Description
CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC MBR TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
A. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC MBR TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
MBR là viết tắt cụm từ Membrane Bio-Reactor (Bể lọc sinh học bằng màng) có thể định nghĩa tổng quát là hệ thống xử lý vi sinh của nước thải bằng công nghệ lọc màng. Đây là công nghệ xử lý nước thải tiên tiến đang được sử dụng rộng rãi cho nước thải đô thị và công nghiệp trong các dự án lớn trên khắp Việt Nam và thế giới.
Việc ứng dụng Màng lọc 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.
Việc ứng dụng Công nghệ Màng lọc MBR cho chất lượng nước sau xử lý tốt hơn, ổn định hơn công nghệ vi sinh truyền thống. Nước sau xử lý có thể tái sử dụng cho một số mục đích (tùy trường hợp).
Màng MBR là một công nghệ nâng cấp của quá trình xử lý hoạt tính truyền thống (CAS). Trong đó, module màng MBR được nhúng vào bể Aerotank hoặc đặt vào bể riêng. Thay vì bùn hoạt tính được lắng giữ ở bể Lắng thứ cấp trong phương pháp truyền thống thì màng MBR với vô số lỗ vi lọc sẽ giúp phân tách hoàn toàn hỗn hợp nước bùn.
Quá trình phân tách chất bẩn và vi sinh vật hoàn toàn bằng màng MBR nên không cần bể lắng thứ cấp và bể khử trùng, đồng thời tiết kiệm 50% diện tích bể sinh học... ưu điểm vượt trội này giúp tiết kiệm tối đa chi phí và diện tích xây dựng. Khắc phục được những yếu điểm và vấn đề thường gặp khi vận hành hệ thống CAS, cũng như tiết kiệm được chi phí nhân công vận hành (Vận hành bể lắng sinh học trong công nghệ truyền thống rất phức tạp, đòi hỏi người vận hành có chuyên môn và kinh nghiệm cao và thường xuyên túc trực để kiểm soát các vấn đề về bùn như: bùn trôi ra ngoài, lượng lớn hạt rắn nhỏ rời bể lắng, bùn nổi lên bề mặt , vi sinh vật chết, lớp bọt nhờn bao phủ bề mặt… )
Hệ thống xử lý dùng màng MBR vận hành dễ dàng và được thiết lập tự động. Thông lượng nước sạch hút ra qua bơm hút được kiểm soát bởi đồng hồ đo lưu lượng. Chu kỳ hút/rửa hoàn toàn tự động nhờ van điện tự động đóng ngắt. không cần phải đo chỉ số SVI hàng ngày (đây là chỉ số rất quan trọng đối với quá trình thông thường) giúp tiết kiệm được nhân công vận hành.
Bể Aerotank trong công nghệ CAS chỉ vận hành ở nồng độ bùn hoạt tính từ 2,000 – 3,000 mg/l trong khi công nghệ MBR MLSS có thể vận hành trong khoảng 8,000 – 12,000 mg/l. Với nồng độ bùn rất cao nên thể tích bể Sinh học hiếu khí nhỏ hơn, giảm thiểu chi phí xây dựng, trong khi thời gian lưu bùn SRT dài hơn từ 25-30 ngày nên khối lượng bùn sinh ra ít, giúp giảm chi phí xử lý thải bỏ bùn 50%.
Đặc biệt, công nghệ MBR đảm bảo muc tiêu quan trọng nhất của mọi hệ thống xử lý nước thải là hỗ chất lượng nước đầu ra ổn định dễ đạt loại A, đáp ứng yêu cầu cao nhất của các tiêu chuẩn xả thải, có thể tái sử dụng cho nhiều nhu cầu: tưới cây, rửa sàn, làm mát…
Với các hệ thống cũ, khi lưu lượng nước thải xả ra tăng lên hoặc tăng chất lượng xử lý nước ra tiêu chuẩn A. Thì giải pháp chỉ cần bỏ bể lắng II và lắp thêm công nghệ màng MBR KOCH vào mà không cần xây thêm hạng mục hay mở rộng thêm bể sinh học.
