Công nghệ tiên tiến thu hồi phân bón Struvite chất lượng cao từ nước thải chăn nuôi lợn

Nước thải chăn nuôi lợn là nguồn thải có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là các nguồn nước mặt. Tuy nhiên, từ góc độ kinh tế tuần hoàn, nước thải chăn nuôi lợn tại là nguồn tài nguyên có giá trị, cung cấp các chất dinh dưỡng NPK, có thể thay thế một phần cho các mỏ tự nhiên đang dần cạn kiệt.

Mô hình công nghệ FBHC thu hồi ni tơ, phốt pho, trong nước thải nuôi lợn quy mô phòng thí nghiệm.
Mô hình công nghệ FBHC thu hồi ni tơ, phốt pho, trong nước thải nuôi lợn quy mô phòng thí nghiệm.

Xu hướng của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, có sự chuyển dịch mạnh mẽ phương thức chăn nuôi lợn nhỏ lẻ quy mô hộ gia đình, nằm xen lẫn với khu dân cư sang chăn nuôi lợn tập trung ở quy mô trang trại (công nghiệp hay hộ gia đình), khối lượng chất thải phát sinh hằng ngày rất lớn, đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, trở thành điểm nóng về môi trường gây bức xúc trong dư luận xã hội.

Để giải quyết bài toán ô nhiễm môi trường của các trang trại nuôi lợn, giải pháp công nghệ khí sinh học (biogas) đã được áp dụng phổ biến để xử lý chất thải chăn nuôi lợn. Công trình hầm biogas có thể được xây bằng gạch, composite đúc sẵn hoặc làm bằng bạt chống thấm. Một số trang trại có dùng thiết bị tách ép phân để thu hồi chất thải rắn, trước khi đưa nước thải vào hầm biogas.

Tuy nhiên, một hạn chế lớn nhất của công nghệ khí sinh học là chỉ xử lý được các thành phần hữu cơ thông qua cơ chế phân hủy kỵ khí của vi sinh vật để thu hồi khí CH4 phục vụ cho các mục đích đun nấu, phát điện hoặc thắp sáng. Toàn bộ các chất dinh dưỡng NPK hầu như không xử lý được, đây chính là thủ phạm gây ra tình trạng phú dưỡng, ô nhiễm các nguồn nước mặt, nước dưới đất và không khí.

Nước thải chăn nuôi lợn là hỗn hợp chứa 03 thành phần chính bao gồm: chất thải rắn, nước thải, các khí thải. Trung bình mỗi con lợn thải ra khoảng 20-25 lít/ngày nước thải và khoảng từ 0,5-3,0 kg phân/ngày, tùy thuộc vào độ tuổi, chế độ ăn và khẩu phần ăn của lợn. Như vậy, nước thải chiếm tỷ lệ lớn nhất, gồm hỗn hợp của nước tiểu, nước rửa chuồng trại, nước tắm cho lợn, nước uống bị rơi vãi và có chứa một phần hoặc toàn bộ lượng phân lợn thải ra.

Thành phần của nước thải đa dạng, bao gồm các chất rắn lơ lửng, hữu cơ và vô cơ hòa tan, nhất là nitơ, phốt pho, kali. Nước thải nuôi lợn chứa nhiều vi sinh vật và các yếu tố sinh học gây bệnh. Nồng độ chất các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như thành phần phân, nước tiểu, lượng thức ăn bị rơi vãi hoặc dư thừa, lượng kháng sinh sử dụng, hệ thống chuồng trại, việc thu gom và xử lý nước thải...

Theo các kết quả phân tích, trong nước thải chăn nuôi lợn chứa nồng độ rất cao các chất dinh dưỡng, như phốt pho, kali và nitơ.

Trên thế giới có nhiều phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn để loại bỏ NPK, như nitrat hóa và khử nitơ sinh học, kết tủa ion kim loại, hấp phụ, tách khí NH3 và kết tủa, chuyển đổi điện hóa, trao đổi ion và điện phân vi sinh. Nhưng nhược điểm của các phương pháp này là hiệu quả thấp, tiêu tốn nhiều năng lượng, không khả thi về mặt kinh tế, đặc biệt tính ứng dụng vào thực tiễn còn hạn chế. Hiện nay, công nghệ kết tinh tầng sôi (Fludized Bed Crytallization - FBC) để thu hồi hạt Struvite (MgNH4PO4) trong quá trình xử lý nước thải chăn nuôi lợn là một công nghệ mới, hứa hẹn nhiều triển vọng với các ưu điểm như hiệu quả xử lý cao, chi phí đầu tư thấp, dễ vận hành và hoàn toàn có thể phát triển ở quy mô công nghiệp.

