Công nghệ xử lý nước thải màng lọc sinh học MBR

Cách đây khoảng 10 năm, các công ty, nhà xưởng, khu công nghiệp thường xử lý nước thải bằng những phương pháp cơ học đơn giản hoặc những cách khá lạc hậu. Còn hiện tại, với thời đại công nghệ phát triển, máy móc hiện đại, con người trú trọng hơn tới vấn đề bảo vệ môi trường, xử lý nước thải bằng những công nghệ tiên tiến. 

Green có thể lấy ví dụ như là: Công nghệ MBBR được ứng dụng trong xử lý nước thải cho bệnh viện và phòng khám Techmart tại Thành phố HCM hay một số trang trại đã áp dụng công nghệ màng MBR trong quá trình xử lý nước thải, áp dụng công nghệ AAO trong xử lý nước thải công nghiệp,...

Và bài viết dưới đây, Green xin giới thiệu đến các bạn công nghệ xử lý nước thải màng lọc sinh học MBR đang được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam và trên thế giới nhé.

Tham khảo thêm các bài viết liên quan: 

• Công nghệ xử lý nước thải MBBR

• Công nghệ xử lý nước thải SBR hoặc AAO kết hợp với công nghệ MBBR

• Tổng hợp các biện pháp xử lý nước thải sinh hoạt hiệu quả

Màng lọc MBR là gì?

MBR hay còn gọi là công nghệ xử lý nước thải màng lọc sinh học - đây là sự kết hợp của quá trình lọc màng (vi lọc hoặc siêu lọc) kết hợp với quy trình xử lý nước thải sinh học và quá trình xử lý bùn than hoạt tính.

Màng lọc sẽ trải qua 4 quá trình cơ bản là: vi lọc (MF), siêu lọc (UF), lọc Nano (NF), thẩm thấu ngược (RO). Phạm vi phân tách cho các màng sẽ như sau: 100 đến 1000nm đối với MF, 5 đến 100 nm đối với UF, 1 đến 5 nm đối với NF và 0,1 đến 1 nm đối với RO

Hình ảnh thực tế khi xây dựng bể MBR

Công nghệ xử lý sinh học màng MBR là công nghệ ứng dụng quá trình xử lý bùn than hoạt tính (ASP) vào trong hệ thống xử lý nước thải đô thị và nước thải công nghiệp. Ngoài ra, công nghệ màng MBR còn là một trong những cải tiến quan trọng nhất trong xử lý nước thải, bởi vì nó khắc phục được những hạn chế của ASP như: không gian, vấn đề tách các chất rắn lỏng, xử lý lượng bùn dư và những hạn chế trong xử lý chất thải.

Công nghệ MBR sử dụng các màng lọc đặt ngập trong bể xử lý sinh học hiếu khí. Nước thải được xử lý bởi các bùn sinh học và bùn này sẽ được giữ lại bởi quá trình lọc qua màng. Vì thế nâng cao hiệu quả khử cặn lơ lửng trong nước sau xử lý.

Hàm lượng cặn lơ lửng bên trong bể sinh học sẽ gia tăng nhanh chóng làm cho khả năng phân huỷ sinh học các chất ô nhiễm trong nước thải đầu vào cũng tăng theo. Hơn nữa, nước thải sau xử lý còn loại bỏ cặn lơ lửng và có độ trong suốt cao.

Cấu tạo màng lọc MBR và bể MBR

1. Cấu tạo màng lọc MBR

Cấu tạo của màng MBR là các sợi rỗng hoặc dạng tấm phẳng với kích thước lỗ màng là 0,1-0,4µm, màng chỉ cho nước sạch đi qua, còn các chất rắn lơ lửng, hạt keo, vi khuẩn, một số virus và các phân tử hữu cơ kích thước lớn... sẽ được giữ lại trên bề mặt màng.

Cấu tạo màng lọc MBR

Nước sạch sẽ theo đường ống thoát ra ngoài nhờ hệ thống bơm hút. Bên cạnh đó, máy thổi khí sẽ cấp khí liên tục, nhằm cung cấp khí cho hệ vi sinh hoạt động và tạo áp lực lên thành sợi màng thổi bung các cặn bùn bám trên thân màng, đảm bảo màng sẽ không bị nghẹt trong suốt quá trình hoạt động.

2. Cấu tạo bể MBR

Cấu tạo của bể MBR được chia thành 2 phần đó là: Phần bên trong và bên ngoài.

2.1. Phần bên trong

Phần bên trong của bể MBR được lắp đặt trong bình phản ứng sinh học hoặc trong một bể riêng. Các màng trong bể MBR có thể là các sợi hình rỗng phẳng, dạng ống hoặc có thể kết hợp cả hai dạng. Ngoài ra, bể MBR còn có thể kết hợp với hệ thống rửa ngược nhằm giảm sự tắc nghẽn bề mặt màng lọc.