B. So sánh giữa các loại Màng MBR
1. Với kích thước lỗ màng là 0,03 µm, màng MBR có thể tách các chất lơ lững, hạt keo, vi khuẩn, một số virus và các phân tử hữu cơ kích thước lớn. Do đó, quá trình màng MBR không cần phải xây thêm bể lắng bùn sinh học và bể khử trùng phía sau, tiết kiệm diện tích bể
SO SÁNH QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH GIỮA CÁC LOẠI MÀNG MBR
|
THÔNG SỐ SO SÁNH |
MÀNG PURON MBR Loại cố định một đầu |
Màng MBR dạng sợi rỗng Loại cố định HAI ĐẦU |
Màng MBR tấm phẳng Có khung cố định |
|
Tuổi thọ thông thường |
8 – 10 năm + Sợi màng siêu bền, đã chứng minh vận hành thực tế |
1 – 5 năm Tùy vào từng nhà sản xuất Do Màng hay nghẹt bùn nên tuổi thọ thấp |
1 – 5 năm Tùy vào từng nhà sản xuất Do Màng dễ bám bùn và nhớt lên bề mặt => tuổi thọ cao nhất 5 năm |
|
BẢO TRÌ |
+ Độc quyền công nghệ cố định một đầu kết hợp hệ thống sục khí trung tâm => không bị ngẹt bùn |
+ Dễ dàng nghẹt bùn do khí sục bởi ống đục lỗ phía dưới không tiếp xúc được các bó sợi Màng => lôi lên rửa cơ học + Hóa chất thường xuyên + Giảm tuổi thọ Màng |
+ Màng dễ bám bùn khi vận hành MLSS cao. Cần định kỳ rửa cơ học + Giảm tuổi thọ Màng + Do không backwash, màng dễ ngẹt bùn |
|
Lượng khí cần thiết Cho hệ 410 – 425m2 MBR |
10 tấm Màng KOCH khí: 0,1 - 0,167m3/tấm/phút 1,67m3/phút |
Ví dụ lấy 425m2 theo manual
Cần 2,49 m3/phút |
Theo Manual cần Cần 2,49 m3/phút |
|
LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ |
0,5 – 0,6 m3/m2/ngày |
0,5 – 0,6 m3/m2/ngày |
0,5 – 0,6 m3/m2/ngày |
|
VẬN HÀNH |
10 phút hút, 30 giây rửa ngược Do màng sạch nêncần rửa ngược ít |
7 phút hút, 3 phút rửa ngược |
7 phút hút, 3 phút nghỉ |
|
HÓA CHẤT RỬA MC |
NaOCl: 125-200 mg/l |
NaOCl: 300 - 500 mg/l |
NaOCl: 300 - 500 mg/l |
|
HÓA CHẤT RỬA RC |
NaOCl: 1000-2000 mg/l |
NaOCl: 3000 - 5000 mg/l |
NaOCl: 3000 - 5000 mg/l |
|
Chi Phí đầu tư đầu tư Hàng EU/G7 |
Tương đương/tấm. Diện tích 1 tấm màng tới 41m2 nên chi phí rẻ hơn tấm phẳng |
Tương đương |
Cao hơn do Màng tấm phẳng thiết kế được tấm màng dưới 1m2/tấm. nên chi phí cao |
So sánh lưu lượng hút qua màng thực tế (lít/m2/giờ), ví dụ với nước thải sinh hoạt chọn 0,6m3/m2/ngày đêm.
|
Thông số |
Màng PURON MBR |
Màng MBR cố định hai đầu / tấm phẳng |
|
Vận hành |
10 phút hút, 30 giây backwash |
7 phút hút, 60 giây backwash |
|
Tổng thời gian vận hành Màng |
22,857 giờ / ngày (do thời gian backwash ít) |
21 giờ / ngày |
|
Lưu lượng vận hành thực tế |
|
30,71 lít/m2/giờ |
|
Kết luận |
Màng KOCH không bị ngẹt bùn và lưu lượng thấm hút (lít/m2/giờ) thực tế thấp => tăng tuổi thọ màng. Nếu thiết kế cùng thông số đã thấp hơn 10% |
Màng MBR cố định hai đầu thường bị ngẹt bùn và lưu lượng thấm hút thực tế rất cao => tuổi thọ màng thấp Vận hành thực tế đã cao hơn 10% |
C. Ưu điểm của màng lọc MBR trong công nghệ xử lý nước thải
1. Với kích thước lỗ màng là 0,03 µm, màng MBR có thể tách các chất lơ lững, hạt keo, vi khuẩn, một số virus và các phân tử hữu cơ kích thước lớn. Do đó, quá trình màng 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.
2. 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.
3. 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 quả xử lý bùn hoạt tính.
4. 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.
5. Chất lượng nước sau xử lý luôn luôn được đảm bảo tốt nhất mà không cần quan tâm nước đầu ra có chứa bùn hoạt tính lơ lửng, các vi khuẩn gây bệnh và kiểm soát chlorine dư.
