Công nghệ tận dụng xơ dừa xử lý nước thải

   

Hỏi: Trái dừa gần như được tận dụng toàn bộ, thế nhưng xơ dừa thường dôi ra không sử dụng hết, xin giới thiệu công nghệ để tận dụng xơ dừa. (Phương lan- Phan thiết)

Đáp: Dừa được trồng phổ biến ở Việt Nam. Vỏ dừa nhiều nơi thải bỏ nhưng là loại nguyên liệu được nghiên cứu sử dụng với rất nhiều cách khác nhau trên thế giới, phổ biến là dùng làm chất đốt, xơ dừa làm nệm, tấm lót; mụn dừa dùng trong nông nghiệp làm giá thể, phân bón..; và đã có nhiều nghiên cứu khai thác triệt để ưu thế của vỏ dừa như dùng xử lý chất thải; dùng sản xuất điện; chế tạo phần thùng, sàn và lớp phủ bên trong cửa xe hơi; rồi đến làm nón bảo hiểm, áo giáp chống đạn hoặc dùng gáo dừa để sản xuất tấm bê tông nhẹ xây nhà.
 

Sáng chế US7097768 đã được cấp bằng của nhóm tác giả Pierre Talbot, Denis Pettigrew, Lacasse Roger, Belanger Ginette, Arcand Yves, Jean Pierre Dautais, đề cập đến vật liệu lọc sinh học để xử lý nước thải từ nguyên liệu rất dễ kiếm ở Việt Nam là xơ dừa, đồng thời đề cập đến hệ thống xử lý nước thải sử dụng vật liệu lọc này. Vật liệu lọc sinh học được chế tạo từ xơ dừa có nguồn nguyên liệu dồi dào, rẻ; quá trình sản xuất phát sinh chất thải rất thấp; là loại vật liệu lọc có nhiều ưu điểm và có thể tái sử dụng.

Thành phần trái dừa

Hình 1b: Lớp vỏ trong

Hình 1c: Lớp vỏ trong và gáo dừa

Hình 1d: Lớp vỏ trong và ngoài

Xơ dừa có thể được lấy bằng cách khô hay ướt, gồm các bước: tách vỏ, xé, chải, sàng lọc. Đây là loại vật liệu nhẹ, có tính đàn hồi cao, có thể nén được để giảm chi phí vận chuyển, và có thể trở lại thể tích ban đầu sau khi vận chuyển. 
 

Trong vỏ dừa, tính theo trọng lượng khô có 19 % là lớp vỏ ngoài, 34 % mụn dừa và 47 % là xơ dừa. Mụn dừa có đặc tính hút và giữ ẩm cao. Xơ dừa cung cấp diện tích bề mặt lớn để hấp thụ các chất ô nhiễm. Ngoài ra, mụn và xơ dừa có khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật. 
 

Theo sáng chế số US7097768, mụn dừa được gắn kết với xơ dừa tạo thành các “hạt” có kích thước khác nhau tùy theo yêu cầu (tạm gọi là hạt xơ dừa) để làm vật liệu lọc. Các hạt xơ dừa ít bị đứt gãy hơn so với xơ dừa tự nhiên, nhờ tính đàn hồi cao cho phép tạo lớp lọc có độ chặt phù hợp với loại nước thải cần xử lý và đặc tính dòng chảy. Các hạt xơ dừa xốp, tính mao dẫn cao nên phù hợp để xử lý dòng thải tự chảy; đồng thời có tính hút nước tốt, nên rất tốt cho hệ thống khi sử dụng lần đầu, sử dụng gián đoạn, sử dụng trong chu kỳ ngắn hay trong điều kiện có nhiều lúc không được cấp nước. Ngoài ra, hóa và lý tính của hạt xơ dừa có thể được cải thiện bởi các vi sinh vật. Hạt xơ dừa này còn có thể lọc được các vi khuẩn như vi khuẩn coli. Nhược điểm của hạt xơ dừa là có thể không kềm chế được mức độ di chuyển của dòng nước thải, và khả năng dễ bị oxy hóa của hệ thống.
 

