Ứng dụng màng lọc sinh học trong công nghệ xử lý nước

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, màng lọc sinh học có thể loại bỏ chất ô nhiễm và vi sinh vật rất triệt để nên hiện nay được xem là công nghệ triển vọng nhất để xử lý cấp cũng như nước thải.

Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 1-2014 104 ỨNG DỤNG MÀNG LỌC SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC ThS Trần Thị Tuyết Trinh Khoa Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt: Nước nhiễm mơi trường luôn vấn đề trọng tâm phát triển kinh tế xã hội Diễn biến phức tạp khí hậu, phân bố lại nguồn nước, khan nguồn nước đặc biệt tình trạng nhiễm nguồn nước kéo theo hàng loạt hệ nghiêm trọng tới sức khỏe chất lượng sống người Song song với quy hoạch quản lý tốt nguồn nước, cải tiến công nghệ xử lý nước cấp thiết để đảm bảo phát triển bền vững mà mở tầm nhìn cơng nghệ nước tinh khiết, tái sử dụng nước bảo vệ môi trường Với phát triển khoa học kỹ thuật cơng nghệ, màng lọc sinh học loại bỏ chất ô nhiễm vi sinh vật triệt để nên xem công nghệ triển vọng để xử lý cấp nước thải Từ khóa: Màn lọc sinh học, xử lý nước, MBR Nội dung Bể lọc sinh học màng – MBR viết tắt cụm từ Membrance Bio Reator màng lọc sinh học vật liệu có cấu tạo dạng sợi rỗng liên kết với nhau, giống màng lọc với lỗ lọc nhỏ mà vi sinh vật khơng có khả xun qua Mặt cắt ngang Bề mặt Hình Mặt cắt màng lọc Tùy thuộc vào kích thước lỗ nano (Nanofiltration – NF), siêu lọc màng phương pháp lọc có loại (Ultrafiltration – UF), lọc tinh màng lọc màng lọc thẩm thấu (Microfiltration – MF) ngược (Reverse Osmosis – RO), lọc Hình Các loại lọc sinh học xử lý nước Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 1-2014 105 Bảng1 Đặc điểm xử lý loại màng lọc sinh học TT Tên Kích thước lỗ rỗng (µm) Áp suất làm việc (bar) MF 0,1 – 1,0 – 8,6 UF 0,01 – 0,1 4,8 – 13,8 NF 0,01 – 0,001 6,9 – 41,4 RO < 0,001 27,6 – 68,9 Phương pháp lọc màng cho hiệu xử lý nước cao Chất lượng nước sau xử lý BOD < 2.0mg/L; TSS < 2.0 mg/L; NH3-N < 1.0mg/L; tổng Phosphorus < 0.1mg/L; tổng Nitrogen < 3-10mg/L; giảm Coliform > 5-6log; giảm Virus < 4log Màng lọc sử dụng thực tế thường ghép thành đơn vị lọc gọi mô đun lọc đảm bảo hai yêu cầu: Thứ cường độ tuần hoàn nước bề mặt màng lọc để loại trừ tượng phân cực nồng độ; Thứ hai tạo diện tích tiếp xúc lớn bề mặt màng với nước thiết bị nhỏ gọn, dễ lắp ghép, dễ vận chuyển dễ dàng làm màng hóa chất dùng dòng nước rửa ngược Trên thị trường phổ biến bốn loại mô đun màng lọc sau: 1.1 Mơ đun phẳng: Hình thành cách gắn màng lọc vào đỡ Khả xử lý Chi phí sản xuất Độ đục, chất lơ lửng, huyền phù, chất keo, men, phân tử, vi khuẩn chất rắn hòa Thấp tan có kích thước lớn kích thước lỗ rỗng Như MF, ngồi giữ virut, proteins khối Trung lượng mol nhỏ, enzymes, bình carbohydrates Như UF, ngồi giữ phân tử muối hóa trị cao thấp, chất khống, protein, gelatin Gần hồn tồn, Rất cao nước ngun chất phẳng xếp chồng lên với khoảng cách 0,5 – 3mm để đảm bảo