6. Nước sau xử lý màng MBR thường có chất lượng chất rắn rất thấp < 0.5mg/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…
7. Quá trình vận hành đơn giản và dễ dàng so với quá trình thông thường. 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.
8. Trường hợp nhà máy có nâng công suất lên thì đối với quá trình MBR chỉ cần đầu tư thêm modul màng lọc MBR.
D. Một số ưu điểm của màng PURON MBR:
- Độc quyền công nghệ cố định một đầu kết hợp hệ thống sục khí trung tâm giúp Màng không bị Ngẹt Bùn như các sản phẩm khác.
- Tuổi thọ Màng: 8 - 10 năm. Là màng có tuổi thọ cao nhất trên thị trường hiện nay
- Bảo hành: 2 năm
- Kích thuớc lỗ màng 0,03 micro (lỗ màng UF) lọc được bùn + vi khuẩn có kích thước nhỏ… và làm hệ tiền xử lý cho RO nhằm mục đích tái sử dụng. Giảm tắc ngẹt do chất vô cơ gây ra trong xử lý nước thải công nghiệp.
- Sợi màng KOCH cấu tạo từ vật liệu PVDF siêu bền giúp màng không bị đứt gãy trong quá trình vận hành.
- Màng MBR KOCH cố định đầu dưới, đầu trên lơ lửng, kết hợp với hệ thống sục khí trung tâm giúp màng không bị nghẹt bùn, ngoài ra tiết kiệm năng lượng sục khí và dễ dàng lắp đặt.
- Tiết kiệm 35% - 40% lượng khí cấp vào so với Màng MBR loại cố định hai đầu và Màng MBR dạng tấm phẳng.
- Tiết kiệm 50-60% lượng hóa chất rửa Màng so với Màng khác
- Với cấu tạo đặc biệt, Màng MBR KOCH giúp dễ dàng bảo trì, tiết kiệm hóa chất và nhân công vận hành.
1. Tại sao ban đầu Màng PURON MBR có lỗ 0,05 micron, hiện tại lại cải tiến Lỗ Màng hiện tại là 0,03 micron (Màng siêu lọc UF) ?
- Với hệ thống nước thải công nghiệp có chất vô cơ cao, thì chất vô cơ chủ yếu chỉ bám trên bề mặt màng MBR KOCH và dễ dàng rửa định kỳ bằng axit. Với Màng MBR khác lỗ 0,1-0,4 micron (màng MF) thì chất vô cơ sẽ bám vào thành lỗ màng và khó làm sạch với axit => giảm lưu lượng.
- Lỗ màng nhỏ 0,03 micron giúp cho nước sau xử lý trong hơn => tái sử dụng nước tốt hơn cho một số mục đích (TSS thường nhỏ hơn 0,1 mg/l).
- Tiền xử lý cho RO: thông thường nước thải sau xử lý phải qua màng UF mới qua RO được. Nếu sử dụng màng MBR size lỗ MF sẽ cần thêm một bước lọc UF. Nếu sử dụng màng KOCH có thể trực tiếp qua màng
2. Lỗ Màng PURON MBR nhỏ (0,03 micron), lưu lượng có thấp hơn màng hãng khác không?
- Số lượng lỗ nhiều hơn, theo tỷ lệ.
- Cấu tạo lỗ Màng không đối xứng => lưu lượng cao hơn.
- Kết cấu lỗ đồng nhất & làm từ vật liệu PVDF chất lượng cao
3. Tại sao tuổi thọ Màng PURON MBR trung bình từ 8 – 10 năm, cao hơn các sản phẩm khác.
- Màng PURON MBR độc quyền công nghệ cố định một đầu, tích hợp sẵn hệ thống sục khí trung tâm, giúp cho màng PURON MBR không bị ngẹt bùn như các sản phẩm Màng MBR hãng khác (vui lòng xem video để hiểu rõ hơn).
- Màng PURON MBR cấu tạo từ 3 lớp (màng khác có 2 lớp)
- Lớp trong cùng: là vật liệu Polyester siêu bền (vật liệu làm vỏ xe hơi)
- Lớp ở giữa: màng PVDF với chất lượng cao nhất, với kết cấu lỗ đồng nhất và bất đối xứng.
- Lớp ngoài cùng: màng sau khi sản xuất xong sẽ được phủ một lớp Epoxy đặc biệt, giúp bảo vệ màng (các hãng khác sẽ không có).
