Màng MBR ( Membrane Bio Reactor) là công nghệ xử lý nước thải có sự kết hợp giữa công nghệ màng lọc và công nghệ xử lý sinh học hiếu khí. Công nghệ phát triển lần đầu tiên vào thập niên những năm 1970 và hiện nay là công nghệ được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam và trên thế giới.

Công nghệ xử lý nước thải sử dụng màng lọc MBR là công nghệ hiện đại và được sử dụng khá phổ biến hiện nay vì những ưu điểm vượt trội.Công nghệ MBR là sự kết hợp của cả phương pháp sinh học và lý học. Cơ chế hoạt động của vi sinh vật trong công nghệ MBR cũng tương tự như bể bùn hoạt tính hiếu khí nhưng thay vì tách bùn sinh học bằng công nghệ lắng thì công nghệ MBR lại tách bằng màng.

Bể sinh học màng MBR có thể phù hợp để xử lý rất nhiều loại nước thải khác nhau như: nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, nứơc thải nhà máy, nước rĩ rác, nước thải thuỷ hải sản…….

- Tiền xử lý : lưới lọc, song chắn rác

- Xử lý bậc 1: khử các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật,các tạp chất rắn…

- Xử lý bậc 2: Phân tách 2 pha rắn và pha lỏng khi ra màng

Hình1: Minh họa sơ đồ công nghệ XLNT MBR

• Cấu tạo màng

Về mặt cấu tạo, màng được tạo từ các sợi rỗng, thường có dạng hình phẳng. Màng có thể là dạng phẳng, dạng ống hoặc kết hợp cả hai và thậm chí kết hợp hệ thống rửa ngược làm giảm bám dính trên bề mặt màng nhờ bơm màng thẩm thấu qua màng. Mỗi đơn vị MBR được cấu tạo gồm nhiều sợ rỗng liên kết với nhau, mỗi sợi rỗng lại cấu tạo giống như một màng lọc với các lỗ lọc rất nhỏ mà một số vi sinh vật không có khả năng xuyên qua. Các đơn vị MBR này sẽ liên kết với nhau thành những module lớn hơn và đặt vào các bể xử lý sinh học. Kích thước lỗ thường vào khoảng 0,01 – 0,2 micromet. Do đó, có thể loại bỏ được các chất ô nhiễm, các hạt keo, vi khuẩn, vi rút

Có năm loại cấu hình màng hiện đang hoạt động:

Sợi rỗng (HF)

Xoắn ốc

Phiến và khung (dạng phẳng)

Hộp lọc

Dạng ống

Màng MBR dạng khung                                             Màng MBR dạng sợi

• Cơ chế lọc qua màng

Cơ chế hoạt động của vi sinh vật trong công nghệ màng cũng tương tự như bể hiếu khí aerotank, nhưng thay vì công nghệ truyền thống tách bùn bằng công nghệ lắng thì công nghệ này tách bùn bằng màng

Vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn hoàn toàn bị giữ lại tại bề mặt màng. Đồng thời chỉ có nước sạch mới qua được màng. Phần nước trong được bơm hút ra ngoài, phần bùn nằm lại trong bể và định kỳ tháo về bể chứa bùn.

Vì kích thước lỗ màng MBR rất nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm) nên bùn sinh học sẽ được giữ lại trong bể, mật độ vi sinh cao và hiệu suất xử lý tăng. Nước sạch sẽ bơm hút sang bể chứa và thoát ra ngoài mà không cần qua bể lắng, lọc và khử trùng. Hệ thống có sục khí để cung cấp oxy cho vi sinh vật và giữ bùn ở trạng thái lơ lửng, tránh bị nghẹt màng. Thường trên màng, sẽ có hệ thống ống đục lỗ để phân phối khí. Sự tắc nghẽn của lỗ khuếch tán khí dưới đáy màng gây ra sự khuếch tán khí không đều, gây hỏng màng.

• Cách rửa màng lọc MBR

Để kéo dài tuổi thọ cho màng, cần làm sạch màng vào cuối hạn dùng. Chọn cách rửa màng tối ưu tùy thuộc vào loại nước đầu vào. Thời điểm rửa màng xác định dựa theo đồng hồ đo áp lực.
(1) Làm sạch bằng bơm : Cách đơn giản là dùng bơm thổi từ trên xuống sao cho bọt khí đi vào trong ruột màng chui theo lổ rỗng ra ngoài, đẩy cặn bám ra khỏi màng.

