Từ lâu MBR đã đƣợc ứng dụng trong xử lý nƣớc rỉ rác. Hơn 50 nhà máy MBR trong xử lý nƣớc rỉ rác đã đƣợc xây dựng ở châu Âu. Theo Wang và các cộng sự, hơn 15 nhà máy MBR trong xử lý nƣớc rỉ rác đã đƣợc xây dựng ở Trung Quốc trong 5 năm. Ngày nay, các MBR thƣơng mại đƣợc ứng dụng trong cả hai lĩnh vực xử lý nƣớc thải đô thị và công nghiệp [53].
1.2.7.1. Loại bỏ các vật chất hữu cơ (BOD và COD)
Hiệu quả loại bỏ BOD cao, đạt từ 90 tới 99%, theo tuổi của nƣớc rỉ rác hay các điều kiện vận hành đƣợc sử dụng.
Không giống xử lý BOD, khoảng hiệu quả xử lý COD đƣợc ghi nhận trong xử lý nƣớc rỉ rác sử dụng MBR dao động trong từ các mức thấp 23% tới cao hơn 90%. Tuy nhiên, đáng chú ý là dƣới các điều kiện tối ƣu, hiệu quả xử lý COD đạt hơn 75% trong hầu hết các nghiên cứu [38].
Tính khả thi khi sử dụng MBR để xử lý nƣớc rỉ rác già vẫn là một trong những mục tiêu nghiên cứu chính trong số rất nhiều nghiên cứu. Nghiên cứu sử dụng nƣớc rỉ rác có tỷ lệ BOD/COD thấp khoảng 0,1 (cho thấy rằng tỷ lệ thành phần khó phân hủy sinh học chỉ khoảng 10%) với HRT từ 1 tới 2 ngày, hiệu quả loại bỏ COD là đáng chú ý. Nghiên cứu của Aloui và các cộng sự cho hiệu quả xử lý COD trung bình đạt 76% với HRT từ 2-3 ngày và OLR khoảng từ 1,9 – 2,7 gCOD/L.ngày [12]. Trong thực tế, một số kết quả khả quan cũng đƣợc ghi nhận trong nghiên cứu của Robinson [42], hiệu quả loại bỏ COD trong nƣớc rác cũ là 76% với nồng độ COD ban đầu khoảng 5.000 mg/l và tỷ lệ BOD/COD bằng 0,05. Những nghiên cứu này đã khẳng định lại những phát hiện của Alvarez-Vazquez và các cộng sự rằng MBR có thể xử lý hiệu quả cả nƣớc rác cũ và mới cao hơn so với các công nghệ sinh học thông thƣờng [11].
1.2.7.2. Loại bỏ amoni
Nồng độ amoni cao trong nƣớc rỉ rác có thể gây ức chế quá trình nitrat hóa, đặc biệt là trong nƣớc rác cũ. Nó có thể làm chậm hoạt tính của hệ vi sinh vật, tăng cƣờng
28
sự mất mát sinh khối, và giảm tốc độ nitrat hóa trong các hệ thống sinh học thông thƣờng.
Nhiều nghiên cứu đã ghi nhận hiệu quả xử lý N-NH3 đạt hơn 90%. Trong một số trƣờng hợp, N-NH3 có thể đƣợc xử lý hoàn toàn khi ứng dụng MBR cho cả xử lý nƣớc rác cũ và mới. Nghiên cứu của Ahn và các cộng sự [10] về hai hệ thống xử lý sinh học thông thƣờng và một hệ thống MBR tích hợp đơn vị màng RO đã đánh giá hiệu quả xử lý amoni. Các tác giả kết luận rằng MBR làm tăng sự lƣu giữ sinh khối (do SRT cao) và tăng cƣờng tốc độ quá trình nitrat hóa. Aloui và các cộng sự đã sử dụng MBR để xử lý nƣớc rác già (BOD/COD < 0,2) với nồng độ amoni cao (1.000 – 2.800 mg/l). Nồng độ N-NH3 trong nƣớc đầu ra khá thấp, khoảng 100 mg/l với HRT từ 2-3 ngày [12].
Hơn nữa, nồng độ N-NH3 cao cũng ảnh hƣởng bất lợi tới quá trình xử lý N bằng MBR. Nƣớc thải có nồng độ nito (cả dạng N-NH3 và N hữu cơ) cao hơn 1.000 mg/l có thể gây ức chế vi khuẩn nitrat hóa. Do đó, cần sử dụng bƣớc tiền xử lý nƣớc thải đầu vào để tăng cƣờng hiệu quả hoạt động của MBR. Hasar và các cộng sự đã sử dụng quá trình đuổi khí đối với nƣớc rác cũ có nồng độ N-NH3 cao (1.100 – 2.150 mg/l). Nồng độ amoni trong nƣớc đầu vào của hệ thống MBR giảm xuống 200 – 1.000 mg/l, do đó hiệu quả xử lý N-NH3 đạt 87 – 98% trong hệ thống MBR [21].
Trong hầu hết các nghiên cứu, hiệu quả loại bỏ N-NH3 ổn định dƣới các điều kiện nồng độ đầu vào, HRT và OLR khác nhau. Visvanathan và các cộng sự đã phát hiện ra rằng khi thay đổi tỷ lệ BOD/COD đầu vào và nồng độ NH3-N, nồng độ N-NH3 vẫn nằm trong khoảng 400 – 450 mg/l. Nồng độ N-NH3 sau hệ thống MBR đạt đƣợc các tiêu chuẩn xả thải, nhƣng nồng độ NO3- trung bình lại khá cao, khoảng 660 mg/l. Vì vậy, bƣớc khử nitrat hóa là bƣớc quan trọng cần thiết phải thực hiện. Các hệ thống thiếu khí – hiếu khí đƣợc sử dụng để khắc phục vấn đề này. Tỷ lệ C:N hay BOD:N thƣờng đƣợc sử dụng để thể hiện nguồn cacbon có khả năng phân hủy sinh học. Nƣớc rác già cần nguồn cacbon ngoại sinh để hỗ trợ quá trình khử nitrat do tỷ lệ C:N thấp. Sử dụng nguồn etylen glycon làm nguồn cacbon cho quá trình khử nitrat hóa, hiệu quả xử lý N trong nƣớc rác già đạt hơn 96% trong một nhà máy MBR thực tế [50].
29