MBR là kỹ thuật xử lý nước thải kết hợp quá trình dùng màng với hệ thống bể sinh học hiếu khí, MBR là q trình cải tiến của phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, mà trong đó bể màng MBR đóng vai trị như một bể lắng bậc 2.
Vai trò của bể MBR:
* Tiền xử lý: có tác dụng như lưới lọc, song chắn rác; * Xử lý bậc 1: khử chất hữu cơ, N, P;
* Xử lý bậc 2: phân tách hai pha lỏng và pha rắn khi qua màng;
Hệ thống lọc màng MBR gồm khung màng, các tấm màng. Tùy theo lưu lượng nước thải cần xử lý mà bể màng cùng với hệ thống các tấm màng được thiết kế với diện tích phù hợp mang lại hiệu quả xử lý nước thải tốt nhất.
Nước thải bệnh viện chứa nhiều kháng sinh và nồng độ gen cao hơn khoảng 25% từ 0,4 đến 1,8 lần so với nước thải chung (CWW). bla KPC và vanA có thể được xác định là gen liên quan đến bệnh viện và đã được giảm xuống dưới giới hạn phát hiện (LOD) trong quá trình điều trị tại chỗ. Xử lý tại chỗ tiên tiến đã loại bỏ nhiều gen từ 0,5 đến 3,6 lần so với xử lý nước thải đô thị sinh học thơng thường (bùn hoạt tính). Xử lý tại chỗ tiên tiến đã có thể loại bỏ 12 trong số 19 loại kháng sinh được phát hiện, trong khi xử lý nước thải đô thị đã loại bỏ tới 1 (trong số 21 phát hiện). Các công nghệ xử lý tiên tiến khác nhau có thể nhắm mục tiêu các chất ô nhiễm khác nhau ở các mức độ khác nhau, làm cho việc liên kết tuần tự hiệu quả hơn. Xử lý bằng MBR có hiệu quả nhất trong việc giảm gen kháng kháng sinh trong nước thải bệnh viện. [11]
Nguyên tắc hoạt động: sau khi xử lý sơ bộ nước thải sẽ đưa vào bể sinh học hiếu khí có sử dụng màng lọc MBR tại đây nước thải sẽ thấm xuyên qua sợi màng từ các lỗ mao dẫn có kích thước từ 0,2 - 0,4 micromet. Màng chỉ cho nước sạch đi qua còn các chất lơ lửng, hữu cơ, vi sinh sẽ được giữ lại trên bề mặt màng. Nước sạch sẽ được đưa ra ngoài theo hệ thống ống thu nước từ các tấm màng bằng bơm hút màng. Lượng bùn trong bể màng sẽ được tuần hồn về bể sinh học phía trước để đảm bảo sinh khối và định kỳ hút bùn dư ra bể chứa bùn.
Sau thời gian hoạt động, màng sẽ bị nghẹt và dấu hiệu nhận biết là áp lực hút tăng lên từ 25 - 30 kg/cm3, lúc này tiến hành quá trình rửa màng bằng phương pháp rửa ngược bằng Javen và kết hợp thổi khí. Sau thời gian hoạt động từ 3 - 6 tháng, tiến hành rửa màng định kỳ nhằm loại bỏ lớp bùn bám bên ngoài sợi màng cũng như hoàn nguyên sợi màng về trạng thái ban đầu.
Ưu điểm hệ thống MBR:
- Nước sau xử lý của màng sinh học MBR chất lượng và được diệt một số loại vi khuẩn có kích thước lớn hơn 0,4 micromet, có thể thải bỏ ngay hoặc tái sử dụng cho các tòa nhà hay hệ thống cấp nước.
- Chất lượng nước đầu ra khơng cịn vi khuẩn và mầm bệnh.
- Thế kế phù hợp với các hệ thống địi hỏi chất lượng nước đầu ra ln ổn định. - Thời gian lưu bùn lớn và đảm bảo sinh khối không mất đi trong quá trình xử lý nước thải.
Nhược điểm của màng MBR:
- Hiện nay chi phí đầu tư cơng nghệ màng cịn khá cao vì các tấm màng chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc.
- Kích thước các lỗ lọc trên sợi màng rất nhỏ dẫn đến hiện tượng nghẹt màng nên sẽ mất thời gian rửa ngược để sợi màng có thể tiếp tục hoạt động. Định kỳ sau một thời gian lọc màng sẽ phải tiến hành rửa màng bằng hóa chất để hồn ngun tấm màng việc này sẽ gây tốn hóa chất và trong thời gian rửa màng này nước thải không được xử lý sẽ phải chứa trong các bể phía trước bể màng nên khi tính tốn thiết kế cần lưu ý đến vấn đề này để khi vận hành đạt kết quả tốt nhất.
- Yêu cầu người vận hành hệ thống phải nắm bắt kỹ thuật lọc màng và hiểu biết về các nguyên tắc hoạt động của thiết bị để tránh gây hư hỏng khung màng.
Kết luận: [9]
Bể phản ứng MBR kết hợp q trình bùn hoạt tính với màng để tách bùn ra khỏi dịng sau xử lý được vận hành trong thời gian 4 tháng với thời gian lưu bùn SRT = 25 ngày. Ảnh hưởng của HRT, MLSS được khám phá và cho thấy kết quả chất lượng nước đầu ra đảm bảo sự đáp ứng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.
Hiệu suất loại bỏ các chất hữu cơ BOD5 và COD cao và ổn định trên ngưỡng 90%. Hàm lượng chất rắn lơ lửng, nitơ, phốtpho đầu ra khá thấp. Xem xét dưới góc độ tính hiệu quả, cơng nghệ màng lọc sinh học MBR thích hợp cho việc xử lý các chất ơ nhiễm và có tiềm năng lớn cho mục đích tái sử dụng các nguồn nước thải sinh hoạt.
g. Bể thiếu khí (Anoxic)
Cơ chế chính của bể anoxic là các sinh vật dị dưỡng hoạt dộng trong môi trường tùy nghi chuyển hóa N theo phương trình sau:
Phản ứng sơ cấp thơng qua sự đồng hóa (sự phát triển sinh khối) N được chuyển hóa rất ít khoảng 12 – 14% trong lượng sinh khối làm nhiệm vụ này.
Khi thiết kế phải chú ý khu vực hiếu khí để khử nitrat hóa và một vùng khơng có oxy để xảy ra phản ứng khử