Hai cấu hình quá trình MBR chính: nhúng chìm (iMBR) và đặt cạnh (sMBR).
Hình 1.3. MBR đặt cạnh Hình 1.4. MBR nhúng chìm
iMBR thƣờng có nhu cầu năng lƣợng ít hơn sMBR, do việc sử dụng các modun màng với chế độ dòng chảy ngang đƣợc bơm qua màng chịu một năng lƣợng trực tiếp gây ra do áp suất cao và các dòng chảy khối.
sMBR có xu hƣớng tắc màng cao hơn iMBR do quá trình hoạt động tại thông lƣợng cao hơn luôn dẫn tới độ thấm thấp hơn bởi sự tắc màng tăng khi thông lƣợng dòng tăng. Do đó, iBMR thƣờng có hiệu quả năng lƣợng cao hơn. Cấu hình nhúng
23
chìm không ứng dụng quá trình bơm dòng thấm, thay vào đó là quá trình sục khí để tăng cƣờng chuyển khối của dòng lỏng qua màng.
Bảng 1.2. So sánh các điều kiện lọc đối với hệ thống MBR đạt cạnh và nhúng chìm [41]
Màng đặt cạnh Màng nhúng chìm
Nhà sản xuất Zenon Zenon
Kiểu Permaflow Z-8 ZeeWeed ZW-500
Diện tích bề mặt [m2] 2 46 Thông lƣợng dòng thấm [Lm-2 h-1] 50 – 100 20 – 50 Áp suất [bar] 4 0,2 – 0,5 Tốc độ dòng khí [m3h-1] - 40 Năng lƣợng lọc [kWh m-3 ] 4 – 12 0,3 – 0,6
1.2.4.1. Bể phản ứng sinh học kết hợp lọc màng với modun màng chúng chìm trong bể phản ứng sinh học
Dạng MBR này sử dụng quá trình xử lý nƣớc thải sinh học tƣơng tự với quá trình bùn hoạt tính thông thƣờng (CAS), nhƣng cung cấp quá trình xử lý bậc ba với một đơn vị xử lý màng bổ sung.
Các màng đƣợc bó thành các modun và đƣợc liên kết với nhau bởi các thiết bị giữ đầu tới một bơm dòng thấm (dòng ra) và đƣợc nhúng chìm trong bể phản ứng sinh học. Các bơm dòng thấm tạo ra một vùng chân không hút nƣớc sạch vào trong các màng sợi rỗng, giữ lại các chất rắn trong bể phản ứng sinh học. Do vậy, quá trình lắng thứ cấp và bơm tuần hoàn bùn là không cần thiết.
Bởi bùn hoạt tính vẫn đƣợc giữ lại trong bể phản ứng sinh học, nên nồng độ MLSS cao hơn khá nhiều (10.000 tới 12.000 mg/l) so với quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính thông thƣờng. Các nồng độ MLSS tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý trong một thể tích bể phản ứng nhỏ hơn [41].
Kiểu quá trình MBR này có thể đƣợc xây dựng ngầm, hoặc đƣợc cải tạo nâng cấp từ các bể sục khí CAS hiện hữu. Trong quá trình hoạt động, không khí đƣợc cung cấp thông qua các bộ khuyếch tán bọt khí thô tại đáy của các màng để làm sạch và cung cấp oxy cho quá trình xử lý sinh học.
24
Các MBR nhúng chìm là dạng cấu hình MBR đƣợc sử dụng rộng rãi nhất, do chúng có nhu cầu năng lƣợng riêng thấp và do đó có hiệu quả kinh tế hơn khi ứng dụng trong thực tế.
1.2.4.2. Bể phản ứng sinh học kết hợp lọc màng với các modun màng đặt bên cạnh bể phản ứng sinh học
Hệ thống MBR đặt cạnh có đơn vị màng theo sau hoặc đƣợc đặt bên ngoài bể phản ứng. Điều này giúp giữ hai quá trình đƣợc phân tách, tránh các tƣơng tác và có thể tối ƣu hóa từng quá trình.
Nƣớc thải đầu vào đƣợc lọc trƣớc khi đi vào bể phản ứng sinh học, tại đây nó đƣợc oxy hóa để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ, cũng nhƣ amoni nếu có. Phần lỏng hỗn hợp từ bể phản ứng sinh học tại hàm lƣợng MLSS trong khoảng 10 tới 20 g/l đƣợc rút và bơm qua một modun màng lọc dòng ngang. Dòng thấm từ các màng tạo thành dòng ra đã xử lý. Dòng thải là các chất rắn cô đặc đƣợc tuần hoàn tới bể phản ứng sinh học.Các chất rắn sinh học đƣợc thải từ bể phản ứng sinh học hoặc từ dòng tuần hoàn [41].