Công nghệ lọc màng MBR

Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải MBR

Trong xử lý nước thải “Công nghệ MBR (Membrane bioreactor)”: Được hiểu là bể hoặc thiết bị sinh học xử lý nước thải trong đó áp dụng kỹ thuật bùn hoạt tính AS (Activated Sludge) phân tán có kết hợp với màng lọc tách vi sinh. Công nghệ này có thể đẩy nồng độ vi sinh (hay bùn hoạt tính) trong bể MBR lên tới 15 g/l (trung bình duy trì ở mức 10 g/l).
Đây là công nghệ được áp dụng mạnh mẽ trong thời gian gần đây trên thế giới và khoảng 5 năm trở lại đây tại Việt Nam. Ngày nay, màng lọc sinh học MBR cũng được dùng trong xử lý nước cấp, nước thải để loại bỏ chất rắn lơ lửng và màu đục của nước. Sự kết hợp giữa màng lọc sinh học MBR với quá trình bùn hoạt tính đã được đánh giá trên các công trình xử lý nước thải, tối ưu quá trình xử lý vi sinh và nước sau xử lý có thể dùng để tái sử dụng. Ba ưu điểm quan trọng và dẫn đầu của công nghệ MBR trong xử lý nước thải:

– Nước sau xử lý bằng màng lọc sinh học MBR chất lượng và được diệt khuẩn và có hiệu quả cao trong việc loại bỏ các chất hữu cơ và vô cơ.

– Kích thước mặt bằng được giảm thiểu tối đa so với công nghệ truyền thống.

– Quá trình xử lý vi sinh hiệu quả và ổn định luôn được duy trì.

ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ MBR

Ưu điểm của kỹ thuật dùng màng lọc tách và công nghệ MBR:

• Không cần bể lắng và giảm kích thước bể nén bùn
• Không cần tiệt trùng nhờ đã khử triệt để coliform
• Công trình được tinh giản nhờ sử dụng chỉ một bể phản ứng để khử N & P mà không cần bể lắng, bể lọc và tiệt trùng.
• Trong điều kiện thay đổi đột ngột, hệ thống được điều chỉnh cho ổn định bằng kỹ thuật không sục khí – sục khí – không sục khí.
• Khắc phục được các yếu điểm (nén bùn và tạo bọt) trong phương pháp bùn hoạt tính (dùng màng khử hiệu quả Nutrient và E.coli)
• Dễ kiểm soát và bảo trì bằng hệ thống tự động.

Những ưu điểm đã được khẳng định của công nghệ MBR: 
- Đáp ứng được tiêu chuẩn rất khắc khe về chất lượng nước đầu ra, như coliform chẳng hạn.
- Nhờ vào hiệu suất khử chất lơ lửng và vi sinh cấp độ cao, nước sau xử lý có thể được tái sử dụng ngay cho các tòa nhà hay nhà máy nước tuần hoàn.
- Có thể được thiết kế để ứng dụng cho nhiều lĩnh vực với những đặc thù riêng và đòi hỏi chất lượng nước sau xử lý luôn ổn định.

Những điểm tuyệt vời của màng:
- Tính ưu việt của màng đã được kiểm chứng qua nhiều công trình ứng dụng khác nhau với phạm vi ứng dụng rộng.
- Thiết kế dạng môđun rất hiệu quả và hệ thống giảm thiểu được sự tắc nghẽn.
- Màng được chế tạo bằng phương pháp kéo đặc biệt nên rất chắc, sẽ không bị đứt do tác động bởi dòng khí xáo trộn mạnh trong bể sục khí.
- Thân màng được phủ một lớp polymer thấm nước thuộc nhóm hydroxyl. Vì vậy, màng không bị hư khi dùng chlorine để tẩy rửa màng vào cuối hạn dùng.

Một giải pháp kỹ thuật nhiều lợi ích kinh tế:
- Giảm giá thành xây dựng nhờ không cần bể lắng, bể lọc và khử trùng.
- Tiêu thụ điện năng của công nghệ MBR rất ít so với các công nghệ khác và đã được cấp bằng chứng nhận “Công nghệ Môi trường Mới”.
- Phí thải bùn cũng giảm nhờ tuần hoàn hết ¼ và lượng bùn dư tạo ra rất nhỏ.

Bảo trì thuận tiện:
- Kiểm soát quy trình chỉ cần đồng hồ áp lực hoặc lưu lượng.
- Cấu tạo gồm những hộp lọc đơn ghép lại nên thay thế rất dễ. Quá trình làm sạch, sửa chữa, bảo trì và kiểm tra rất thuận tiện.
- Quy trình có thể được kết nối giữa công trình với văn phòng sử dụng, vì thế có thể điều khiển kiểm soát vận hành từ xa, thậm chí thông qua mạng internet.

Hạn chế của mô hình MBR

- Chi phí đầu tư cao, khi màng bị nghẹt phải rửa bằng hoá chất.

- Nhu cầu năng lượng cao để giữ cho dòng thấm ổn định hoặc tốc độ dòng chảy ngang trên bề mặt màng cao.

- Màng lọc sau khi sử dụng một thời gian sẽ bị nghẹt.

- Giá vận hành cao: chi phí cho năng lượng bơm nước qua màng cao.

