Nghiên cứu làm sạch nước thải
Nước sạch không những cần thiết cho nhu cầu cuộc sống mà còn là yếu tố quan trọng để phát triển kinh tế. Hầu hết mọi hoạt động của con người đều phát sinh nước thải. Thế nhưng, trên toàn cầu có hơn 80% nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và nông nghiệp không được tái sử dụng hay xử lý trước khi thải ra môi trường, vừa gây ô nhiễm, đe dọa nghiên trọng đến môi trường, vừa lãng phí vật liệu có thể thu hồi.
Để các lợi ích kinh tế không ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, hệ sinh thái động thực vật và sức khỏe của con người, nước thải cần được xử lý trước khi tái sử dụng hay thải ra môi trường.
Từ cuối những năm 1980, nhận thức sâu sắc về tầm quan trọng của nước sạch và thực hiện theo Thỏa thuận Thương mại tự do Bắc Mỹ (NAFTA-North American Free Trade Agreement), Mexico tăng cường các chế định pháp luật để bảo vệ môi trường, trong đó, có xử lý nước thải. Thực tế này đã làm gia tăng nhu cầu công nghệ và xây dựng các hệ thống xử lý nước thải. Tuy nhiên, khả năng công nghệ xử lý nước thải của Mexico chưa theo kịp với nhu cầu thực tiễn.
Tập trung nguồn lực để tìm giải pháp cho việc xử lý nước thải, năm 1986, Đại học tự trị Thành phố Mexico (AUM - Autonomous Metropolitan University) hợp tác với Viện Nghiên cứu và Phát triển (IRD- Institut de Recherche pour le Développement) của Pháp để tiến hành nghiên cứu. Sau đó một năm, Viện Kỹ thuật của Đại học tự trị Quốc gia Mexico (UNAM - National Autonomous University of Mexico) tham gia vào nhóm nghiên cứu.
Kết quả hợp tác nghiên cứu giữa ba bên đã tạo ra hai sáng chế, đó là: (1) Sáng chế số MX 172965A, nộp đơn ngày 06/11/1989, với tên gọi “Reactor de flujo ascendente para el tratamiento de aguas residuales por vías anaerobias o anóxica”, tác giả là Adalberto Noyola Robles. Sáng chế này đề cập đến thiết bị phản ứng dòng chảy xuôi (down-flow) để xử lý nước thải kỵ khí hay hiếu khí; và (2) Sáng chế số MX 173685A, nộp đơn ngày 21/12/1990, tác giả Adalberto Noyola Robles và cộng sự, với tên gọi: “Tecnología relativa al proceso de producción de lodos inóculos para reactor UASB”. Sáng chế đề cập đến kỹ thuật sản xuất bùn cấy ban đầu (seed sludge) sử dụng trong bể xử lý sinh học kỵ khí có tầng bùn dòng chảy ngược (UASB – Up flow Anaerobic Sludge Blanket).
GS. Adalberto Noyola Robles là chuyên gia nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật của UNAM, tác giả của hai sáng chế, giải thích: “Việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ giúp UNAM dễ dàng đàm phán chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp tư nhân, cũng như minh chứng cho tiềm năng khách hàng sử dụng công nghệ”.
|
Phương pháp sinh học hiếu khí: sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục để xử lý nước thải. Ưu điểm là làm sạch nước thải chứa các chất hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo, tuy nhiên chỉ xử lý được nước thải có mức độ ô nhiễm thấp. Chi phí vận hành xử lý cao, tính ổn định của hệ thống không cao và tạo ra nhiều bùn thải.
Phương pháp sinh học kỵ khí: sử dụng các nhóm vi sinh vật hoạt động trong điều kiện không có oxy để xử lý nước thải. Quá trình sinh học kỵ khí không tốn chi phí năng lượng, sản sinh ra khí metan là nguồn năng lượng cung cấp nhiệt, xử lý nước thải nồng độ ô nhiễm (hàm lượng COD và BOD hàng ngàn mg/l), bể phản ứng kỵ khí có thể hoạt động ở chế độ tải trọng cao, lượng bùn sinh ra ít hơn bể hiếu khí. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là cần nhiều thời gian khởi động, quá trình diễn ra chậm và đòi hỏi nồng độ cơ chất ban đầu tương đối cao.
|
Phát triển công nghệ qua doanh nghiệp
Hai sáng chế trên đã được các bên liên quan cấp phép sử dụng cho 9 công ty, không hạn chế sử dụng công nghệ trong 10 năm bảo hộ. Đồng thời, trong gói chuyển giao công nghệ bao gồm cả phần mềm máy tính, hướng dẫn kỹ thuật, hỗ trợ kỹ thuật trong thời gian đầu.
