Công nghệ xử lý nước nước thải bằng màng vi lọc là công nghệ tiên tiến được các nước phát triển như Nhật, Mỹ, châu Âu áp dụng rộng rãi trong vòng hai thập kỷ qua. Đặc biệt trong đó công nghệ bể sinh học màng vi lọc (Membrane bio reactor, gọi tắt là MBR) đã chứng tỏ các ưu thế vượt trội trong hiệu quả xử lý, vận hành và vốn đầu tư.

Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR là sự kết hợp giữa hai quá trình cơ bản trong một đơn nguyên:

• Phân hủy sinh học chất hữu cơ; 
• Kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc (micro-filtration).

Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR thay thế công nghệ xử lý sinh học truyền thống, kết hợp bể phản ứng sinh học và bể lắng chỉ bằng một công trình đơn giản hơn trong xây dựng và vận hành (cụm màng có thể đặt ngập trong bể phản ứng sinh học hay nằm bên ngoài). Công nghệ MBR rất hiệu quả trong việc loại bỏ các chất hữu cơ, kim loại, và vi khuẩn, phù hợp để xử lý nhiều loại nước thải khác nhau như nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước rỉ rác. Chất lượng nước sau khi xử lý rất tốt và ổn định, với hàm lượng SS <1mg/L, độ đục <0.2NTU. Hiệu suất lọc Nitơ và Ammonia lên đến 90 – 95% và đặc biệt hiệu suất loại bỏ vi khuẩn và virus rất cao. Đặc biệt, màng lọc ở đây còn đóng vai trò một barie giữ lại các vi khuẩn nguy hiểm đến sức khỏe mà quá trình khử trùng bằng clo cũng không có tác dụng. Nước sau xử lý thích hợp để xả ra môi trường tự nhiên hoặc các mục đích tái sử dụng như tưới cây, rửa sàn, dội nhà vệ sinh,…

Việc ứng dụng Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR là kết hợp giữa công nghệ lọc màng và bể lọc sinh học như là một công đoạn trong quy trình xử lý nước thải có thể thay thế (trong vài trường hợp) cho vai trò tách cặn của bể lắng bậc hai và bể lọc nước đầu vào, do vậy có thể lược bỏ bể lắng bậc hai, bể khử trùng và vận hành với nồng độ MLSS cao hơn sẽ tiết kiệm diện tích bể sinh học.

Ưu điểm của màng lọc MBR trong công nghệ xử lý nước thải

+ Với kích thước lỗ màng là 0,03 µm, màng MBR có thể tách các chất rắn lơ lững, hạt keo, vi khuẩn, một số virus và các phân tử hữu cơ kích thước lớn. Do đó, Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR không cần phải xây thêm bể lắng bùn sinh học và bể khử trùng phía sau, tiết kiệm diện tích bể sinh học giảm được chi phí xây dựng và thiết bị, giảm chi phí vận hành và giảm được diện tích xây dựng có thể dùng cho mục đích khác.

+ Thời gian lưu nước ngắn 2.5-5 giờ so với công nghệ bùn hoạt tính thông thường >6 giờ giảm diện tích đất cần thiết, nhất là đối với các khu vực bệnh viện, khách sạn, các cao ốc văn phòng và các công trình cải tạo nâng cấp không có diện tích đất dự trữ.

+ Nồng độ vi sinh MLSS trong bể cao và thời gian lưu bùn (Sludge Retetion Time-SRT) dài nên khối lượng bùn dư sinh ra ít giảm chi phí xử lý, thải bỏ bùn. Ngoài ra, do nồng độ bùn trong bể cao nên sẽ làm giảm khả năng nổi của bùn, tăng hiệu của xử lý của bùn hoạt tính.

+ Màng MBR được thiết kế với nồng độ bùn hoạt tính cao 5000-12.000 mg/l và tải trọng BOD xử lý cao, giảm thể tích của bể sinh học hiếu khí, giảm chi phí đầu tư xây dựng.

