เทคโนโลยีขั้นสูงในการกู้คืนปุ๋ยสตรูไวท์คุณภาพสูงจากน้ำเสียจากการเลี้ยงหมู

น้ำเสียจากสุกรเป็นแหล่งของเสียที่มีความเสี่ยงสูงที่จะก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะแหล่งน้ำผิวดิน อย่างไรก็ตาม จากมุมมองของเศรษฐกิจหมุนเวียน น้ำเสียจากสุกรถือเป็นทรัพยากรที่มีค่าซึ่งให้สารอาหาร NPK ซึ่งสามารถทดแทนตะกอนธรรมชาติที่หมดไปบางส่วนได้

แนวโน้มของโลก โดยทั่วไปและเวียดนามโดยเฉพาะอย่างยิ่ง คือการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่จากการเลี้ยงหมูขนาดเล็กในระดับครัวเรือนที่ตั้งอยู่ในเขตที่อยู่อาศัย ไปสู่การเลี้ยงหมูแบบเข้มข้นในระดับฟาร์ม (อุตสาหกรรมหรือครัวเรือน) ซึ่งมีของเสียจำนวนมหาศาลเกิดขึ้นทุกวัน ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง กลายเป็นแหล่งเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมที่สร้างความโกรธแค้นในประชาชน

เพื่อแก้ปัญหามลพิษทางสิ่งแวดล้อมของฟาร์มสุกร เทคโนโลยีไบโอแก๊สได้รับการนำมาใช้ในการบำบัดของเสียของสุกรอย่างแพร่หลาย ถังไบโอแก๊สสามารถสร้างได้โดยใช้อิฐ วัสดุคอมโพสิตสำเร็จรูป หรือผ้าใบกันน้ำ ฟาร์มบางแห่งใช้เครื่องแยกมูลสัตว์เพื่อแยกของเสียที่เป็นของแข็งก่อนส่งน้ำเสียไปยังถังไบโอแก๊ส

อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดที่ใหญ่ที่สุดของเทคโนโลยีไบโอแก๊สก็คือ เทคโนโลยีนี้สามารถประมวลผลส่วนประกอบอินทรีย์ได้ผ่านกลไกการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนของจุลินทรีย์เท่านั้น เพื่อกู้คืนก๊าซ CH4 สำหรับการปรุงอาหาร การผลิตไฟฟ้า หรือการให้แสงสว่าง สารอาหาร NPK เกือบทั้งหมดไม่ได้รับการแปรรูป ซึ่งเป็นสาเหตุของภาวะยูโทรฟิเคชัน มลพิษต่อน้ำผิวดิน น้ำใต้ดิน และอากาศ

น้ำเสียจากสุกรเป็นส่วนผสมที่มีส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน ได้แก่ ของเสียที่เป็นของแข็ง น้ำเสีย และก๊าซไอเสีย โดยเฉลี่ยแล้ว สุกรแต่ละตัวจะผลิตน้ำเสียประมาณ 20-25 ลิตรต่อวัน และมูลประมาณ 0.5-3.0 กิโลกรัมต่อวัน ขึ้นอยู่กับอายุ อาหาร และปริมาณอาหารของสุกร ดังนั้น น้ำเสียจึงมีสัดส่วนมากที่สุด ซึ่งรวมถึงส่วนผสมของปัสสาวะ น้ำทำความสะอาดโรงเรือน น้ำอาบน้ำสุกร น้ำดื่มที่หก และมีมูลสุกรบางส่วนหรือทั้งหมด

องค์ประกอบของน้ำเสียมีความหลากหลาย รวมถึงของแข็งแขวนลอย สารอินทรีย์และอนินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ โดยเฉพาะไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม น้ำเสียจากหมูมีจุลินทรีย์และปัจจัยทางชีวภาพที่ทำให้เกิดโรคจำนวนมาก ความเข้มข้นของสารมลพิษในน้ำเสียจากหมูขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น องค์ประกอบของอุจจาระ ปัสสาวะ ปริมาณอาหารที่หกหรือมากเกินไป ปริมาณยาปฏิชีวนะที่ใช้ ระบบโรงเรือน การรวบรวมและบำบัดน้ำเสีย เป็นต้น

จากผลการวิเคราะห์พบว่าน้ำเสียของสุกรมีสารอาหารต่างๆ เช่น ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม และไนโตรเจนในปริมาณสูงมาก

