1.4. Tiềm năng tái sử dụng và thu hồi năng lƣợng từ bùn thải
1.4.1. Phân huỷ kỵ khí bùn thải
Q trình phân huỷ kỵ khí bao gồm ba bước: thuỷ phân trong đó các thành phần hữu cơ, như polysaccarit, protein và chất béo bị thuỷ phân bởi các enzym ngoại bào; tiếp theo là q trình axit hố trong đó các sản phẩm từ q trình thuỷ phân sẽ được chuyển hố thành hydro, focmat, axetat và các axit béo dễ bay hơi có khối lượng phân tử cao hơn và cuối cùng là q trình metan hố tạo ra một hỗn hợp khí (chủ yếu là metan và cacbon đioxit (được tạo ra từ H2, fomat và axetat).
Q trình phân huỷ kỵ khí được sử dụng để ổn định bùn thải và chuyển hoá các thành phần bay hơi thành khí sinh học. Khí sinh học có thể được áp dụng như một nguồn năng lượng (sản xuất điện hoặc nhiệt) sử dụng cho các nhà máy xử lý nước thải hoặc ở nơi khác. Hiện nay, q trình phân huỷ yếm khí bùn thải được áp dụng chủ yếu tại các nhà máy xử lý nước thải cỡ vừa và lớn. Tuy nhiên, quá trình này cũng được quan tâm phát triển tại các nhà máy xử lý kỵ khí cỡ nhỏ.
Đại đa số các q trình yếm khí ứng dụng trong thực tiễn là quá trình ưa nhiệt trung bình. Thời gian lưu bùn trong các bể phân huỷ yếm khí xấp xỉ khoảng 20 ngày. Sản lượng khí sinh học phụ thuộc mạnh vào loại bùn và các điều kiện hoạt động của bể. Sản xuất khí từ một hỗn hợp bùn thải (sinh học) khoảng 1m3 khí/kg chất rắn hữu cơ bị phân huỷ sinh học. Cũng có thể phân huỷ bùn ưa nhiệt ở nhiệt độ khoảng 550C.
So sánh với quá trình phân huỷ ưa nhiệt trung bình, xử lý ưa nhiệt có một số thuận lợi như có mức độ sản sinh khí cao hơn, mức độ loại bỏ các tác nhân gây bệnh và giảm được lượng chất rắn hữu cơ nhiều hơn. Ngoài ra, thời gian lưu bùn trong bể phản ứng cũng giảm xuống. Với các công nghệ phân huỷ tiêu chuẩn, chỉ 20-30% chất hữu cơ được khống hố. Sản lượng khí có thể tăng đáng kể bằng cách ứng dụng các bậc xử lý vật lý, hoá học, nhiệt, cơ học hoặc tiền xử lý sinh học, như đốt nóng thuỷ nhiệt, đốt nóng bằng lị vi sóng, xử lý siêu âm, sử dụng ozơn, sử dụng các enzym, sử dụng các vòi phun chất lỏng, xử lý với NaOH, áp dụng các công nghệ tạo xung hiệu năng cao hoặc oxy hố ướt.
Cũng có một lượng nhỏ bùn loại nước cịn lại phải được xử lý trong một bãi rác được kiểm soát hoặc được xử lý bổ sung. Chỉ một phần các hợp chất hữu cơ độc hại trong bùn được loại bỏ trong q trình phân huỷ kỵ khí. Bên cạnh các chất hữu cơ độc hại cịn sót lại, bùn vẫn cịn chứa các kim loại nặng, phốt phát hoà tan và các chất vơ cơ. Để có được một giải pháp hồn chỉnh, xử lý bổ sung sẽ là cần thiết, ví dụ, bằng việc loại nước trong bùn, đốt bánh bùn và xử lý bề mặt.