Công nghệ FBC với cột phản ứng tầng sôi tạo hạt không đồng nhất, sử dụng hạt mầm như SiO2, Al2O3... để tạo môi trường bám dính và phát triển của các chất phản ứng, nên sản phẩm Struvite thu hồi thường có độ tinh khiết thấp, độ ẩm cao (chất lượng thấp) và việc tái sử dụng vào thực tế bị hạn chế. Đồng thời, nhược điểm lớn nữa của công nghệ FBC là tạo ra lượng bùn thải lớn, tốn chi phí xử lý bùn thải.

Để giải quyết triệt để các thách thức về môi trường đặt ra của ngành chăn nuôi lợn Việt Nam hiện nay, những năm qua, Nhóm Nghiên cứu mạnh cấp Đại học Quốc gia Hà Nội “Thu hồi tài nguyên và tái tạo năng lượng bền vững” của Viện Tài nguyên và Môi trường đã tập trung vào nghiên cứu phát triển và hoàn thiện công nghệ kết tinh tạo hạt đồng nhất tầng sôi (Fluidized Bed Homogeneous Crystallization - FBHC), nhằm khắc phục những hạn chế và nhược điểm của công nghệ FBC. FBHC được đánh giá là công nghệ tiên tiến, vượt trội hơn so với công nghệ FBC và các phương pháp kết tủa thông thường, nhờ việc sử dụng hóa chất liều lượng thấp, tinh thể hạt Struvite (MgNH4PO4) có độ tinh khiết cao và hàm lượng nước thấp (dưới 5%), chuyển hóa hoàn toàn bùn thải thành dạng rắn, vận hành dễ dàng, không cần xây dựng hệ thống bể xử lý, cần ít diện tích để lắp đặt hệ thống thiết bị.

Từ các module thiết bị thiết kế trong điều kiện phòng thí nghiệm tại Tầng 3 Tòa nhà HT1 của Đại học Quốc gia Hà Nội tại cơ sở Hòa Lạc, đến nay Nhóm Nghiên cứu mạnh đã hoàn thiện và làm chủ công nghệ FBHC ứng dụng vào xử lý nước thải chăn nuôi lợn của các trang trại tập trung để thu hồi NPK làm phân bón khoáng nhả chậm (Struvite) với chất lượng cao.

Trong khuôn khổ nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp Thành phố Hà Nội “Nghiên cứu công nghệ thu hồi nitơ và phốt pho trong nước thải trang trại chăn nuôi lợn bằng kỹ thuật tạo hạt struvite tầng sôi để sản xuất phân hữu cơ”, do Tiến sĩ Lê Văn Giang làm chủ nhiệm, thực hiện từ 2023-2025, Nhóm Nghiên cứu mạnh đã thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành hệ thống thiết bị ứng dụng công nghệ FBHC, có công suất 5 m3/ngày đêm cho một trang trại chăn nuôi lợn của hộ gia đình tại Thị xã Sơn Tây với quy mô nuôi 300 con lợn thịt. Kết quả vận hành thử nghiệm hệ thống thiết bị xử lý cho kết quả tốt.

Đến nay, Nhóm Nghiên cứu mạnh “Thu hồi tài nguyên và tái tạo năng lượng” bền vững của Viện Tài nguyên và Môi trường đã tính toán hiệu quả kinh tế - kỹ thuật - môi trường của công nghệ FBHC và thiết kế hệ thống thiết bị có công suất lớn để sẵn sàng chuyển giao cho các trang trại chăn nuôi lợn có quy mô từ hàng nghìn đến vài chục nghìn đầu lợn. Công nghệ FBHC do Nhóm Nghiên cứu mạnh phát triển và hoàn thiện đã cung cấp giải pháp công nghệ tiên tiến, hiện đại và hoàn toàn khả thi để giải quyết toàn diện bài toán ô nhiễm môi trường do nước thải từ các trang trại chăn nuôi lợn tập trung từ quy mô hộ gia đình (vài trăm đầu lợn) đến quy mô công nghiệp (vài chục nghìn đầu lợn) theo hướng kinh tế tuần hoàn, góp phần thúc đẩy ngành chăn nuôi lợn bền vững và nâng cao sức cạnh tranh của các sản phẩm từ thịt lợn trong bối cảnh Việt Nam đang nỗ lực thực hiện mạnh mẽ các cam kết quốc tế về chống biến đổi khí hậu (Hiệp định Paris) và giảm phát thải khí nhà kính (COP26).

trang.jpg
Sơ đồ tổng quan công nghệ FHBC thu hồi NPK trong nước thải chăn nuôi lợn và tái sử dụng làm phân bón khoảng nhả chậm.

