Sử dụng nước thải để sản xuất phân bón

Đặc biệt, nước thải nhà máy sản xuất phân bón hóa học còn chứa lượng lớn các chất dinh dưỡng Ni tơ (N), Phốt pho (P). Các chất này với nồng độ lớn có thể gây ra hiện tượng dư thừa chất dinh dưỡng trong các sông hồ, ảnh hưởng đến hệ sinh thái.  Để xử lý nguồn nước thải này sao cho đạt tiêu chuẩn môi trường, hầu hết các nhà máy đang áp dụng công nghệ hóa lý để xử lý lượng nước thải nói trên, đặc biệt là nguồn nước thải chứa nhiều N và P. Công nghệ này khiến doanh nghiệp phải tiêu tốn khối lượng lớn hóa chất và năng lượng để xử lý, ngoài ra gây ô nhiễm thứ cấp.

Phân bón NPK được sản xuất từstruvite

Trong khi đó, trữ lượng P trong các mỏ để sản xuất phân lân đang ngày càng giảm sút. Do vậy việc giảm thiểu hóa chất để xử lý nước thải và thu hồi các chất dinh dưỡng N, P từ nước thải luôn là công nghệ mà các nhà môi trường và doanh nghiệp hướng đến. Tuy nhiên, trong nước hiện chưa có nghiên cứu đầy đủ nào về công nghệ thu hồi N và P từ các nhà máy sản xuất phân bón, cũng như nghiên cứu sử dụng các sản phẩm sau thu hồi để sản xuất phân bón phục vụ sản xuất nông nghiệp. Vi thế, nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh đã thu hồi struvite (MgNH4PO4.6H2O) từ nước thải nhà máy phân bón để sản xuất phân bón tan chậm dùng trong nông nghiệp.

Nguồn nước thải được thu gom tại các nhà máy phân bón Bình Điền, Hà Lan, Đạm Cà Mau để phân tích, đánh giá hàm lượng các chất có trong nước thải như N, P2O5, K2O, pH. Từ đó, các tác giả đưa ra những thông số để thực hiện thu hồi Struvite (Magie amoni photphat hydrat - MgNH4PO4.6H2O) từ nước thải có nồng độ N và P cao.

Theo PGS.TS Lê Minh Viễn, Chủ nhiệm đề tài, struvite là một tinh thể thường gặp trong tự nhiên, ở dạng không tan (rất ít tan). Struvite tan ít trong nước và dung dịch nên sự giải phóng chậm struvite đã tạo ta nguồn N, P và Mg hiệu quả cho cây trồng bón qua lá hay đất. Sử dụng phân bón từ struvite tan chậm có thể giảm từ 20-30%, thậm chí nhiều hơn, so với phân bón thông thường mà vẫn có năng suất tương đương. Kết quả nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm cho thấy, các thông số công nghệ như pH, tỷ lệ mol Mg (Magie)/P, N/P, thời gian phản ứng ảnh hưởng đến hiệu suất kết tủa struvite. Trong đó, thông số ảnh hưởng mạnh nhất là pH, tỷ lệ mol Mg/P, N/P.

Với thông số công nghệ để đạt hiệu suất thu hồi trên 80%, thì tỷ lệ mol Mg/P=1,0 và N/P= 1,2; pH=8,3, thời gian là 60 phút ở nhiệt độ môi trường. Bằng phương pháp kết tủa, sản phẩm thu được là struvite dạng bột có kích thước hạt từ 13-22 micro mét, hàm lượng dinh dưỡng (Mg, N và P) phù hợp để làm phân bón tan chậm phục vụ sản xuất nông nghiệp.

Công nghệ hóa lý để xử lý lượng nước thải của nhà máy phân bón, thường phải sử dụng lượng lớn hóa chất (NaOH, HCL), mà không thu được sản phẩm phụ nào, thậm chí gây ô nhiễm môi trường thứ cấp. Với phương pháp kết tủa để thu, nhóm tác giả sử dụng thu được struvite, tận dụng để sản xuất phân bón. So với phân bón thương mại, phân từ struvite tan chậm hơn khoảng gần 20% sau 60 ngày.