Xử lý nước thải bằng công nghệ màng lọc sinh học MBR

MÀNG LỌC SINH HỌC MBR (MEMBRANE BIO- REACTOR) XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC SINH HỌC MBR † ƯU ĐIỂM CỦA MÀNG LỌC MBR: - Tăng hiệu qủa sinh học 10-30% - Thời gian lưu nước ngắn (HRT:Hydraulic Residence Times (6h)) - Thời gian lưu bùn dài (SRT: Sludge Residence Times (6 tháng) ) - Bùn hoạt tính tăng 2-3 lần - Không có lắng thứ cấp - Quy trình điều khiển tự động - Dễ điều chỉnh hoạt động sinh học - Chất lượng đầu ra không còn vi sinh vật - Tiết kiệm được diện tích xây dựng (vì không cần xây bể lắng & bể khử trùng) - Tải trọng chất hữu cơ cao - Loại bỏ tất cả vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước cực nhỏ, các Coliform, E-Coli XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN † Tại sao màng lọc sinh học MBR là công nghệ triển vọng nhất để xử lý nước thải ? - MBR là sự cải tiến của quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính trong đó việc tách cặn đã được thực hiện không cần đến bể lắng bậc 2 - Nhờ sử dụng màng,các thể cặn được giữ lại trong bể lọc,giúp cho nước sau xử lý có thể đưa sang công đoạn tiếp theo hoặc xả bỏ. - Không cần bể lắng & giảm kích thước bể nén bùn - Không cần tiệt trùng nhờ đã khử triệt để coliform và E.coli - Công trình được tinh giản - Dễ kiểm soát và bảo trì bằng hệ thống tự động - Tính ưu việt về công suất và cấu hình có giá trị tầm cỡ - Nhờ kích thước lỗ rỗng cực kỳ nhỏ : 0.01- 0.2 um nên ngăn cách được giữa pha rắn và pha lỏng † Màng MBR là gì? MBR là viết tắt cụm từ Membrance 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 - Chúng đạt hiệu quả rất cao đã được kiểm chứng thực tế các công trình trong việc khử cả thành phần vô cơ lẫn hữu cơ cũng như các vi sinh vật trong nước thải - MBR là kỹ thuật mới xử lý nước thải kết hợp dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận hành SBR sục khí và công nghệ dòng chảy gián đoạn - MBR có thể ứng dụng với bể hiếu khí và kỵ khí - Việc ứng dụng MBR kết hợp giữa công nghệ lọc màng và bể lọc sinh học như là một đoạn trong quy trình xử lý nước thải có thể thay thế cho vai trò tách cặn bể lắng bậc 2 và bề lọc nước đầu vào. Do vậy có thể lược bỏ bể lắng bậc 2 và vận hành với nồng độ MLSS (chất rắn lơ lửng trong bùn) cao hơn. † Sơ đồ kiểu ngập và kiểu đặt ngoài của modul màng MBR: † Thông số kỹ thuật màng Model MBR-1000 Vật liệu chế tạo : Polypropylene Độ dày mao dẫn : 40 ~ 50 µm Đường kính bó mao dẫn : 450 µm Đường kính khe mao dẫn : 0.01 ~ 0.2 µm Độ thấm khí : 7.0 x 10-2 cm3/cm2 • S • cmHg Độ xốp : 40 ~ 50% Chịu lực kéo dãn : 120,000 kPa Cường độ lọc thiết kế : 6 ~ 9 L/m2/h Diện tích môđun : 8 m2/môđun Áp lực vận hành : -10 ~ -30 kPa Công suất : 1.0 ~ 1.2 m3/ngày † So sánh công nghệ cổ điển với công nghệ hiện đại bằng màng MBR: - Lâu nay để xử lý nitơ, ammonia trong nước rỉ rác, người ta thường dùng phương pháp truyền thống, qua hai giai đoạn là nitrat hóa và khử nitrat. Với loại nước có nồng độ ô nhiễm cao, phương pháp truyền thống đòi hỏi phải lưu nước trong hệ thống lâu, vì thế chi phí bổ sung hóa chất cho quá trình rất lớn. - Bể sinh học màng vi lọc (MBR) xử lý nitơ, ammonia trong nước thải có thể khắc phục hoàn toàn nhược điểm trên. Việc khử chất ô nhiễm này chỉ thực hiện duy