มีวิธีการต่างๆ มากมายในโลกในการบำบัดน้ำเสียจากสุกรเพื่อกำจัด NPK เช่น ไนตริฟิเคชันและดีไนเตรตทางชีวภาพ การตกตะกอนไอออนโลหะ การดูดซับ การแยกและการตกตะกอนก๊าซ NH3 การแปลงไฟฟ้าเคมี การแลกเปลี่ยนไอออน และการแยกด้วยไฟฟ้าจุลินทรีย์ แต่ข้อเสียของวิธีการเหล่านี้คือประสิทธิภาพต่ำ ใช้พลังงานสูง ไม่คุ้ม ทุน โดยเฉพาะการใช้งานจริงที่จำกัด ปัจจุบัน เทคโนโลยีการตกผลึกแบบฟลูอิไดซ์เบด (FBC) เพื่อกู้คืนสตรูไวต์ (MgNH ₄ PO ₄ ) ในการบำบัดน้ำเสียจากสุกรเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่มีข้อดีหลายประการ เช่น ประสิทธิภาพในการบำบัดสูง ต้นทุนการลงทุนต่ำ ใช้งานง่าย และสามารถพัฒนาได้อย่างเต็มที่ในระดับอุตสาหกรรม

เทคโนโลยี FBC ที่มีคอลัมน์ปฏิกิริยาฟลูอิไดซ์เบดสร้างเม็ดที่ไม่สม่ำเสมอโดยใช้เมล็ดพันธุ์เช่น SiO ₂ , Al ₂ O ₃ ... เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมสำหรับการยึดเกาะและการพัฒนาของสารตั้งต้น ดังนั้นผลิตภัณฑ์สตรูไวต์ที่กู้คืนได้มักจะมีความบริสุทธิ์ต่ำ ความชื้นสูง (คุณภาพต่ำ) และการนำกลับมาใช้ซ้ำได้จำกัดในทางปฏิบัติ ในขณะเดียวกัน ข้อเสียที่สำคัญอีกประการหนึ่งของเทคโนโลยี FBC คือสร้างตะกอนจำนวนมากซึ่งต้องใช้เงินในการบำบัดตะกอน

เพื่อแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมของอุตสาหกรรมการเลี้ยงหมูของเวียดนามในปัจจุบันอย่างถี่ถ้วน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กลุ่มวิจัย " การกู้คืนทรัพยากรและการสร้างพลังงานอย่างยั่งยืน " ระดับมหาวิทยาลัยแห่งชาติ ฮานอย ของสถาบันทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมได้มุ่งเน้นการวิจัย พัฒนา และปรับปรุงเทคโนโลยีการตกผลึกแบบฟลูอิไดซ์เบด (FBHC) ให้สมบูรณ์แบบ เพื่อเอาชนะข้อจำกัดและข้อเสียของเทคโนโลยี FBC FBHC ถือเป็นเทคโนโลยีขั้นสูงที่เหนือกว่าเทคโนโลยี FBC และวิธีการตกตะกอนแบบเดิม เนื่องจากใช้สารเคมีปริมาณต่ำ ผลึกสตรูไวต์ที่มีความบริสุทธิ์สูง (MgNH ₄ PO ₄ ) และปริมาณน้ำต่ำ (ต่ำกว่า 5%) แปลงตะกอนให้อยู่ในรูปของแข็งอย่างสมบูรณ์ ใช้งานง่าย ไม่จำเป็นต้องสร้างระบบถังบำบัด ต้องใช้พื้นที่เพียงเล็กน้อยในการติดตั้งระบบอุปกรณ์

จากโมดูลอุปกรณ์ที่ออกแบบในสภาพห้องปฏิบัติการบนชั้น 3 ของอาคาร HT1 ของมหาวิทยาลัยแห่งชาติฮานอย วิทยาเขตฮวาหลัก ขณะนี้ Strong Research Group ได้สร้างและเชี่ยวชาญเทคโนโลยี FBHC ที่นำไปใช้ในการบำบัดน้ำเสียจากฟาร์มสุกรเข้มข้นเพื่อกู้คืน NPK เพื่อเป็นปุ๋ยแร่ธาตุปลดปล่อยช้า (Struvite) ที่มีคุณภาพสูง

