Công Nghệ Xử Lý Nước Thải MBR – Giải Pháp Bền Vững Cho Môi Trường

Công nghệ xử lý nước thải MBR (Membrane BioReactor) là công nghệ quá trình sinh học và quá trình màng, mang lại chất lượng nước thải đầu ra cao, đáp ứng được các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sâu hơn về nguyên lý hoạt động, ưu điểm, ứng dụng và các lưu ý khi sử dụng công nghệ MBR.

Công nghệ xử lý nước thải MBR là gì?

Công nghệ xử lý nước thải MBR(Membrane Bioreactor) là quá trình kết hợp giữa vi sinh trong bể bùn hoạt tính lơ lửng và công nghệ màng lọc sợi rỗng trong quá trình lọc nước. Công nghệ màng lọc MBR là một bước tiến đột phá trong lĩnh vực xử lý nước thải, mang đến hiệu quả vượt trội so với các phương pháp truyền thống.

Điểm độc đáo của MBR nằm ở việc sử dụng màng lọc có kích thước siêu nhỏ (µm) để giữ lại hàm lượng bùn trong bể sinh học. Nhờ vậy, nước thải sau khi qua màng lọc MBR sẽ có chất lượng vô cùng tinh khiết, đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe nhất về môi trường.

Các loại màng phổ biến bao gồm lọc vi màng (MF), lọc siêu màng (UF), lọc nano màng (NF) và thẩm thấu ngược (RO). Kích thước phân tách của các màng này dao động từ 0,1 đến 1000 nm, cho phép ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau.

Hình 1: Công nghệ xử lý nước thải MBR

Nguyên lý hoạt động của MBR

Công nghệ MBR sử dụng vi sinh vật để xử lý nước thải, tương tự như bể bùn hoạt tính hiếu khí. Tuy nhiên, điểm khác biệt nằm ở phương pháp tách bùn sinh học. Thay vì sử dụng công nghệ lắng truyền thống, MBR áp dụng màng lọc tiên tiến để thực hiện việc này. Dưới đây là mô tả chi tiết về hoạt động của MBR trong hệ thống xử lý nước thải.

Vị trí: Màng lọc MBR được đặt trong bể sinh học hiếu khí lơ lửng Aerotank.

Bùn hoạt tính: Vi sinh vật trong bể bùn hoạt tính hiếu khí đóng vai trò then chốt trong quá trình xử lý. Chúng phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải thành các chất đơn giản hơn như CO2 và nước.

Cơ chế lọc: Nước thải được thẩm thấu qua màng lọc vào ống mao dẫn nhờ những vi lọc có kích thước rất nhỏ từ (0.01 ~ 0.2 µm). Quá trình này chỉ cho nước sạch đi qua, giữ lại bùn, chất rắn vô cơ, hữu cơ và vi sinh trên bề mặt màng.

Hệ thống bơm hút: Nước sạch sau khi lọc sẽ được hệ thống bơm hút di chuyển từ ống mao dẫn vào bể chứa. Hệ thống hoạt động theo chu kỳ: 10 phút chạy, 1-2 phút ngừng hoạt động để đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Quá trình rửa màng: Khi áp suất trong màng vượt quá 50 kpa (so với mức bình thường từ 10 – 30 kpa), hệ thống sẽ tự động kích hoạt bơm rửa ngược. Quá trình này giúp loại bỏ cặn bẩn bám trên bề mặt màng, đảm bảo màng hoạt động hiệu quả và không bị tắc nghẽn.

Hình 2: Nguyên lý hoạt động công nghệ xử lý nước thải MBR

Quy trình xử lý nước thải bằng công nghệ MBR hoạt động trên một phạm vi thông số đáng kể khác so với quy trình bùn hoạt tính thông thường:

• Thời gian lưu bùn (SRT): 5 – 20 ngày (hệ thống thông thường) – 20 – 30 ngày (MBR)
• Tỷ lệ F/M: 0,05 – 1,5 d-1 (hệ thống thông thường) – < 0,1 d-1 (MBR)
• Nồng độ bùn hoạt tính hỗn hợp (MLSS): 2.000 mg/L (quy trình thông thường) – 5.000 -20.000 mg/L (MBR)

Cấu hình của MBR

MBR có hai dạng cấu hình chính là:

• iMBR: Màng được đặt trực tiếp vào bể sinh học. Kiểu đặt ngập màng MBR hoạt động bằng cách hút hoặc dùng áp lực. Dạng cấu hình này chủ yếu áp dụng kỹ thuật xử lý nitơ và hạn chế ô nhiễm màng (Membrane Fouling) 
• sMBR: Nước thải được lọc qua màng bên ngoài bể sinh học. Màng MBR ngoài hoạt động theo nguyên tắc tuần hoàn lại bể phản ứng ở áp suất cao, các chất cần tách sẽ được giữ lại. Hiệu suất của việc lọc nitơ và amoniac theo phương pháp này lên đến 85%

Hình 3: Cấu hình iMNR và sMBR khác nhau

Ưu điểm của MBR

• Hiệu quả xử lý cao: Loại bỏ hơn 99% các chất rắn và vi sinh vật, cho ra nước thải đầu ra đạt chất lượng cao. Hiệu suất xử lý của công nghệ MBR có thể tăng 20-30% khi hoạt động ở nồng độ bùn cao.
• Tiết kiệm diện tích: Hệ thống MBR vận hành với mật độ vi sinh cao, giúp giảm diện tích bể sinh học.
• Hoạt động ổn định: Ít bị ảnh hưởng bởi biến động chất lượng nước thải đầu vào, có thể xử lý được loại nước thải có hàm lượng phân hủy sinh học khó
• Tính linh động: Màng lọc MBR có thể thiết kế dưới dạng module linh hoạt lắp đặt ở nhiều quy mô công trình. Có thể áp dụng trong cả bể kỵ khí và hiếu khí
• Kiểm soát độc lập HRT và SRT: Do chất rắn sinh học (bùn hoạt tính hoặc bùn) được chứa hoàn toàn trong bể sinh học, thời gian lưu bùn (SRT) có thể được kiểm soát độc lập với thời gian lưu thủy (HRT).

Nhược điểm của MBR

• Nhược điểm chính của này là tính phức tạp trong quá trình vận hành và chi phí cao bao gồm CAPEX và OPEX.
• Màng lọc MBR dễ bị nghẽn do kích thước của các lỗ lọc rất nhỏ
• Khó bảo trì, bảo dưỡng

Ứng dụng của công nghệ MBR xử lý nước thải

Công nghệ MBR được ứng dụng rất phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau những ưu điểm vượt trội so với các phương pháp xử lý khác. Các ngành công nghiệp thường sử dụng MBR:

• Thực phẩm và đồ uống (hàm lượng chất hữu cơ cao)
• Dầu mỏ ( thăm dò, lọc dầu và hóa dầu)
• Dược phẩm (chứa các thành phần dược phẩm hoạt tính – API)
• Giấy và bột giấy (hàm lượng cao chất rắn lơ lửng, COD và BOD)
• Dệt may (khả năng phân hủy sinh học trở lại, độc tính, hàm lượng FOG và màu sắc)
• Rác thải bãi chôn lấp (nhiều loại hợp chất hữu cơ và vô cơ hòa tan và lơ lửng)

Hình 4: Ứng dụng công nghệ MBR trong xử lý nước thải

Một số lưu ý khi sử dụng công nghệ MBR trong xử lý nước thải

• Về nước thải đầu vào, nước chứa dầu lơ lửng (thực vật hoặc khoáng sản) cần xử lý sơ bộ (ví dụ: tách bản, tuyển nổi bằng khí hòa tan hoặc cả hai) để bảo vệ màng lọc.
• Màng MBR phải được làm sạch định kỳ bằng hóa chất hoặc hệ thống bơm hút định kỳ 6-12 tháng.
• Xác định và kiểm soát các yếu tố môi trường như nhiệt độ, pH và tải nạp hóa học để đảm bảo rằng hệ thống hoạt động trong điều kiện lý tưởng và không gây hại cho màng hoặc vi sinh vật trong quá trình xử lý.

>>>Xem thêm: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Envico 

Tóm lại, công nghệ MBR cung cấp một giải pháp xử lý nước thải toàn diện với nhiều ưu điểm vượt trội. Không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt, công nghệ xử lý nước thải MBR còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng bằng cách loại bỏ vi khuẩn và các mầm bệnh có hại. Ngoài ra, tính hiệu quả về năng lượng và tiết kiệm diện tích của công nghệ MBR làm cho nó trở thành một lựa chọn thực tế và bền vững cho các đô thị và khu công nghiệp đang phải đối mặt với thách thức về xử lý nước thải.

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ENVICO

Địa chỉ: Lầu 3, Indochina Tower, 4 Nguyễn Đình Chiểu, P. ĐaKao, Quận 1, Tp. HCM

Hotline: 0909 794 445 (Mr.Huy)

Điện thoại: (028) 66 797 205

E-mail: admin@envico.vn

Website: Congnghemoitruong.net 

Fanpage : Công nghệ môi trường Envico