nước thấm qua màng chuyển động khe với vận tốc đủ lớn để tránh phân cực nồng độ Hình Mơ đun dạng 1.2 Mô đun cuộn: Đặt xốp mềm hai màng phẳng, gắn kín ba viền mép, viền thứ tư gắn với ống góp Bố trí nhiều cặp xếp chồng lên qua đệm mềm sau cuộn lại thành ống Nước đem lọc vào khe đệm với tốc độ đủ lớn, nước từ Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 1-2014 khe thấm qua màng lọc tập trung vào rỗng thu gom ống góp Đường kính cuộn đến 30cm, chiều dài đến 1,5m Mơ đun bố trí gọn, có tổn thất áp lực thấp loại mô đun dạng 106 1.3 Mô đun dạng ống: Màng lọc gắn vào mặt ống đỡ làm vật liệu xốp ống khoan lỗ có đường kính 10 đến 40mm sau xếp ống vào vỏ hình trụ Khi lọc, chế độ thủy lực đơn giản vận tốc nước bề mặt tiếp xúc màng lên đến 6m/s, dễ dàng làm giá thành cao Hình Mơ đun dạng cuộn Hình Mô đun dạng ống 1.4 Mô đun dạng sợi rỗng: Bề mặt sợi rỗng màng lọc đường kính sợi từ vài micron đến vài milimet Góp sợi lại thành bó Nước lọc qua màng từ ngồi vào từ tùy thuộc vào cách gắn đầu bó sợi Cách gắn tạo bề mặt lọc nước lớn từ vài nghìn m2/m3 khơng gian Màng lọc dạng sợi sử dụng phổ biến công nghệ xử lý nước thải Hình Mơ đun dạng sợi rỗng Để kéo dài tuổi thọ cho màng, cần làm 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 Cách đơn giản dùng khí thổi từ lên cho bọt khí vào ruột màng chui theo lổ rỗng ngoài, đẩy cặn bám khỏi màng Hoặc làm cách ngâm màng dung dịch hóa chất Trong cơng nghệ xử lý nước thải, bể lọc sinh học màng thường sử dụng kết hợp với cơng trình xử lý sinh học bậc hai, màng lọc thực tách hết sinh khối có nước thải sau q trình xử lý, q trình lọc thực nhờ có áp lực cần thiết Nhờ sử Thông báo Khoa học Công nghệ * Số 1-2014 dụng màng, cặn bẩn giữ lại bể lọc, nước sau xử lý đưa 107 sang công đoạn xả bỏ tái sử dụng Hình Quy trình xử lý nước thải MBR Cơng nghệ xử lý nước màng lọc không áp dụng xử lý nước thải mà sử dụng rộng rãi quy trình xử lý nước cấp, khử muối, Quy mô công suất không dừng lại quy mơ nhỏ cho hộ gia đình mà có khả xử lý nước thải với cơng suất trung bình lớn Hình Trạm xử lý nước cấp sử dụng cơng nghệ lọc Nano Hình Máy lọc nước RO dùng cho hộ gia đình Cơng nghệ MBR đảm bảo ổn Tính ưu việt màng định chất lượng nước sau xử lý, đáp kiểm chứng qua nhiều cơng trình ứng ứng tiêu chuẩn khắc khe dụng khác với phạm vi ứng dụng chất lượng nước đầu Nhờ vào hiệu rộng Thiết kế dạng mô đun hiệu suất khử chất lơ lửng vi sinh cấp độ hệ thống giảm thiểu tắc cao, nước sau xử lý tái sử nghẽn Màng chế tạo phương dụng cho tòa nhà hay nhà máy pháp kéo đặc biệt nên chắc, khơng nước tuần hồn Có thể thiết kế để bị đứt tác động dòng khí xáo trộn ứng dụng cho nhiều lĩnh vực với mạnh bể sục khí Thân màng đặc thù riêng đòi hỏi chất lượng nước phủ lớp polymer thấm nước thuộc sau xử lý ổn định nhóm hydroxyl Vì vậy, màng khơng bị Thơng báo Khoa học Công nghệ * Số 1-2014 hư dùng chlorine để tẩy rửa màng vào cuối hạn dùng Đánh giá mặt kinh tế thấy bật ưu điểm giảm giá thành xây dựng nhờ không cần