nhất một quá trình là khử nitrit. Quá trình này gồm hai giai đoạn chính đó là giai đoạn nitrit hóa bán phần và khử nitrit thông qua hệ thống màng vi lọc. - Bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng được kết hợp với công nghệ lọc màng nhằm tách hai pha rắn - lỏng ở đầu ra. Vì thế, nồng độ bùn duy trì được rất cao, thời gian lưu bùn kéo dài để đạt hiệu quả tối ưu trong việc khử nitơ và ammonia. - Phương pháp khử nitơ trong nước truyền thống rất khó thực hiện, hiệu quả không cao mà chi phí lại rất lớn. Trước mắt phương pháp dùng bể sinh học màng MBR giúp chúng ta giải quyết được bài toán kinh tế mà vẫn cho hiệu quả cao. Vì thế phương pháp này có thể thay thế hoàn toàn phương pháp truyền thống rất tốn kém trước kia. † Quy trình công nghệ cổ điển: † Công nghệ tiên tiến (sử dụng màng lọc sinh học MBR) † Vai trò của MBR: Bể sinh học màng MBR có thể phù hợp để xử lý rất nhiều loại nước thải khác nhau như: nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, nứơc thải nhà máy, nước rĩ rác, nước thải thuỷ hải sản……. - Tiền xử lý : lưới lọc, song chắn rác - Xử lý bậc 1: khử các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật,các tạp chất rắn… - Xử lý bậc 2: Phân tách 2 pha rắn và pha lỏng khi ra màng Lưu ý: Tùy theo từng loại nước thải mà quy trình xử lý sơ bộ khác nhau † QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MÀNG MBR: Sau khi xử lý sơ bộ nước thải sẽ được đưa vào bể hiếu khí ( bể Areotank) có sử dụng màng lọc sinh học MBR.Tại đây, nước thải sẽ được thấm xuyên qua vách màng vào ống mao dẫn nhờ những lỗ rỗng cực nhỏ từ 0.01-0.2um. Màng chỉ cho nước sạch đi qua còn những tạp chất rắn, hữu cơ, vô cơ ..sẽ được giữ lại trên bề mặt màng. Nước sạch sẽ theo ống ra ngoài bể chứa nước sạch nhờ hệ thống bơm hút (theo kiểu gián đoạn : 10 phút chạy- 1≈2 phút ngưng, tuỳ theo mức hiệu chỉnh ) Khi áp suất chân không vượt quá 50 kpa so với bình thường(10-30 kpa) thì 2 bơm hút sẽ tự động ngắt để bơm thứ 3 rửa ngược trở lại.Khi đó màng sẽ bị rung làm cho các chất cặn rơi xuống đáy(Tức là nước chảy từ trên xuống vào trong ruột màng chui theo lỗ rỗng ra ngoài, đẩy cặn bám ra khỏi màng). † Tính ưu việt của màng MBR: · Sự ổn định của chất lượng nước sau xử lý: - Đúng tiêu chuẩn đầu ra - Thiết kế dạng modun rất hiệu quả và giảm thiểu được sự tắc nghẽn -Màng được chế tạo bằng phương pháp kéo đặc biệt nên rất chắc · Giải pháp nhiều lợi ích kinh tế -Giảm hạ thành xây dựng nhờ không bể lắng, bể khử trùng -Tiêu thụ điện năng rất ít -Phí thải bùn cũng giảm nhờ tuan hoàn hết & lượng bùn tạo ra rất ít · Bảo trì thuận tiện -Kiểm soát quá trình chỉ cần đồng hồ hoặc lưu lượng -Quá trình làm sạch,sửa chữa kiểm tra rất thuận tiện † CÁCH LẮP ĐẶT MÀNG MBR: Kích thước bể lọc và cách thức lắp ghép hộp khối modul màng MBR: · Hình thức lắp ghép như sau: Tuỳ theo kích thước bể lọc mà ta ghép nối dạng khối khác nhau (số lượng modul trên một sét) Ví dụ *: 4 modul được ghép trên 1 sét(lốc) Cứ 10 sét ghép thành 1 khối Vậy 10 khối lắp trong 1 bể lọc…. Kích thớc bể: Khoảng cách màng W = 4000 mm a †MỘT SỐ QUY TRÌNH XỬ LÝ – TIÊU CHUẨN CHO PHÉP * Xử lý nước thải sinh hoạt: Nước thải → song chắn → MBR → Nước ra = 400 mm L = 7000 mm b = 100 mm D = 3500 mm c = 800 mm f = 3000 mm d = 1100 mm