Công nghệ xử lý nước thải MBR được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Hơn nữa, công nghệ MBRs cũng thích hợp để xử lý nước rỉ bãi chôn lấp. Công nghệ này được thiết kế như thế nào và hiệu quả xử lý nước thải ra sao? Hãy cùng Biogency tìm hiểu chi tiết hơn qua bài viết dưới đây.
Công nghệ xử lý nước thải MBR là gì?
– Công nghệ xử lý nước thải MBR là gì?
Lò phản ứng sinh học màng (MBR) là quy trình xử lý, tích hợp một màng bán thấm hoặc chọn lọc cố định với một quy trình sinh học (JUDD 2011).
Công nghệ xử lý nước thải MBR là sự kết hợp của một quy trình màng như vi lọc hoặc siêu lọc với một lò phản ứng sinh học tăng trưởng lơ lửng, và hiện đang được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải đô thị và công nghiệp với quy mô nhà máy lên đến 80.000 dân số (BEDDOW 2010). Công nghệ MBR là một giải pháp kỹ thuật cần được thiết kế chuyên nghiệp và được vận hành bởi kỹ sư lành nghề.
Công nghệ xử lý nước thải MBR tuy tốn kém nhưng hiệu quả. Với công nghệ MBR, có thể nâng cấp các nhà máy nước thải cũ.
Hình 1. Mô phỏng Màng MBR.
– Ưu điểm của công nghệ MBR:
- Các quá trình lọc thứ cấp được loại bỏ, do đó làm giảm thời gian xử lý của nhà máy. Trong một số trường hợp, thời gian xử lý có thể giảm hơn nữa vì các nhu cầu xử lý khác như máy phân hủy hoặc khử trùng bằng tia cực tím cũng có thể được loại bỏ hoặc giảm thiểu (tùy thuộc vào các quy định quản lý).
- Có thể được thiết kế để kéo dài tuổi bùn, do đó lượng bùn sinh ra sẽ thấp hơn.
- Chất lượng nước thải cao, đạt tiêu chuẩn xả thải.
- Khả năng chịu được tải trọng cao nhất.
– Nhược điểm của công nghệ MBR:
- Chi phí vận hành và vốn cao (chủ yếu là vốn đầu tư cho màng).
- Màng sẽ bị bám bẩn sau một thời gian vận hành nhất định, cần vệ sinh màng thường xuyên, điều này cũng gây tốn chi phí và nhân công.
- Tiền điện để vận hành công nghệ xử lý nước thải MBR.
Quy trình xử lý nước thải bằng Công nghệ MBR và các nguyên tắc thiết kế cơ bản
MBR dạng màng kết hợp quy trình xử lý sinh học thông thường (ví dụ như bùn hoạt tính) với quá trình lọc màng giúp loại bỏ chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng ở mức độ cao. Khi được thiết kế phù hợp, các hệ thống này cũng có thể loại bỏ chất dinh dưỡng ở mức nâng cao.
Trong hệ thống MBR, các màng được đặt chìm trong bể phản ứng sinh học có sục khí. Màng có độ xốp từ 0,035 micromet đến 0,4 micromet (tùy thuộc vào nhà sản xuất), được xem xét giữa vi lọc và siêu lọc.
Mức độ lọc này cho phép nước thải sau xử lý được hút qua màng, loại bỏ các quá trình lắng và lọc thường được sử dụng để xử lý nước thải. Bởi vì nhu cầu lắng được loại bỏ, quá trình sinh học có thể hoạt động ở nồng độ rượu hỗn hợp cao hơn nhiều. Điều này làm giảm đáng kể số lượng bể chứa và quy trình cần thiết, cho phép nhiều nhà máy hiện có được nâng cấp công nghệ mà không cần thêm bể mới.
Để xung quanh các màng được sục khí đều, chất lỏng hỗn hợp thường được giữ trong khoảng 1,0-1,2% chất rắn, gấp 4 lần so với một nhà máy thông thường.
Hình 2. Sơ đồ điển hình cho hệ thống phản ứng sinh học màng. Nguồn: FITZGERALD (2008).
– Màng
Trong công nghệ xử lý nước thải MBR, quá trình tách rắn – lỏng được thực hiện bằng màng Vi lọc (MF) hoặc Siêu lọc (UF). Màng chỉ đơn giản là một vật liệu hai chiều được sử dụng để phân tách các thành phần của chất lỏng thường dựa trên kích thước tương đối hoặc điện tích của chúng.
Khả năng của màng chỉ cho phép vận chuyển các hợp chất cụ thể được gọi là tính bán thấm (đôi khi cũng có tính thấm chọn lọc). Đây là một quá trình vật lý, trong đó các thành phần được tách ra không thay đổi về mặt hóa học. Các thành phần đi qua các lỗ màng được gọi là thấm, trong khi các thành phần bị loại bỏ tạo thành cô đặc hoặc rút lui.
Có năm loại cấu hình màng hiện đang hoạt động:
- Sợi rỗng (HF).
- Xoắn ốc.
- Tấm và khung (tức là tấm phẳng (FS)).
- Hộp lọc xếp nếp.
- Hình ống.
Hình 3. Mô-đun màng sợi rỗng (HF) (Zenon, Canada) lọc bùn hoạt tính trong chân không. Nguồn: RADJENOVIC et al. (2008)
Để tránh các chất rắn không mong muốn trong dòng thải đi vào bể màng, nước thải cần được tiền xử lý bằng sàng lọc tinh. Điều này giảm thiểu sự tích tụ chất rắn và bảo vệ màng khỏi các mảnh vụn và hạt làm hỏng, kéo dài tuổi thọ màng, giảm chi phí vận hành và đảm bảo chất lượng bùn cao hơn cũng như vận hành không gặp sự cố (GE 2011).