bể lắng, bể lọc khử trùng, tiêu thụ điện công nghệ MBR so với cơng nghệ khác cấp chứng nhận “Công nghệ Môi trường Mới” Phí thải bùn giảm nhờ tuần hồn hết ¼ lượng bùn dư tạo nhỏ Ngoài quy trình vận hành bảo trì đơn giản Kiểm sốt quy trình cần đồng hồ áp lực lưu lượng Cấu tạo gồm hộp lọc đơn ghép lại nên thay dễ Quá trình làm sạch, sửa chữa, bảo trì kiểm tra thuận tiện Quy trình kết nối cơng trình với văn phòng sử dụng, điều khiển kiểm 108 sốt vận hành từ xa, chí thông qua mạng internet Công nghệ xử lý nước màng sinh học sử dụng rộng rãi nước phát triển để xử lý nước thải, tái sử dụng nước, dùng để khử muối khan nguồn nước cấp Đối với nước phát triển, phạm vi áp dụng phổ biến quy mô công suất nhỏ, thường dùng để xử lý nước cấp cho hộ gia đình, giá thành giá thành công nghệ không rẻ Tuy nhiên ứng dụng màng lọc sinh học công nghệ xử lý nước mang lại hiệu xử lý cao, giải pháp vô hữu hiệu công nghệ nước tái sử dụng nước Nếu quy hoạch nguồn nước cấp, nước thải tốt, xử lý nước tập trung chi phí xử lý nước giảm so với xử lý nước không tập trung, việc áp dụng công nghệ hoàn toàn tầm tay TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lều Thọ Bách, D.Xanhtoulis, Wang Chengduan, Hans Brix 2010 Xử lý nước thải chi phí thấp, NXB Xây Dựng [2] Hoàng Huệ 1996 Xử lý nước thải, NXB Xây Dựng Hà Nội [3] Trịnh Xuân Lai 1999 Tính tốn thiết kế cơng trình hệ thống cấp nước sạch, NXB Khoa học Kỹ thuật [4] Nguyễn Văn Phước 2007 Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học, NXB Xây Dựng Hà Nội [5] Metcalf & Eddy 1991 Waste water engineeringTreating, Disposal, Reuse, McGraw-Hill [6] Nicholas P Cheremisinoff, Ph.D 1996 Biotechnology for waste and wastewater treatment, Noyes Publications, Westwood, New jersey, U.S.A [7] Robert A Corbitt second edition 2004 Standard of environmental engineering, Mc Gaw Hill [8] Udo Wiesmann, In Su Choi, Eva-Maria Dombrowski 2007 Fundamentals of Biological Wastewater Treatment [9] Tom Stephenson, Simon Judd, Bruce Jefferson and Keith Brindle 2006 Membrance bioreactors for wastewater treatment, Iwa publishing [10] H.T El-Dessouky and H.M Ettoune 2002 Fundamentals of Salt Water Desalination, Elsevier Science BV [11] Joseph Cotruvo, Nikolay Voutchkov, John Fawell, Pierre Payment, David Cunliffe and Sabine Lattemann 2010 Desalination technology health and environmental impacts, Iwa publishing  ... cách ngâm màng dung dịch hóa chất Trong công nghệ xử lý nước thải, bể lọc sinh học màng thường sử dụng kết hợp với cơng trình xử lý sinh học bậc hai, màng lọc thực tách hết sinh khối có nước thải... sử dụng Hình Quy trình xử lý nước thải MBR Công nghệ xử lý nước màng lọc không áp dụng xử lý nước thải mà sử dụng rộng rãi quy trình xử lý nước cấp, khử muối, Quy mơ công suất không dừng lại... internet Công nghệ xử lý nước màng sinh học sử dụng rộng rãi nước phát triển để xử lý nước thải, tái sử dụng nước, dùng để khử muối khan nguồn nước cấp Đối với nước phát triển, phạm vi áp dụng phổ