- Phải đối mặt với sự suy giảm thông lượng màng và tắt màng.

          Để màng MBR hoạt động hiệu quả cần phải qua quá trình bảo trì bảo dưỡng theo định kì để phục hồi khả năng xử lý của chúng đó là việc làm sạch màng.
Mục đích làm sạch màng là để loại bỏ các chất bẩn dính bám trên màng nhằm phục hồi giá trị TMP (là giá trị Tổn thất áp lực qua màng – tên Tiếng anh đầy đủ là Trans Membrane Pressure). Giá trị này sẽ được đưa về gần giá trị ban đầu bằng cách ngâm chìm toàn bộ màng trong bể chứa hóa chất làm sạch.
Thao tác rửa màng MBR cũng không đòi hỏi trình độ chuyên môn nghiệp vụ cao, màng được đưa ra khỏi bể MBR và ngâm chìm toàn bộ vào hóa chất, quy trình này được tiến hành qua 2 bước riêng biệt nhau, theo đó – sau khi ngâm qua bể hóa chất thứ nhất (Dung dịch HCL), màng được lấy ra và phải làm sạch lượng hóa chất còn bám trên màng bằng nước sạch trước khi cho vào bể hóa chất thứ 2 (Dung dịch Javel).
Quy trình rửa màng cần chuẩn bị thiết bị xịt rửa màng thủ công, bồn nhựa để ngâm màng và 2 loại dung dịch là Axit HCL nồng độ 30% và dung dịch Javel nồng độ 10%.

Quy trình rửa màng được tiến hành qua các bước sau:

-         Xả sạch nước trong bể MBR
-         Sử dụng nước sạch để xịt rửa bùn và các chất bẩn bám dính trên màng.
-         Pha hóa chất HCL theo tỉ lệ như sau: Với bồn rửa có thể tích 5m³ thì cho nước sạch vào bằng 2/3 bồn. Tiếp đó pha 130l HCL nồng độ 30% vào bồn, khuấy đều và tiếp tục xả nước sạch đến khi đạt 4m³.
-         Cho màng vào bồn ngâm trong thời gian 2h. Lưu ý phải ngâm ngập màng trong dung dịch. Trong trường hợp phải rửa nhiều mẻ mà không có đủ điều kiện bố trí được đủ bồn rửa, thì phải bổ sung hóa chất để đảm bảo nồng độ dung dịch trong quá trình rửa.
-         Sau quá trình ngâm trong dung dịch axit HCL, màng được lấy ra và rửa bằng nước sạch để loại bỏ hết lượng HCL còn bám trên màng.
-         Xả bỏ toàn bộ dung dịch HCL trong bồn rửa, làm sạch bồn và cho tiếp 100l dung dịch Javel (NaOCl) nồng độ 10% vào bồn 5m³ đã chứa 2/3 nước sạch. Tiếp tục xả nước cho đến khi đạt thể tích 4m³ thì ngâm màng đã qua làm sạch HCL vào ngâm chìm trong thời giàn 6h. Làm tương tự với các lượt màng còn lại (nếu không xử lý được hết 1 lần toàn bộ màng, cần bổ sung thêm hóa chất để đảm bảo đủ nồng độ của dung dịch).
-         Sau khi xử lý bằng Javel, lấy màng ra và rửa sạch bằng nước.
-         Lắp màng trở lại vào hệ thống MBR và vận hành. Một lưu ý đối với màng MBR là phải luôn giữ màng ẩm bằng cách thường xuyên xịt nước.
Lưu ý an toàn lao động:
Dung dịch HCL là một loại hóa chất có khả năng làm tổn thương các bộ phận trên cơ thể con người, có thể gây nhiễm độc rất nguy hiểm nếu tiếp xúc trực tiếp. Tùy theo nồng độ HCL mà mức độ nhiễm độc sẽ khác nhau. Vì vậy cần đảm bảo an toàn tuyệt đối và trang bị đầy đủ dụng cụ bảo hộ khi tiếp xúc với loại hóa chất này và tuân thủ đúng quy trình pha chế.
Lưu ý an toàn môi trường:
Là một hóa chất có tính oxy hóa mạnh nên trước khi thải bỏ ra môi trường cần tuân thủ các điều kiện sau:
-         Đối với dụng dịch HCL nồng độ thấp (Đã được pha loãng)  có thể chứa trong các thùng chứa hóa chất và cần được trung hòa trước khi thải ra môi trường.
-         Đối với dung dịch HCL đậm đặc, tuyệt đối không chứa trong các thùng chứa không đạt tiêu chuẩn, bắt buộc phải trung hòa trước khi thải ra hệ thống thoát nước trong khu vực.

Mặc dù có một vài hạn chế nhưng với những ưu điểm vượt trội trên thì công nghệ MBR đang được phát triển mạnh trên thế giới và tại Việt Nam. Đặc biệt MBR được áp dụng cho các khách sạn lớn, PKĐK, khu thương mại….tại các thành phố lớn hoặc xử lý nước thải đòi hỏi tải trọng hữu cơ và hiệu suất xử lý cao để tiết kiệm diện tích xây dựng cũng như khả năng chịu sự biến đổi tải trọng ô nhiễm hữu cơ vượt trội.