Tùy thuộc vào kích thước vỏ dừa và cách tách vỏ, chúng ta có thể dễ dàng lựa chọn để tạo các hạt xơ dừa có kích thước theo yêu cầu. Vì thế hạt xơ dừa có thể phân bố dễ dàng trong các loại hình dạng của hệ thống lọc, ở các khúc gấp, quanh co…
 

Lớp lọc nước thải có thể sử dụng một loại cỡ hạt, hay hỗn hợp các hạt xơ dừa có đường kính khác nhau, như cỡ hạt lớn hơn 3 mm kết hợp với loại đường kính nhỏ hơn 3 mm, kể cả các hạt rất nhỏ tùy theo yêu cầu của hệ thống lọc.
 

Các loại lớp lọc sử dụng hạt xơ dừa
 

Hình 3a: Lớp lọc hạt xơ dừa kích thước nhỏ	Hình 3b: Lớp lọc hạt xơ dừa kích thước lớn	Hình 4a: Lớp lọc  nhiều loại hạt  xơ dừa hỗn hợ	Hình 4b: Lớp lọc nhiều loại hạt xơ dừa phân lớp

Nhiều loại vật liệu lọc sinh học dùng xử lý nước thải, nhưng không có loại nào đáp ứng tất cả các đặc tính cần thiết. Thí dụ như cát thường dùng lọc nước thải sinh hoạt qua dòng chảy tự nhiên, nhưng nặng , tính mao dẫn kém, chịu nhiều tác động của thủy lực; than bùn có nhiều lợi điểm so với cát, tuy nhiên tính đàn hồi thấp, tính ổn định kém và giới hạn sức chảy nên ảnh hưởng khả năng và thời gian sử dụng, tốt hơn có thể dùng đá trân châu (perlite- là loại khoáng chứa thành phần silic cao được hình thành từ các dòng nham của núi lửa). 
 

Để phù hợp với yêu cầu sử dụng, hạt xơ dừa có thể được dùng kết hợp với các vật liệu lọc như than bùn, các loại khoáng vô cơ như cát, sỏi, đá trân châu, vải địa nhiệt, vật liệu polyme hay tổng hợp các loại vật liệu nêu trên để thêm tăng đặc tính xử lý của vật liệu lọc.
Theo sáng chế, lớp vật liệu lọc sinh học nên có khoảng 20 % đến 80 % (theo trọng lượng) là hạt xơ dừa, phù hợp nhất là 50%, còn lại phối hợp thêm các vật liệu lọc khác. Sau đây giới thiệu hệ thống lọc sử dụng vật liệu lọc theo sáng chế đề xuất.
 

Hệ thống lọc sử dụng vật liệu lọc sinh học
 

Hệ thống lọc gồm bồn chứa nước thải, bộ phận lọc hệ thống phân phối nước thải. Bộ phận lọc gồm khoang chứa chứa lớp vật liệu lọc. Lớp lọc có thể chỉ gồm hạt xơ dừa được mô tả ở trên, hay có thể thêm vào cát, than bùn, sỏi, đá trân châu, vải địa nhiệt, vật liệu polyme …Khoang chứa có đầu vào ở phía trên nhận nước từ hệ thống phân phối nước thải và đầu ra ở phía dưới lớp lọc xả nước đã qua xử lý. Vỏ dừa có khả năng hấp thụ nước lớn, độ bền cao, có thể khử được vi khuẩn và ít làm suy giảm áp lực khi nước chảy qua.

Kích thước của hạt xơ dừa quyết định khả năng lọc, hạt có kích thước lớn khả năng xử lý thấp hơn kích thước nhỏ. Hạt xơ dừa kích thước lớn có thể sử dụng trong các hệ thống xử lý tuần hoàn, hạt kích thước nhỏ thường sử dụng cho hệ thống lọc qua một lần. Khả năng lọc của các loại vật liệu đã được các nhà sáng chế đúc kết như sau:
 

Khả năng lọc tùy thuộc vật liệu lọc
 

Ghi chú: 

- TSS: tổng rắn lơ lửng

- BOD5 (Biochemical oxygen Demand): nhu cầu oxy sinh hóa.
 

STINFO Số 1&2/2013