử dụng MW xử lý bùn
hấp phụ thuốc nhuộm có tính khả thi.
Thông thường, vật liệu hấp phụ từ bùn thải đã được sản xuất bằng cách kích
hoạt hóa học tẩm H2SO4 rồi nhiệt phân. Bùn thải ban đầu được lò sấy khô ở 105 0C và

sau đó kích hoạt hóa học bằng cách ngâm với H 2SO4. Kết quả là bùn sau đó được nhiệt
phân dưới nitơ trơ, và sau đó rửa sạch và pha loãng với HCl (10% về khối lượng). Các
hạt vật liệu hấp phụ được nghiền thành bột để kích thước hạt được phù hợp hơn với độ
xốp và diện tích bề mặt lớn hơn.
Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ sinh học phụ thuộc vào một số yếu tố là
nhiệt độ nhiệt phân, thời gian, và các chất hóa học cụ thể của các tiền chất bùn.
4.9. Thuốc trừ sâu sinh học
Bùn thải là một nguồn có giá trị về cacbon và chất dinh dưỡng như nitơ và phốt
pho. Đối với một số phương pháp sinh học, nó có thể thêm giá trị cho bùn bằng cách
tạo ra một số sản phẩm trao đổi chất có tiềm năng sinh học diệt côn trùng. Đến nay, vi
khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) là thuốc trừ sâu sinh học rất hiệu quả được sử dụng
rộng rãi trong nông học, lâm nghiệp và y tế công cộng. Phương pháp sản xuất thuốc trừ
sâu sinh học bao gồm các giai đoạn sau đây: lên men bùn thu hồi sản phẩm / thu
hoạch hoàn thành sản phẩm. Yếu tố pH, oxy hòa tan (DO), tạo bọt, nồng độ chất rắn
và nguồn bệnh, loại bùn có thể ảnh hưởng đến quá trình sản xuất thuốc trừ sâu sinh
học.
4.10. Các nguồn lực khác
4.10.1. Protein
Bùn thải có thể được sử dụng như là nguồn protein, vì thành phần chính của nó
là protein và carbohydrate. Protein đã được ước tính chiếm khoảng 50% trọng lượng
khô của tế bào vi khuẩn. Việc thu hồi protein tối đa 80,5% đã đạt được ở một pH tối ưu
3.3. Họ thông báo rằng các thành phần dinh dưỡng của protein phục hồi được so sánh
23


với các thức ăn protein thương mại. Trong tất cả các chất kết tủa được sử dụng, amoni
sunfat (40%) đã được quan sát hiệu quả nhất, cung cấp một phục hồi protein tối đa
91%. Các sản phẩm thu hồi bao gồm tất cả các axit amin cần thiết, có thể bổ sung vào
thức ăn gia súc. Loại bỏ độc của bùn như là khử trùng, loại bỏ các kim loại nặng và các
chất độc hại khác là cần thiết trước khi sử dụng hiệu quả của bùn để sản xuất thức ăn

chăn nuôi. Tuy nhiên không phải là một con đường phổ biến.
4.10.2 Enzyme
Việc khai thác các enzyme có ý nghĩa chủ yếu là do: sự phục hồi của một sản
phẩm có giá trị từ bùn hoạt tính, và thứ hai là những enzyme có thể được sử dụng để
thúc đẩy phân hủy sinh học bùn, khí sinh học trong quá trình phân hủy yếm khí… Sử
dụng sóng siêu âm hỗ trợ phương pháp khai thác để phục hồi các enzym thủy phân
(protease và lipase) từ WAS. Các enzym sinh ra bởi các vi sinh vật trong bùn hoạt tính
chịu trách nhiệm cho sự suy giảm chất hữu cơ.
Enzyme được công nhận để thực hiện vô số phản ứng hóa học và trong thương
mại được sử dụng trong các chất tẩy rửa, thực phẩm, dược phẩm quan trọng, chi phí
sản xuất các enzym này là điều cần quan tâm.
4.10.3. Phân bón sinh học
Phân bón chứa các nguyên tố vi lượng axit amin (AACTE) được công nhận là
một phân bón thân thiện môi trường cho bông, hoa quả và cây công nghiệp khác tại
Trung Quốc, tuy nhiên, sản xuất bị hạn chế bởi nguồn protein hạn chế như tóc, móng,
sừng, và da động vật. Các vi khuẩn protein trong bùn thải đã được tách ra để tạo ra
phân bón AACTE sử dụng một số phương pháp hóa học. Điều kiện thủy phân tối ưu để
tách protein từ bùn thải là pH 0,5, nhiệt độ thủy phân là 121 oC và thời gian phản ứng là
5h, trong khi đó quá trình thủy phân protein thành các axit amin thì nhiệt độ thủy phân
là 120oC, thời gian phản ứng là 10h và tỷ lệ 6 mol / l dung dịch HCl (ml) để làm khô
8g bùn. Phân bón AACTE sản xuất đã được xem xét trong thỏa thuận của tiêu chuẩn
Trung Quốc cho Amino axit trên phân bón lá.
4.10.4. Acid dễ bay hơi
24