Nước thải giàu hữu cơ bao gồm nước từ các công đoạn trong quá trình sản xuất thực phẩm, cơ sở giết mổ gia súc, nhà máy chế biến thủy sản, sản xuất bia, nước ngọt; nước thải sinh hoạt hằng ngày của con người, gia súc,.... Với đặc tính giàu chất hữu cơ, nước thải này chủ yếu chứa các chất hữu cơ ít độc có nguồn gốc thực vật hoặc động vật. Nguồn nước thải này nếu không được xử lý mà xả trực tiếp vào nguồn nhận thì sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường nước.

Trước thực tế đó, đã có nhiều giải pháp được nghiên cứu để để xử lý nước thải giàu hữu cơ, trong đó phổ biến nhất là xử lý sinh học yếm khí. Cụ thể, cách xử lý được áp dụng để phân tách chất thải hữu cơ và bùn cặn ở các trạm xử lý nước thải, nhằm mục đích giảm sinh khối và giảm thể tích bùn, tăng cường khả năng tách nước, làm giảm thành phần vi sinh vật gây bệnh của bùn cặn, đồng thời quá trình xử lý sinh khí sinh học có thể tạo năng lượng (khí metan). 

Để cải thiện khả năng xử lý sinh học yếm khí nước thải giàu hữu cơ, nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Quan trắc và Mô hình hóa Môi trường thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên do PGS. TS. Nguyễn Thị Hà làm chủ nhiệm đã bắt tay nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật mô hình hóa trong công nghệ xử lý yếm khí nước thải giàu hữu cơ vào thực tiễn Việt Nam” .

Đề tài được thực hiện từ tháng 12/2017 - 12/2020 với mục tiêu làm chủ kỹ thuật mô hình hóa trong công nghệ xử lý yếm khí nước thải giàu chất hữu cơ và có thu hồi năng lượng tái tạo ứng dụng vào thực tiễn Việt Nam. Cụ thể, giúp các thành phần hữu cơ có trong nước thải với hàm lượng lớn có thể được tận dụng và thu hồi qua quá trình xử lý bằng chuyển hóa sinh học nguồn thải hữu cơ và tận dụng sinh khối thải chuyển thành khí nhiên liệu sinh học. Các chất thải rắn, bùn thải có thể tận thu làm phân bón. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN40-2011/BTNMT trước khi xả trực tiếp vào nguồn nước tiếp nhận, góp phần giảm thiểu ô nhiễm nước, hạn chế khai thác nhiên liệu không tái tạo và giảm phát thải các khí nhà kính hướng tới phát triển bền vững.

Đã xây dựng được bộ số liệu thông tin đầy đủ về hiện trạng các dòng nước thải chăn nuôi lợn, hiện trạng công nghệ xử lý yếm khí áp dụng trong xử lý nước thải; Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng công nghệ yếm khí với hệ màng vi sinh cố định và chuyển động (FBBR và MBBR) ở quy mô phòng thí nghiệm với việc phân tích các thông số nhiệt động học của quá trình phục vụ xây dựng phần mềm mô phỏng.

Đồng thời, xây dựng được hệ thống MBBR quy mô pilot (10m³/ngày) xử lý yếm khí nước thải chăn nuôi có tải trọng hữu cơ cao (BOD >4000mg/1,5-15g/L.ngày) kết hợp thu hồi năng lượng (khí mê tan). Hiệu quả giảm COD sau hệ yếm khí đạt 70-85% đáp ứng yêu cầu để xử lý hiếu khí/ hoá lý tiếp theo để phù hợp với QC hiện hành (QCVN62-MT/2016-BTNMT,B). Hiệu suất sinh khí đạt trung bình 0,28-0,3 lít biogas/gCOD đầu vào (% CH4 đạt 65-70%)

Ngoài ra, xây dựng phần mềm và mô phỏng quá trình thực nghiệm, tính toán các động học phản ứng trong phân hủy yếm khí. Phần mềm này giúp nghiên cứu thay đổi các quy trình công nghệ, các giải pháp kiểm soát, mô phỏng và dự đoán hoạt động của hệ thống xử lý nước thải ở các điều kiện ổn định và động học. Sau khi chạy mô phỏng, phần mềm sẽ đưa ra các thông số động học phù hợp giúp cho việc dự đoán hoạt động của hệ thống xử lý thay thế hay giảm thời gian nghiên cứu thực nghiệm. Từ đó giảm được chi phí cho việc vận hành hệ thống, chi phí phân tích nước đầu vào và đầu ra, tiết kiệm tài nguyên.

Công nghệ xử lý yếm khí nước thải chăn nuôi lợn đã và đang được nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot 10m³ /ngày, được áp dụng để xử lý bước yếm khí cho nước thải đạt yêu cầu cho giai đoạn xử lý tiếp theo, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi lợn và cải thiện chất lượng cho các thủy vực tiếp nhận.