+ Chất lượng nước sau xử lý luôn luôn được đảm bảo tốt nhất mà không cần quan tâm trong nước đầu ra có chứa bùn hoạt tính lơ lửng, các vi khuẩn gây bệnh và kiểm soát chlorine dư.

+ Nước sau xử lý bằng công nghệ MBR có lượng chất rắn rất thấp <5mg/l, BOD5 và COD thấp, do đó, nước thải có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau như giải nhiệt, tưới cây hoặc rửa đường….

+ Quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải đơn giản và dễ dàng hơn so với quá trình thông thường. Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR có thể điều chỉnh hoàn toàn tự động trong quá trình vận hành, không cần phải đo chỉ số SVI hàng ngày (đây là chỉ số rất quan trọng đối với quá trình thông thường) ít tốn nhân công vận hành.

+ Trường hợp nhà máy có nâng công suất hoạt động lên thì đối với quá trình Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR chỉ cần đầu tư thêm modul màng lọc MBR.

Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR

Màng lọc MBR ứng dụng trọng công nghệ xử lý nước thải cực kỳ đơn giản

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bảng công nghệ MBR

Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR được ứng dụng rất phổ biến trong các loại nước thải khó xử lý ví dụ như:

• Xử lý nước thải sinh hoạt
• Xử lý nước thải bệnh viện
• Xử lý nước thải phòng khám
• Xử lý nước thải công nghiệp, sản xuất
• ….

Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR tiết kiệm chi phí xây dựng và lắp đặt rất nhiều so với công nghệ truyền thống.

So sánh công nghệ xử lý nước thải truyền thống và công nghệ MBR theo sơ đồ sau:

Nguyên lý xử lý nước thải bằng Màng lọc MBR

Cơ chế hoạt động của vi sinh vật trong Xử lý nước thải bằng công nghệ MBR cũng tương tự như bể bùn hoạt tính hiếu khí nhưng thay vì tách bùn sinh học bằng công nghệ lắng thì công nghệ MBR lại tách bằng màng.

Màng sợi MBR

Vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn hoàn toàn bị giữ lại tại bề mặt màng. Đồng thời chỉ có nước sạch mới qua được màng. Phần nước trong được bơm hút ra ngoài, phần bùn nằm lại trong bể và định kỳ tháo về bể chứa bùn.

Nguyên lý lọc và rửa màng

Kích thước lỗ màng MBR rất nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm) nên bùn sinh học sẽ được giữ lại trong bể, mật độ vi sinh cao và hiệu suất xử lý tăng. Nước sạch sẽ bơm hút sang bể chứa và thoát ra ngoài mà không cần qua bể lắng, lọc và khử trùng.

Máy thổi khí ngoài cung cấp khí cho vi sinh hoạt động còn làm nhiệm vụ thổi bung các màng này để hạn chế bị nghẹt màng.

Bảo trì Màng lọc MBR

Để kéo dài tuổi thọ cho màng, cần làm sạch 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. Có 2 cách làm sach màng:

Cách 1: Làm sạch màng bằng cách thổi khí: Dùng khí thổi từ dưới lên sao cho bọt khí đi vào trong ruột màng chui theo lỗ rỗng ra ngoài, đẩy cặn bám khỏi màng.

Cách 2: Làm sạch màng bằng cách ngâm trong dung dịch hóa chất. Nếu tổn thất áp qua màng tăng lên 25~30 cmHg so với bình thường, ngay cả khi đã dùng cách rửa màng bằng thổi khí, thì cần làm sạch màng bằng cách ngâm vào thùng hóa chất riêng khoảng 2~4 giờ. (Dùng chlorine với liều lượng 3~5g/L, thực hiện 6~12 tháng một lần).

Chú ý: Mang đồ bảo hộ lao động trong quá trình ngâm hóa chất rửa màng