MBR là viết tắt của cụm từ Membrane Biorector, có thể định nghĩa là công nghệ xử lý nước thải bằng cách kết hợp quá trình sinh học bùn hoạt tính với màng lọc. Cấu tạo của một hệ thống MBR bao gồm: Bể phản ứng sinh học và module màng lọc.
Cơ chế hoạt động của bể MBR có thể được mô tả ngắn gọn như sau: Nước thải được đưa vào trong bể, qua quá trình xử lí sinh học, trong đó vi sinh vật sử dụng các chất bẩn trong nước thải để làm thức ăn, nước thải được làm sạch và thấm qua màng, các chất bẩn còn lại trong nước thải sẽ bị loại bỏ và giữ lại trong bể. Tóm lại bể MBR là sự kết hợp giữa 2 quá trình cơ bản: xử lí hiếu khí & lọc trong một đơn nguyên.
Bể phản ứng sinh học: theo mô hình trong phòng thí nghiệm thì bể phàn ứng sinh học này tương tự bể Aerotank. Quá trình sinh học sẽ điễn ra qua 3 giai đoạn.
Giai đoạn 1: Bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Lúc này, cơ chất và chất dinh
duỡng đang rất phong phú, sinh khối bùn còn ít. Theo thời gian, quá trình thích nghi của vi sinh vật tăng, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng mạnh. Vì vậy, lượng oxy tiêu thụ tăng dần vào cuối giai đoạn này rất cao. Tốc độ tiêu thụ oxy vào cuối giai đoạn này có khi gấp 3 lần ở giai đoạn 2. Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ tăng dần.
Giai đoạn 2: Vi sinh vật phát triển ổn định, hoạt lực enzym đạt cực đại và kéo dài trong
thời gian tiếp theo. Tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt cực đại, các chất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất. Tốc độ tiêu thụ oxy gần như không thay đổi sau một thời gian khá dài.
Giai đoạn 3: Tốc độ tiêu thụ oxy có chiều hướng giảm dần và sau đó lại tăng lên. Tốc
độ phân hủy chất bẩn hữu cơ giảm dần và quá trình Nitrat hóa amoniac xảy ra. Sau cùng, nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm và quá trình làm việc của Aerotank kết thúc. Điểm khác biệt của bể MBR sao với Aerotank là thay vì lắp đặt bể lắng 2 phía sau thì nước được hút qua màng lọc rồi đi ra ngoài, vì thế sẽ không có tuần hoàn bùn.
38
Module màng lọc: Hệ thống màng lọc trong bể MBR sử dụng loại màng bán thấm (semi-permeable). Mỗi đơn vị module màng được cấu tạo gồm nhiều sợi 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. Hệ thống màng lọc có kích thước lỗ rất nhỏ (Phòng thí nghiệm sử dụng màng lọc MOTIMO có kích thước lỗ lọc là 0.1 µm) có vai trò giữ lại các chất ô nhiễm cần xử lí và cho nước sạch thấm qua màng (bán thấm).