ภายใต้กรอบงานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับเมืองฮานอย "การวิจัยเทคโนโลยีการกู้คืนไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในน้ำเสียจากฟาร์มสุกรโดยใช้เทคนิคการทำเม็ดสตรูไวท์แบบฟลูอิไดซ์เบดเพื่อผลิตปุ๋ยอินทรีย์" นำโดยดร. เล วัน เซียง ซึ่งดำเนินการตั้งแต่ปี 2023-2025 กลุ่มวิจัย Strong ได้ออกแบบ ผลิต ติดตั้ง และดำเนินการระบบอุปกรณ์โดยใช้เทคโนโลยี FBHC ซึ่งมีความจุ 5 ^ม3 /วันและคืนสำหรับฟาร์มสุกรในครัวเรือนในเมืองซอนเตย์ที่มีขนาดการเลี้ยงสุกร 300 ตัว ผลการทดลองใช้งานระบบอุปกรณ์บำบัดแสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่ดี

จนถึงปัจจุบัน กลุ่มวิจัย Strong Research Group " Resource Recovery and Sustainable Energy Regeneration " ของสถาบันทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมได้คำนวณประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ เทคนิค และสิ่งแวดล้อมของเทคโนโลยี FBHC และออกแบบระบบอุปกรณ์ที่มีความจุขนาดใหญ่ที่พร้อมจะถ่ายโอนไปยังฟาร์มสุกรที่มีขนาดตั้งแต่หลายพันตัวไปจนถึงหลายหมื่นตัว เทคโนโลยี FBHC ที่พัฒนาและปรับปรุงโดยกลุ่มวิจัย Strong Research Group ได้มอบโซลูชันทางเทคโนโลยีขั้นสูง ทันสมัย ​​และเป็นไปได้อย่างสมบูรณ์เพื่อแก้ปัญหาการมลพิษทางสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากน้ำเสียจากฟาร์มสุกรเข้มข้นตั้งแต่ระดับครัวเรือน (หลายร้อยตัว) ไปจนถึงระดับอุตสาหกรรม (หลายหมื่นตัว) ในทิศทางของเศรษฐกิจหมุนเวียน โดยมีส่วนสนับสนุนในการส่งเสริมการเลี้ยงสุกรอย่างยั่งยืนและเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของผลิตภัณฑ์เนื้อหมูในบริบทของความพยายามอย่างแข็งขันของเวียดนามในการปฏิบัติตามพันธกรณีระหว่างประเทศในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (ข้อตกลงปารีส) และการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก (COP26)

แผนภาพภาพรวมของเทคโนโลยี FHBC ในการกู้คืน NPK ในน้ำเสียสุกรและนำกลับมาใช้ใหม่เป็นปุ๋ยปลดปล่อยช้า

ผลการวิจัยนี้เป็นหนึ่งในความสำเร็จด้านการลงทุนที่มุ่งเน้นและสำคัญของมหาวิทยาลัยแห่งชาติในทิศทางของการส่งเสริมกลุ่มวิจัยที่แข็งแกร่ง การลงทุนในการพัฒนาห้องปฏิบัติการที่สำคัญเพื่อดำเนินภารกิจการวิจัยและพัฒนา การปรับปรุงผลิตภัณฑ์ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีให้พร้อมที่จะถ่ายทอดสู่บุคคลและธุรกิจ เพื่อมีส่วนสนับสนุนในการนำมติหมายเลข 57-NQ/TW ลงวันที่ 22 ธันวาคม 2024 ของโปลิตบูโรเกี่ยวกับความก้าวหน้าในด้านการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี นวัตกรรม และการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลระดับชาติมาสู่ชีวิตอย่างแข็งขัน มีประสิทธิผล และรวดเร็ว

นอกจากนี้ กลุ่มวิจัย Strong กำลังวิจัยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี FBHC ในการบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมหลายประเภท (อุตสาหกรรมการชุบโลหะ อุตสาหกรรมการผลิตเหล็กและเหล็กกล้า...) เพื่อกู้คืนโลหะมีค่า (Al, Ni, B, Fe, F, Zn, Cu) หรือน้ำเสียที่มีกรดอนินทรีย์ เช่น กรดฟอสฟอรัสและกรดบอริก

รองศาสตราจารย์ ดร. ลู ธี อันห์

(สถาบันทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยแห่งชาติเวียดนาม ฮานอย)

ที่มา: https://nhandan.vn/cong-nghe-tien-tien-thu-hoi-phan-bon-struvite-chat-luong-cao-tu-nuoc-thai-chan-nuoi-lon-post886226.html