Item CODcr (mg/l) BOD5 (mg/l) SS (mg/l) NH- N3 (mg/l) Nước đầu vào < 400 < 300 < 50 < 50 Nước đầu ra < 30 < 4 < 2 < 10 Thông số : ▪ Thời gian lưu nước 4 ~ 6 hr ▪ Khí / Tỷ lệ nước 30:1 ~ 35:1 ▪ Công suất 3 ~ 4 mg/l * Nước thải công nghiệp thực phẩm Nước thải vào → Bể điều hoà→ Bể kỵ khí→ MBR→ Nước đầu ra Item CODcr (mg/l ) BOD5 (mg/l ) SS (mg/l ) NH- N3 (mg/l ) Nướ c đầu vào < 2000 < 1500 < 200 < 50 Nướ c đầu ra < 100 < 30 < 10 < 10 Th ông số : ▪ Thời gian lưu nước 10 ~ 20 hr ▪ Khí/ Tốc độ nước 40:1 ~ 60:1 ▪ Làm việc 4 ~ 5 mg/l ▪ MLSS trong bể 6000 ~ 8000 mg/l * Nước thải trong công nghiệp hoá chất : Nước thải có thành phần hữu cơ cao→Điều chỉnh PH → Bể lắng→ ▪ MLSS trong bể MBR 4000 ~ 6000 mg/l Bề kỵ khí → MBR→ Nước đầu ra Khoảng CODcr (mg/l) BOD5 (mg/l) SS (mg/l) Chroma (times) Nước đầu vào < 3500 < 1200 < 1300 < 10 Nước đầu ra < 90 < 20 < 10 < 1 * Nước thải công nghiệp thuỷ sản : Nước thải vào→ bể lắng → bể kỵ khí → MBR→ đầu ra Khoản g CODcr (mg/l ) BOD5 (mg/l ) SS (mg/l ) NH- N3 (mg/l ) Nước đầu vào < 2000 < 1300 < 200 < 160 Nước đầu ra < 120 < 60 < 10 < 50 Thông số : ▪ Thời gian lưu nước 24 ~ 48 hr ▪ Khí/ Tốc độ nước 60:1 ~ 120:1 ▪ Làm việc 4 ~ 5 mg/l ▪ MLSS trong bể 8000 ~ 12000 mg/l Thông sô : ▪ Thời gian lưu nứơc 10 ~ 20 hr †THÔNG SỐ MÀNG · Vật liệu lắp ráp khung : UPVC và thép chống rĩ A3 · Khung nối ông dẫn : ống PPR, · Khoảng cách nối giữa MBR : 80 – 100 mm · Khoảng cách từ màng đến vách của bể ≥ 400 mm · khoảng cách đặt khung ≥ 500mm · Khoảng cách giữa ống đầu trên so với ống cuối < 810 mm (độ co giản của sợi rỗng) (Xem hình 1 ví dụ *) †Thông số áp dụng tính thể tích bể: ▪ Khí/ tốc độ nước 40:1 ~ 60:1 ▪ Làm việc 4 ~ 5 mg/l ▪ MLSS trong bể 6000 ~ 8000 mg/l ÁP D ỤNG Thời gian lưu nước(HRT) Nước thải sinh hoạt 4 ~ 6 hr Nước thải công nghiệp thực phẩm 10 ~ 20 hr Nước thải công nhiệp thuỷ sản 10 ~ 20 hr Nước thải Công nghiệp hoá chất 24 ~ 48 hr † ĐẦU VÀO THEO ĐỀ XUẤT/GIỚI HẠN: †QUY TRÌNH XỬ LÝ CHUNG : Hạt ≤ 50 µm Độ đục ≤ 20 NTU pH 1~14 Nhiệt độ 4~40ºC Áp suất chân không -0.01 ~ - 0.03 MPa Thông số : ▪ Thời gian lưu nước 4 ~ 6 hr ▪ Làm việc 3 ~ 4 mg/l ▪ MLSS trong bể 6000 ~ 8000 mg/l † K ÍCH THƯỚC MÀNG & BỂ LỌC : Chỉ số CODcr (mg/l) BOD5 (mg/l) SS (mg/l) NH- N3 (mg/l) NT đầu vào < 400 < 400 < 250 < 50 Lượng nước đầu ra < 10 < 4 < 10 < 10 Hoạt động 24 hours Quá trình xử lý: 400 m3/ 24 hr = 16.7 m3/hr Độ sâu 2,5m Thể tích bể (đầu vào) 16.7 m3/hr x 6 hr HRT = 100 m3 Vậy tổng thể tích bể ≥ 100.00 m3 Đề suất kích thước bể Sâu 3.5m x Dài 7.0m x Rộng 4.0m Kiểu màng MBR-1000 Công suất 1 m3/ngày Số lượng Modul quy định 400 pcs. Số lượng modules/ Khung : 4 pcs./ Khung § Số khung/ khối : 10 khung/ khối § Số khối/ bể : 10 khối/ bề † CÁCH RỬA MÀNG LỌC MBR : Cơ chế tách chất lơ lửng bằng màng sợi rỗng ngập: Vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn hoàn toàn bị loại bỏ ngay tại bề mặt màng (lổ rỗng 0.4um). Đồng thời chỉ có nước sạch mới qua được màng. Làm sạch màng: 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. (1) Làm sạch bằng bơm : Cách đơn giản là dùng bơm thổi từ trên xuống sao cho bọt khí đi vào trong ruột màng chui theo lổ rỗng ra ngoài, đẩy cặn bám ra khỏ i mà ng. (2) Làm sạch 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 3~5 năm một lần).