Kết quả nghiên cứu này là một trong những thành quả đầu tư có trọng tâm, trọng điểm của Đại học Quốc gia theo hướng vươn cao cho các Nhóm Nghiên cứu mạnh, đầu tư phát triển các phòng thí nghiệm trọng điểm để thực hiện sứ mệnh R&D, hoàn thiện các sản phẩm khoa học và công nghệ sẵn sàng chuyển giao cho người dân và doanh nghiệp, nhằm góp phần triển khai tích cực, hiệu quả và sớm đưa Nghị quyết số 5Kết quả nghiên cứu này là một trong những thành quả đầu tư có trọng tâm, trọng điểm của Đại học Quốc gia theo hướng vun cao cho các Nhóm Nghiên cứu mạnh, đầu tư phát triển các phòng thí nghiệm trọng điểm để thực hiện sứ mệnh R&D, hoàn thiện các sản phẩm khoa học và công nghệ sẵn sàng chuyển giao cho người dân và doanh nghiệp, nhằm góp phần triển khai tích cực, hiệu quả và sớm đưa Nghị quyết số 57-NQ/TW ngày 22/12/2024 của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia vào cuộc sống.

Ngoài ra, Nhóm Nghiên cứu mạnh đang nghiên cứu ứng dụng công nghệ FBHC vào xử lý nhiều loại nước thải công nghiệp khác nhau (công nghiệp xi mạ, công nghiệp sản xuất gang thép…) để thu hồi và các kim loại có giá trị (Al, Ni, B, Fe, F, Zn, Cu) hoặc các loại nước thải chứa axít vô cơ như axít phốt pho và axít boric.

Có thể bạn quan tâm

Bên lề Đại hội, các đại biểu tham quan gian hàng của Công ty cổ phần Khoa học công nghệ Việt Nam (Busadco).

Doanh nghiệp khoa học-công nghệ: Củng cố nội lực để bứt phá

Trong bối cảnh đất nước bước vào kỷ nguyên kinh tế tri thức, với những đột phá mạnh mẽ về trí tuệ nhân tạo, chuyển đổi số và chuyển đổi xanh, cộng đồng doanh nghiệp khoa học-công nghệ đang đứng trước yêu cầu phải đổi mới tư duy, tái cấu trúc nguồn lực và đầu tư chiều sâu để tạo ra năng lực cạnh tranh mới.

[Video] Việt Nam tiên phong xây dựng khung pháp lý cho trí tuệ nhân tạo

[Video] Việt Nam tiên phong xây dựng khung pháp lý cho trí tuệ nhân tạo

Dự thảo Luật Trí tuệ nhân tạo không chỉ là khung pháp lý cho một công nghệ mới mà là bước đi chiến lược giúp Việt Nam chủ động nắm bắt cơ hội của kỷ nguyên số. Khi được ban hành, luật sẽ tạo nền tảng để AI phát triển an toàn nhân văn và hiệu quả, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia và thúc đẩy đổi mới sáng tạo.

Các diễn giả trao đổi tại Diễn đàn. (Ảnh: Ủy ban Nhà nước về người Việt Nam ở nước ngoài)

Thúc đẩy hợp tác khoa học-công nghệ, kinh tế xanh và chuyển đổi số vì tương lai bền vững

Diễn đàn Tây Australia -Việt Nam “Tăng cường hợp tác khoa học và công nghệ vì tương lai bền vững” là cơ hội để lãnh đạo, chuyên gia, doanh nghiệp Việt Nam và Australia chia sẻ tầm nhìn, tăng cường hiểu biết và thúc đẩy hợp tác trong các lĩnh vực khoa học-công nghệ, kinh tế xanh, năng lượng tái tạo và chuyển đổi số.

Đại biểu tham dự hội thảo.