Các màng nằm trong bể sẽ được cách ly để thực hiện chế độ làm sạch kết hợp ngâm màng. Tuy nhiên, bể phải liên tục bơm trở lại lò phản ứng chính để hạn chế tăng nồng độ MLSS (Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bùn). Ngoài ra, phải sục khí bổ sung để cung cấp không khí cho việc giảm ô nhiễm môi trường.

Cấu tạo của bể MBR

2.2. Phần bên ngoài

Phần bên ngoài bể MBR sẽ là lò phản ứng. Nó sẽ bơm trực tiếp qua một số mô-đun màng theo chuỗi và trở lại lò phản ứng sinh học. Từ đó vấn đề làm sạch và ngâm màng có thể thực hiện tại chỗ bằng cách sử dụng một bể làm sạch kèm theo máy bơm và hệ thống đường ống.

Nguyên lý hoạt động của bề MBR

Cơ sở của quá trình lọc màng sinh học bao gồm bể hiếu khí và bể anoxic. Các mô-đun màng sẽ được ngâm trong bể hiếu khí - nơi các chất hữu cơ (BOD) sẽ bị suy giảm về mặt sinh học bởi bùn than hoạt tính. Khi đó, nồng độ MLSS (Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bùn) của hệ thống MBR là 10 - 20g/ L so với 3 - 4g/ L trong các hệ thống bùn than hoạt tính thông thường. Vậy nên thời gian lữu giữ ở bể MBR chỉ bằng 30% so với các hệ thống thông thường.

Nguyên lý hoạt động của bể màng lọc MBR

Tiếp đó, các màng trong bể sẽ tách chất rắn lơ lửng khởi chất lỏng qua quá trình lọc. Vì kích thước lỗ rỗng của màng là 0.1 micron nên không chỉ các chất rắn lơ lửng mà cả các vi khuẩn như vi khuẩn conliform cũng bị loại bỏ. 

Sau khi màng giữ lại hết các cáu cặn, vi khuẩn... nước sạch sẽ được bơm ra bên ngoài. Còn các chất bẩn sẽ rụng xuống bể và đưa ra bên ngoài.

Ưu và nhược điểm của công nghệ màng MBR

Trong bất kỳ hệ thống hay công nghệ xử lý nước hiện nay đều có ưu và nhược điểm. Vì thế, nhược điểm là điều không thể tránh khỏi. Và dưới đây sẽ là một số ưu và nhược điểm của công nghệ MBR:

1. Ưu điểm của MBR

Công nghệ MBR bao gồm 3 ưu điểm chính:

1. Kiểm soát độc lập HRT và SRT

2. Nước thải chất lượng cao

3. Xử lý sinh học tốt

1.1. Kiểm soát độc lập HRT và SRT

Vì hỗn hợp chất rắn sinh học (bùn than hoạt tính) được chứ hoàn toàn trong lò phản ứng sinh học nên thời gian lưu chất rắn (SRT) được kiểm soát độc lập với thời gian lưu thủy lực (HRT). 

Trong công nghệ bùn than hoạt tính truyền thống (CAS), các chất rắn Flocculant về cơ bản sẽ tăng kích thước đến điểm mà chúng có thể được xử lý trong bể lắng thứ cấp. Vì vậy, trong CAS, HRT và SRT có mối quan hệ với nhau, Khi HRT tăng lên thì các chất tắn tăng lên và ổn định lại.

1.2. Nước thải chất lượng cao

Với các lỗ màng của MBR có kích thước nhỏ <0.5, chúng sẽ loại bỏ hầu hết các cặn bẩn lơ lửng và vi khuẩn có trong nước. Từ đó giúp nước thải có độ trong cao và giảm đáng kể khả năng gây bệnh do vi khuẩn có trong nước.

Chính vì thế, nước thải của bể MBR có thể được sử dụng trong việc tưới tiêu cây, xả nhà vệ sinh. Đặc biệt, nếu trải qua quá trình thẩm thấu ngược RO, nước này còn có thể sử dụng vào trong sinh hoạt hằng ngày của con người.

Ngoài chất lượng nước thải cao, bể MBR còn có ưu điểm như tốc độ tải thể tích nhanh, thời gian lưu thủy lực ngắn (HRT). thời gian lưu chất rắn lâu (SRT), sản xuấ bùn ít và khử nitrat/ nito đồng thời trong SRT dài.

1.3. Xử lý sinh học tốt

MBR có SRT cao nên nó có xu hướng xử lý tổng thể tốt hơn. Do dó, nó sẽ kìm hãm sự phát triển của các vi sinh vật và loại bỏ hiệu quả amoniac sinh học.