– Cân nhắc chi phí
Mặc dù vốn để đầu tư vào công nghệ xử lý nước thải MBR và chi phí vận hành (màng lọc, sử dụng oxy, thiết kế chuyên gia, v.v.) cao hơn chi phí của quy trình xử lý thông thường, tuy nhiên hiệu quả xử lý nước thải, nhu cầu tái sử dụng nước thải và mục tiêu đáp ứng các quy định nghiêm ngặt của chính phủ về chất lượng nước thải đã khiến nhiều đơn vị chấp nhận đầu tư vào công nghệ xử lý nước thải MBR này.
So với chi phí bỏ ra thì lợi ích của công nghệ xử lý nước thải MBR mang lại cũng cao hơn. Vì thế, đây vẫn được đánh giá là một công nghệ hiệu quả trong quy trình xử lý nước thải hiện nay.
– Vận hành và Bảo trì
Hầu hết các màng MBR sử dụng vệ sinh bảo dưỡng bằng hóa chất hàng tuần, kéo dài 30 – 60 phút và vệ sinh phục hồi khi bộ lọc không còn bền nữa, thường diễn ra một hoặc hai lần một năm.
Một số chất cặn bẩn không thể loại bỏ được bằng các phương pháp làm sạch có sẵn được gọi là “cặn bẩn không thể thu hồi”. Sự bám bẩn này tích tụ trong nhiều năm hoạt động và cuối cùng quyết định tuổi thọ của màng. Tất cả các công việc O&M phải được thực hiện bởi những công nhân lành nghề để đảm bảo tuổi thọ của màng được kéo dài lâu nhất.
– Fouling
Các hệ thống hiện đại (ví dụ: hệ thống KUBOTA) được bảo dưỡng bằng hóa chất, không cần thiết phải lấy màng ra khỏi bể màng. Chất bẩn hữu cơ có thể được làm sạch bằng Natri Hypoclorit và chất bẩn vô cơ bằng Axit Oxalic (KUBOTA 2010).
Hình 4. Cơ chế Fouling. Nguồn: RADJENOVIC et al. (2008).
Bọt được tạo ra ra do tương tác giữa màng và chất lỏng hỗn hợp, và là một trong những hạn chế chính của công nghệ xử lý nước thải MBR. Vôi hóa màng trong MBRs là một hiện tượng rất phức tạp với các mối liên kết đa dạng, rất khó xác định nguyên nhân sự bám bẩn của màng. Các nguyên nhân chính gây ra tắc nghẽn màng là:
- Hấp phụ đại phân tử.
- Sự phát triển của màng sinh học trên bề mặt màng.
- Kết tủa chất vô cơ.
- Sự lão hóa của màng.
– Ảnh hưởng của Công nghệ MBR đến sức khỏe
Việc vận hành và bảo trì hệ thống MBR thường được thực hiện bởi những kỹ sư có tay nghề cao, những người này cần được đào tạo đầy đủ kỹ năng vận hành và rủi ro ảnh hưởng đến sức khỏe. Bùn từ hệ thống sinh học cần được khử nước (ví dụ như khử nước bằng máy hoặc sấy khô ) và đốt cùng với tro được lưu trữ trong một bãi chôn lấp có kiểm soát.
Tóm tắt về công nghệ xử lý nước thải MBR:
| HẠNG MỤC |
TÓM TẮT |
| Cơ chế hoạt động | Lò phản ứng sinh học màng (MBRs) kết hợp các quy trình xử lý sinh học thông thường (ví dụ như bùn hoạt tính) với lọc màng để cung cấp mức độ loại bỏ chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng ở mức độ cao. |
| Áp dụng | Áp dụng trong các nhà máy nước thải thông thường. |
| Hiệu suất | Cao |
| Chi phí | Vốn và chi phí hoạt động cao. |
| Khả năng tự làm sạch | Thấp |
| Bảo dưỡng | Màng cần được làm sạch thường xuyên. |
| Hạn sử dụng | Cao, nếu màng được bảo dưỡng đúng cách. |
| Ưu điểm chính | Các quá trình lọc thứ cấp và lọc thứ cấp được loại bỏ, do đó làm quy trình xử lý của nhà máy. |
| Điểm yếu chính | Chi phí vận hành và vốn (màng) cao. |
– Khả năng áp dụng
Hệ thống phản ứng sinh học dạng màng MBR được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Hơn nữa, công nghệ xử lý nước thải MBRs cũng thích hợp để xử lý nước rỉ bãi chôn lấp. Nó là một hệ thống công nghệ cao yêu cầu cao về thiết kế và người vận hành chuyên nghiệp.
Công nghệ xử lý nước thải MBR được đánh giá là một công nghệ xử lý nước thải hiệu quả và đang được nhiều đơn vị áp dụng hiện nay. Kết hợp công nghệ xử lý nước thải MBR và phương pháp xử lý nước thải sinh học sẽ giúp cho hiệu suất xử lý tối ưu hơn, liên hệ ngay cho Biogency qua HOTLINE 0909 538 514 để được tư vấn chi tiết.
>>> Xem thêm: Áp dụng công nghệ sinh học hiếu khí và kỵ khí để xử lý nước thải