Vĩnh Long: Phối hợp chuyển giao ứng dụng khoa học-công nghệ phục vụ phát triển kinh tế-xã hội

Chiều 4/12, Văn phòng Bộ Khoa học và Công nghệ tại miền nam phối hợp Sở Khoa học và Công nghệ Vĩnh Long tổ chức Hội thảo với chủ đề “Phối hợp giữa Bộ Chủ trì Chương trình Khoa học-công nghệ cấp quốc gia với các địa phương trong chuyển giao ứng dụng kết quả nghiên cứu phục vụ phát triển kinh tế- xã hội khu vực phía nam”.

Ảnh minh họa.

Cảnh báo chiến dịch ‘Hanoi Thief’ tấn công mạng doanh nghiệp Việt Nam

Hàng loạt email giả mạo hồ sơ xin việc, đính kèm tệp “Le Xuan Son CV.zip”, được gửi đến các doanh nghiệp lớn, nhỏ tại Việt Nam. Đây là lớp vỏ ngụy trang cho chiến dịch tấn công mạng mang tên Hanoi Thief, với mục tiêu xâm nhập mạng nội bộ, chiếm quyền hệ thống và đánh cắp dữ liệu khách hàng, bí mật doanh nghiệp.

Toàn cảnh tọa đàm.

Những nghiên cứu mới hỗ trợ ngành nông nghiệp giảm phát thải, chăn nuôi bền vững

Các giải pháp đổi mới trong nông nghiệp và chăn nuôi bền vững, bao gồm việc áp dụng công nghệ gene, hệ vi sinh vật, nông nghiệp chính xác, AI và IoT để cải thiện năng suất, giảm hóa chất và phát thải, nâng cao khả năng chống chịu với biến đổi khí hậu vừa được giới thiệu tại tọa đàm “Đổi mới trong nông nghiệp và thực phẩm”.

Lễ khai mạc triển lãm “Tỏa V-Điểm chạm khoa học”.

Chín nghệ sĩ tiêu biểu của nghệ thuật đương đại Việt Nam trưng bày tác phẩm tại triển lãm "Tỏa V-Điểm chạm khoa học"

Triển lãm “Tỏa V-Điểm chạm khoa học” tôn vinh những thành tựu khoa học và ứng dụng sáng tạo vì sự phát triển bền vững và tương lai của nhân loại. Sự kiện nghệ thuật đặc biệt đánh dấu cột mốc kỷ niệm 5 năm Giải thưởng VinFuture cũng như 5 mùa triển lãm "Tỏa" của VCCA.

Lãnh đạo Thành phố Hồ Chí Minh chụp hình lưu niệm cùng các đại biểu dự hội nghị.

Khai mạc Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu Diễn đàn cộng đồng thông minh thế giới 2025

Sáng 3/12, tại phường Bình Dương (Thành phố Hồ Chí Minh), đã diễn ra Lễ khai mạc Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu Diễn đàn cộng đồng thông minh thế giới (ICF Global Summit 2025) do Ủy ban nhân dân Thành phố Hồ Chí Minh phối hợp Diễn đàn cộng đồng thông minh thế giới (ICF) và Tập đoàn Becamex đăng cai tổ chức.

Quỹ VinFuture tổ chức Tọa đàm với chủ đề “Bước tiến trong phát hiện, chẩn đoán và điều trị bệnh” sáng 3/12.

Đột phá công nghệ trong y học: Cơ hội để Việt Nam hợp tác và bứt phá

Tọa đàm với chủ đề “Bước tiến trong phát hiện, chẩn đoán và điều trị bệnh” sáng 3/12 là cơ hội cho Việt Nam giới thiệu công nghệ y tế vật liệu in 3D, cũng như tăng cơ hội hợp tác với các chuyên gia hàng đầu thế giới nghiên cứu về công nghệ y tế, mang lại cơ hội điều trị tốt nhất cho người bệnh. 

[Video] Dấu ấn công nghệ Việt tại Tuần lễ Số quốc tế Việt Nam 2025

[Video] Dấu ấn công nghệ Việt tại Tuần lễ Số quốc tế Việt Nam 2025

Nhiều sản phẩm công nghệ made in Việt Nam từ robot giao hàng UAV đến giải pháp AI đã tạo nên điểm nhấn ấn tượng tại Tuần lễ số quốc tế Việt Nam 2025. Đây là dịp để các doanh nghiệp Việt giới thiệu kết quả nghiên cứu về công nghệ tự động hóa, AI và công nghệ phục vụ dân sinh quốc phòng.