2. Nhược điểm của công nghệ MBR

Mặc dù có nhiều ưu điểm những công nghệ MBR cũng có một số nhược điểm như: Chi phí năng lượng cao, phải bảo trì thường xuyên... Đặc biệt là vấn đề tắc nghẽn màng. Đây là một trong những nhược điểm lớn nhất của công nghệ MBR, vì nó làm giảm đáng kể hiệu suất và tuổi thọ của màng, tăng chi phí bảo trì, vận hành. 

Những yếu tố ảnh hưởng đến màng lọc trong MBR

Các yếu tố khác nhau sẽ ảnh hưởng mức độ khác nhau đến sự tắc nghẽn trong MBR. Các yếu tố này được Green chia thành 3 loại, đó là: 

1. Đặc điểm của màng

2. Điều kiện hoạt động

3. Loại nước thải

1. Đặc điểm của màng

- Vật liệu của màng lọc: Vật liệu màng sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến sự ổn định của MBR. Dựa vào vật liệu màng, màng có thể được phân thành các loại: Màng gốm, màng polymer...

- Độ nhám của màng: Tắc nghẽn màng sẽ gia tăng khi tăng độ nhám bề mặt vì bề mặt gồ ghề sẽ tạo ra nơi tích tụ cho cặn bẩn. Vì thế, bề mặt phẳng sẽ thể hiện tính chống bẩn cao, khả năng phục hồi tính thấm tốt hơn.

- Kích thước lỗ màng: Kích thước lỗ màng càng lớn thì khả năng tắc nghẽn càng thấp nhưng chất lượng nước thải cũng theo đó mà giảm xuống, vì màng không lọc sạch được cặn bẩn, vi khuẩn. Và ngược lại, nếu kích thước lỗ màng nhỏ thì khả năng tắc nghẽn sẽ cao nhưng chất lượng nước thải sẽ tốt hơn.

2. Điều kiện hoạt động

- Chế độ hoạt động: Hoạt động ở chế đọ lọc dòng chảy ngang sẽ làm giảm tắc nghẽn và bám bánh trên bề mặt màng

- Sục khí: Tăng tốc độ sục khí sẽ giảm khả năng tác nghẽn màng

- Tỷ lệ vi sinh vật: Tỷ lệ tắc nghẽn màng trong MBR tăng khi tỷ lệ F/ M tăng do có nhiều cáu cặn và vi sinh vật tăng.

- Tốc độ tải hữu cơ (OLR): Màng lọc càng hôi khi OLR tăng

- Tỷ lệ COD/ N: Tỷ lệ COD/ N cao sẽ làm giảm tỷ lệ tắc nghẽn màng, cải thiện hiệu suất màng và thời gian hoạt động lâu hơn.

- Nhiệt độ: Nhiệt độ thấp làm tăng khả năng tắc nghẽn màng vig nhiều vi khuẩn được giải phóng và số lượng vi khuẩn dạng sợi sẽ tăng lên.

3. Loại nước thải

- Nồng độ chất rắn lơ lửng (MLSS): MLSS tăng thì tỷ lệ tắc nghẽn cũng tưng

- Độ nhớt của bùn: Độ nhớt của bùn tăng sẽ tăng độ bám của cáu cặn trên màng lọc

- pH: Độ pH giảm sẽ làm tắc nghẽn màng lọc

- Độ mặn: Độ mặn làm tăng sự tắc nghẽn màng lọc.

Lưu ý: Nếu muốn chất lượng nước thải tốt cần thực hiện 3 điều sau:

1. Tăng kích thước bể để mở rộng HRT

2. Tăng liều hóa chất để đạt được nồng độ photpho cao

3. Xử lý nước bằng bộ lọc đa phương tiện học siêu lọc, vi lọc để đạt được chất lượng nước tốt nhất.

Đó là tất cả những thông tin về công nghệ màng MBR mà Green muốn giới thiệu đến các bạn. Nếu các bạn đang có ý định xây dựng bể MBR thì có thể liên hệ với Green để được tư vấn và giúp đỡ nhé.

CÔNG TY TNHH GREEN

Trụ sở Hà Nội: Tầng 2 Tòa J, 226 Vạn Phúc, phường Liễu Giai, quận Ba Đình, Hà Nội

• Điện thoại: 024 3514 8260 
• Hotline: 032 844 8880
• Email: admin@greenwater.com.vn

Chi nhánh HCM: 82 Nguyễn Bá Tuyển - Phường 12 - Q.Tân Bình - Tp.Hồ Chí Minh

• Hotline: 0931 112 900
• Email: admin@greenwater.com.vn