Màng lọc có vai trò quan trọng trong xử lý nước và nước thải, là công nghệ vượt trội so với các công nghệ lọc nước thông thường với hiệu suất tốt hơn và hiệu quả kinh tế hơn đã được chứng minh. Các quy trình cơ bản của màng là vi lọc (MF), siêu lọc (UF), lọc nano (NF), thẩm thấu ngược (RO). Phạm vi phân tách cho các màng đó như sau: 100 đến 1000 nm đối với MF, 5 đến 100 nm đối với UF, 1 đến 5 nm đối với NF và 0,1 đến 1 nm đối với RO. Trong hơn 10 năm qua MBRs đã nổi lên như một công nghệ xử lý thứ cấp hiệu quả bằng cách sử dụng các màng trong phạm vi MF và UF.

2. Ứng dụng MBR

MBR thường là một lựa chọn ưu tiên khi,

1/ Có không gian hạn chế

2/ Người dùng cuối yêu cầu nước đã qua xử lý chất lượng cao (ví dụ: để tái sử dụng nước)

Các quy định về môi trường ngày càng chặt chẽ cùng với việc chi phí đầu tư và chi phí vận hành MBR ngày càng giảm đã dẫn đến sự gia tăng về số lượng và quy mô lắp đặt trên toàn thế giới. MBR hiện đã được thực hiện tại hơn 200 quốc gia trên toàn thế giới với một số nhà máy có công suất trên 10.000 m3/ngày và tốc độ tăng trưởng lên đến 15% theo các báo cáo thường xuyên trong các phân tích thị trường khác nhau.

Thông thường công nghệ MBR được áp dụng cho những loại nước thải có hàm lượng cacbon hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Điều sau đặc biệt đúng khi nói đến lĩnh vực thực phẩm và đồ uống đã sử dụng rộng rãi công nghệ MBR.

Các lĩnh vực nước thải chứa ít hàm lượng phân hủy sinh học (ví dụ nước rỉ bãi rác và nước thải dược phẩm) cũng đã chứng kiến sự gia tăng MBR do thời gian lưu giữ chất rắn dài (SRT) cho phép xử lý sinh học được cải thiện hơn so với xử lý sinh học thông thường.

Nước có chứa dầu lơ lửng (thực vật hoặc khoáng chất) cần được xử lý trước (ví dụ: tách tấm, tuyển nổi không khí hòa tan hoặc cả hai) để bảo vệ màng.

Mặc dù thị trường toàn cầu MBR chủ yếu do một số công ty lớn thống trị, nhưng số lượng nhà cung cấp công nghệ vẫn tiếp tục tăng, với hơn 70 sản phẩm mô-đun màng MBR có mặt trên thị trường hiện nay.

Nhìn chung MBR đã được áp dụng để xử lý nước thải trong một số lĩnh vực công nghiệp, như:

1. thực phẩm và đồ uống - chứa nhiều chất hữu cơ

2. công nghiệp dầu khí - lĩnh vực thăm dò, lọc và hóa dầu

3. ngành công nghiệp dược phẩm - có các thành phần dược phẩm hoạt động (API)

4. công nghiệp giấy và bột giấy - hàm lượng chất rắn lơ lửng, COD và BOD cao

5. nước thải ngành dệt - khả năng tái phân hủy sinh học, độc tính, hàm lượng FOG và màu sắc

6. nước rỉ bãi rác - nhiều loại hợp chất hữu cơ và vô cơ hòa tan và lơ lửng

7. nước thải từ tàu - các yêu cầu pháp lý và hạn chế về không gian.

8. Xử lý công nghiệp so với đô thị

3. Ưu điểm của MBRs là gì?

Người ta thừa nhận rằng các bể phản ứng sinh học màng có một số ưu điểm so với các công nghệ nước thải khác,

I. Kiểm soát độc lập HRT và SRT

II. Chất lượng đầu ra cao

III. Mặt bằng nhỏ

IV. Cải tiến xử lý sinh học.

I. Kiểm soát độc lập HRT và SRT

Vì chất rắn sinh học (hỗn hợp lỏng hoặc bùn) được chứa hoàn toàn trong bể phản ứng sinh học, điều này cho phép kiểm soát thời gian lưu chất rắn (SRT) độc lập với thời gian lưu thủy lực (HRT). Trong quy trình CAS, chất rắn kết bông (‘flocs’) về cơ bản là sinh khối phải được phép phát triển về kích thước đến mức chúng có thể lắng xuống trong bể lắng thứ cấp. Vì vậy, trong CAS HRT và SRT được kết nối; khi HRT tăng lên, các bông cặn phải phát triển, sau đó làm tăng khả năng lắng của chúng.

II. Chất lượng đầu ra cao

Với các lỗ lọc của MBR có kích thước nhỏ (<0,5), nước thải sau xử lý có độ trong rất cao và nồng độ mầm bệnh giảm đáng kể so với quy trình CAS. Nước thải đầu ra có đủ chất lượng cao để thải ra các vùng nước hoặc được sử dụng cho các ứng dụng như tưới tiêu đô thị, tiện ích hoặc xả toilet.

III. Mặt bằng hệ thống nhỏ

CAS có HRT cao dẫn đến yêu cầu kích thước nhà máy lớn hơn. Trong MBR, do nồng độ chất rắn hoạt tính cao hơn, cùng một khối lượng chất rắn được chứa trong một thể tích nhỏ hơn, do đó mặt bằng nhỏ hơn.

IV. Xử lý sinh học tốt hơn

MBR có SRT cao hơn, có xu hướng cung cấp quá trình xử lý sinh học tổng thể tốt hơn do khuyến khích sự phát triển của các vi sinh vật phát triển chậm hơn, đặc biệt là nitrat hóa. Thực tế này làm cho MBRs rất hiệu quả trong việc loại bỏ amoniac (‘nitrat hóa’) theo hướng sinh học.

4. Nhược điểm của MBRs là gì?

Những nhược điểm chính của MBR là sự phức tạp của quy trình hoạt động và chi phí được phân theo CAPEX (chi phí đầu tư) và OPEX (chi phí vận hành)

Cả hai loại chi phí đều rất nhạy cảm với giá thành của màng. OPEX cũng nhạy cảm với,

• tuổi thọ của màng

• thông lượng thấm

• tốc độ sục khí màng (năng lượng sục khí)

5. Đánh giá CAS so với MBR

Để CAS tạo ra một dòng nước thải có cùng chất lượng nước với MBR, nó có thể cần tất cả hoặc một số điều sau:

1. tăng kích thước bể (và do đó một diện tích đất lớn) cho HRT gia tăng

2. tăng liều lượng hóa chất để đạt được nồng độ phốt pho (P) cao

3. xử lý tinh bằng bộ lọc đa tầng (MMF) hoặc siêu lọc / vi lọc (UF/MF) để đạt được chất lượng nước đã qua xử lý tương đương với MBR ở các chỉ tiêu chất rắn lơ lửng (SS) và nồng độ vi sinh vật.

MBR là giải pháp tối ưu cho các công trình có giá đất đắt đỏ, không gian hạn chế như các cao ốc, khách sạn ở các khu đô thị lớn; hay cho các hệ thống XLNT hiện hữu cần tăng công suất phát sinh / nâng chất lượng nước đầu ra mà không phải xây lắp thêm bể; hoặc cho chủ đầu tư nào đang tìm kiếm một giải pháp có nồng độ nước sau xử lý ổn định, có khả năng vận hành tự động cao, có cấu tạo khép kín nhằm hạn chế mùi hôi và tăng tính thẩm mỹ.