(2) Làm sạch bằng cách ngâm trong dung dịch hóa chất: Nếu tổn thất áp qua màng tăng lên 25~30 cmHg so với bình thường, ngay cả khi đã dùng cách rửa màng bằng thổi khí, thì cần làm sạch màng bằng cách ngâm vào thùng hóa chất riêng khoảng 2~4 giờ. (Dùng chlorine với liều lượng 3~5g/L, thực hiện 3~5 năm một lần).

• Ưu điểm của màng MBR

• Hiệu suất xử lý của màng MBR tính theo BOD, COD đạt 90-95%
• Thuận lợi khi gia tăng công suất lên 20% mà không cần tăng kích thước bể.Có thể thiết kế dạng modul áp dụng được nhiều quy mô công trình
• Tăng hiệu quả xử lý sinh học 10 -30% do MLSS tăng 2-3 lần so với Aerotank truyền thống
• Tiết kiệm diện tich xây dựng vì thay cho toàn bộ cụm lắng – trung gian – lọc – khử trùng
• Hệ thống gọn, dễ quản lý do có ít công trình đơn vị
• Có thể tái sử dụng nước sau màng lọc để tưới cây, rửa đường.
• Qúa trình vận hành đơn giản so vơi quy trình thông thường. MBR có thể tự điều chỉnh trong quá trình vận hành.
• Sự kết hợp màng lọc MBR và bể sinh học như là một giai đoạn trong quy trình xử lý nước thải đóng vai trò thay thể bể lắng 2 giúp tiết kiệm diện tích.
• Nước thải đầu ra có chất lượng tốt do loại bỏ được vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước rất nhỏ, Coliform, E-Coli gây bệnh
• Màng lọc MBR được phủ một lớp polymer thấm nước thuộc nhóm hydroxyl nên tuổi thọ cao, đảm bảo được độ bền và độ ổn định của hệ thống xử lý

• So sánh với công nghệ truyền thống

Lâu nay để xử lý nitơ, ammonia trong nước rỉ rác, người ta thường dùng phương pháp truyền thống, qua hai giai đoạn là nitrat hóa và khử nitrat. Với loại nước có nồng độ ô nhiễm cao, phương pháp truyền thống đòi hỏi phải lưu nước trong hệ thống lâu, vì thế chi phí bổ sung hóa chất cho quá trình rất lớn.

- Bể sinh học màng vi lọc (MBR) xử lý nitơ, ammonia trong nước thải có thể khắc phục hoàn toàn nhược điểm trên. Việc khử chất ô nhiễm này chỉ thực hiện duy nhất một quá trình là khử nitrit. Quá trình này gồm hai giai đoạn chính đó là giai đoạn nitrit hóa bán phần và khử nitrit thông qua hệ thống màng vi lọc.

- Bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng được kết hợp với công nghệ lọc màng nhằm tách hai pha rắn - lỏng ở đầu ra. Vì thế, nồng độ bùn duy trì được rất cao, thời gian lưu bùn kéo dài để đạt hiệu quả tối ưu trong việc khử nitơ và ammonia.

- Phương pháp khử nitơ trong nước truyền thống rất khó thực hiện, hiệu quả không cao mà chi phí lại rất lớn. Trước mắt phương pháp dùng bể sinh học màng MBR giúp chúng ta giải quyết được bài toán kinh tế mà vẫn cho hiệu quả cao. Vì thế phương pháp này có thể thay thế hoàn toàn phương pháp truyền thống rất tốn kém trước kia.

 Biên tập.

KS. Nguyễn Thị Thơ - Phòng R&D

Công ty CP Kỹ thuật Môi trường và Xây dựng VINACEE Việt Nam

Địa chỉ: Đội 1 Tả Thanh Oai, Thanh Trì, Hà Nội

Cơ sở 2: Tầng 9, Số 66, Trần Đại Nghĩa, P. Đồng Tâm, Q.Hai Bà Trung, Hà Nội.

ĐT: 0974852736 , 0942226986

Email: thont37@wru.vn / Vinaceeco@gmail.com