- Bảo quản: Màng sau khi sản xuất xong sẽ được ngâm trong Glycerin, giảm thiểu tác nhân oxy hóa của môi trường tới chất lượng và tuổi thọ màng MBR khi chưa sử dụng, ví dụ màng sản xuất 2 năm thì chất lượng vẫn như mới (các loại màng khác sẽ không có)
4. So sánh lưu lượng hút qua màng thực tế (lít/m2/giờ), ví dụ với nước thải sinh hoạt chọn 0,6m3/m2/ngày đêm.
Kết luận: Màng PURON MBR do khả năng tự làm sạch tốt (không bị ngẹt bùn) nên thời gian nghỉ để rửa ngược ít hơn (1,15 giờ/ngày), Màng MBR cố định hai đầu hay Màng MBR tấm phẳng dễ ngẹt bùn nên thời gian nghỉ để rửa ngược hoặc sục khí trong chế độ ngưng bơm hút từ 3 giờ/ngày trở lên => nếu thiết kế cùng lưu lượng thấm hút 0.6m3/m2/ngày thì:
- Màng KOCH sẽ vận hành trung bình giờ ít hơn 10% so với màng MBR khác, giúp Màng PURON MBR bền hơn.
- Không vận hành lưu lượng hút/giờ cao quá, nên lưu lượng vận hành sẽ đảm bảo theo thiết kế, màng khác dễ ngẹt sẽ bị giảm lưu lượng.
5. Cách lựa chọn loại MÀNG MBR phù hợp cho hệ thống xử lý nước thải
So sánh thông số với Màng MBR khác trong hệ thống xử lý nước thải, khách hàng cần xem xét tới một số vấn đề sau đây:
- 1) Giá thành trên 01 mét vuông màng. Tuổi thọ của Màng MBR, tính chi phí sử dụng cho 01 năm. Các màng giá rẻ có tuổi thọ thấp, nếu tính theo vòng đời sử dụng giá MÀNG MBR khác sẽ cao từ 2-5 lần so với Màng PURON MBR
- 2) Vận hành, bảo trì: xem xét tới vấn đề Màng có bị ngẹt hay không. Nếu Màng hay ngẹt => cần Bảo Trì Thường Xuyên bằng cách đem Màng PURON MBR ra khỏi bể để làm vệ sinh. Việc đem Màng ra ngoài sẽ ảnh hưởng tới việc vận hành liên tục của hệ thống, tốn nhiều nhân công cho việc rửa Màng. Ảnh hưởng tới uy tín của nhà thầu với chủ đầu tư.
- 3) Các Màng MBR dạng cố định 2 đầu: thường bị đứt gẫy các sợi Màng sau một thời gian sử dụng, làm giảm lưu lượng thấm hút qua Màng. Đồng thời rất dễ Nghẹt Bùn => vận hành kém hiệu quả. Hệ thống sẽ bị giảm lưu lượng nước thấm qua Màng sau một thời gian sử dụng. Khí làm sạch màng cần sử dụng nhiều. Tuổi thọ loại Màng MBR loại cố định hai đầu thấp hơn 1-5 năm tùy vào hãng sản xuất
- 4) Các Màng MBR dạng Tấm Phẳng: cần lưu lượng khí cấp nhiều hơn. Đồng thời rất dễ Nghẹt Bùn khi chạy với MLSS cao => vận hành kém hiệu quả. Hệ thống sẽ bị giảm lưu lượng nước thấm qua Màng sau một thời gian sử dụng. Khi Màng cần làm vệ sinh thì việc rửa từng tấm màng sẽ mất rất nhiều thời gian vì mỗi tấm Màng diện tích từ 0,8-1m2. Tuổi thọ loại Màng MBR tấm phẳng thấp hơn 1-5 năm tùy vào hãng sản xuất
| STT |
MÀNG PURON MBR USA |
MÀNG MBR HÃNG KHÁC |
| 01 |
|
|
| 02 |
|
|
| 03 |
|
|
| 04 |
|
|
| 05 |
|
|
| 06 |
|
|
| 07 |
|
|
| 08 |
|
|
| 09 |
|
|
| 10 |
|
|
 |
 |
| Cấu tạo Màng MBR hãng khác, gây ra tình trạng tắc ngẽn hai đầu tấm Màng MBR | |
II. DỰ ÁN TIÊU BIỂU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ MÀNG PURON MBR TẠI VIỆT NAM
1. Bệnh viện Bạch Mai – Hà Nội
- Công suất hệ thống 3.000 m3/ngày (đang vận hành 3300 m3/ngày)
- Thời gian hoạt động: 04/2018
2. Dự án Hồ Tràm- Vũng Tàu
- Công suất hệ thống 1.900 m3/ngày (Max 3.800 m3/ngày)
- Thời gian hoạt động: 09/2012 (Màng vẫn vận hành tốt, chưa phải thay mới)