Đến năm 1994, sớm đánh giá các doanh nghiệp nhận chuyển giao không tích cực nghiên cứu cải tiến, phát triển công nghệ nên GS. Adalberto Noyola Robles đã quyết định theo hướng khác để vừa thương mại vừa có thể phát triển công nghệ, đó là thành lập công ty spin-off. Năm 1995, công ty Integración Biotecnológica S.A. de C.V. (IB Tech) ra đời với nền tảng công nghệ là hai sáng chế liên quan đến xử lý nước thải nêu trên, hoạt động trong hệ thống ươm tạo doanh nghiệp SIECyT (Incubator System for Technology and Science-based Companies) của UNAM.
GS. Adalberto Noyola Robles làm giám đốc IB Tech đã hợp tác chặt chẽ với Viện Kỹ thuật UNAM để phát triển nghiên cứu và ứng dụng công nghệ. Qua đó, IB Tech đã đạt thành công ngoài mong đợi, đưa ra thị trường nhiều sản phẩm và dịch vụ liên quan đến xử lý nước thải công nghiệp/sinh hoạt, và cả các công nghệ và thiết bị thuộc lĩnh vực năng lượng tái tạo từ sinh khối. Có thể kể đến như:
- Hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ UASB hay UASBP (Upflow Anaerobic Sludge Blanket-Packed). Hệ thống UASBP tương tự UASB, nhưng có thêm một lớp đệm bên trên lớp đệm bùn để xử lý nước thải có nồng độ chất rắn lơ lửng phân hủy sinh học cao.
- Hệ thống EGSB (Expanded Granular Sludge Bed Reactor): là thiết kế cải tiến của UASB nhằm nâng cao khả năng xử lý chất gây ô nhiễm. EGSB có chiều cao tăng lên nhưng nhỏ gọn nên chiếm ít diện tích.
- SBR (Sequencing Batch Reactor): hệ thống hoạt động với nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn tiến hành một phương pháp khác nhau để khử các chất hữu cơ, cũng như các chất gây ô nhiễm khác như nitrogen, phosphor. Lợi điểm của SBR là mọi thứ diễn ra trong cùng một bể.
Ngoài ra, IB Tech còn phát triển các công nghệ sử dụng giá thể vi sinh (Biofilm Reactors) để xử lý nước thải như: SAF (Submerged Aerated Filter), TF (Trickling Filter), MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) hay các công nghệ màng lọc sinh học như MBR (Membrane Biological Reactors).
Quy mô các hệ thống được IB Tech thiết kế chế tạo theo nhu cầu khách hàng, từ xử lý nước thải của hộ gia đình, đến văn phòng, cao ốc; hay sử dụng cho các nhà máy từ nhỏ đến lớn.
Doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực môi trường sẽ ngày càng đối mặt với nhiều thách thức, khi các tiêu chuẩn môi trường có xu hướng yêu cầu ngày càng cao, cùng sự cạnh tranh mạnh mẽ từ các công ty nước ngoài. Tuy vậy, IB Tech đang phát triển vững chắc trên nền tảng công nghệ của riêng mình. Lĩnh vực hoạt động của IB Tech đã phát triển khá rộng, từ phân tích, thiết kế đến xây dựng, vận hành các nhà máy xử lý nước thải, nhà máy sản xuất khí sinh học và năng lượng tái tạo từ sinh khối theo các dự án chuyển giao dưới dạng chìa khóa trao tay. Tại Mexico có 20 nhà máy xử lý nước thải công nghiệp sử dụng công nghệ UASB, trong đó có 14 nhà máy sử dụng hệ thống UASB của IB Tech. Hơn thế, hoạt động của IB Tech cũng phát triển ra các quốc gia khác như Argentina, Chi Lê, Honduras, Nicaragua và Colombia.
Phương Lan (CESTI)