Công nghệ xử lý sinh học với giá thể di động (MBBR)

Hiện nay, xử lý nước thải đang là vấn đề cấp bách của toàn xã hội. Ở nước ta, nước thải công nghiệp, sinh hoạt, đô thị,… đang là những mối đe dọa đến sức khỏe cũng như môi trường sinh thái của vạn vật. Chính vì thế, hôm nay gre-ic  xin giới thiệu đến các bạn đọc một công nghệ xử lý nước thải mới và tiên tiến nhất hiện nay đó là: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI MBBR

1. Công nghệ MBBR là gì?

MBBR là từ viết tắt của cụm từ Moving Bed Biofilm Reactor, là quá trình xử lý nhân tạo trong đó sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh dính bám vào để sinh trưởng và phát triển, là sự kết hợp giữa Aerotank truyền thống và lọc sinh học hiếu khí.

Công nghệ xử lý nước thải MBBR là quá trình xử lý sinh học hiệu quả thông qua sự kết hợp của quá trình bùn than hoạt tính và màng sinh học. Công nghệ MBBR sử dụng thiết bị BioChips công suất cao MicroOrganism trong bể sục khí và anoxic.

Công nghệ MBBR là công nghệ mới nhất hiện nay trong lĩnh vực xử lý nước thải vì tiết kiệm được diện tích và hiệu quả xử lý cao. Vật liệu làm giá thể phải có tỷ trọng nhẹ hơn nước đảm bảo điều kiện lơ lửng được. Các giá thể này luôn chuyển động không ngừng trong toàn thể tích bể nhờ các thiết bị thổi khí và cánh khuấy. Mật độ vi sinh ngày càng gia tăng, hiệu quả xử lý ngày càng cao.

Tương tự Aerotank truyền thống, bể MBBR hiếu khí cũng cần một MBBR thiếu khí (Anoxic) để đảm bảo khả năng xử lý nitơ trong nước thải. Thể tích của màng MBBR so với thể tích bể được điều chỉnh theo tỷ lệ phù hợp, thường là <50% thể=”” tích=””>

2. Nguyên lý hoạt động của bể MBBR

Công nghệ MBBR được đánh giá là công nghệ xử lý nước thải tốt nhất hiện nay. Bởi vì công nghệ MBBR là công nghệ mới trong lĩnh vực xử lý nước thải sinh hoạt hoặc công nghiệp. Ngoải ra, bể MBBR còn mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm diện tích xây dựng.

Bể MBBR sẽ sử dụng nhựa (giá thể vi sinh di động mbbr) trong bể sục khí để tăng lượng vi sinh vật có sẵn để xử lý nước thải. Các vi sinh vật sẽ phân hủy hết các chất hữu cơ có trong nước thải. Tiếp đó, hệ thống thổi khí sẽ giúp khuấy trộncác giá thể trong bể nhằm đảm bảo các giá thể vi sinh được xáo trộn liên tục trong quá trình xử lý nước thải.

Vi sinh vật phát triển sẽ bám vào bề mặt giá thể nhằm hỗ trợ quá trình phân giải các chất hữu cơ trong nước thải và giúp nước thải đạt chuẩn (QCVN). Những vi sinh vật bám trên giá thể có thể là các loại vi sinh: Vi sinh hiếu khí nằm trên bề mặt giá thể, ví sinh thiếu khí, vi sinh yếm khí.

Ngoài ra, công nhệ MBBR còn mang lại hiệu quả xử lý Nitơ cao hơn so với một số công nghệ cũ. Hơn nữa, công nghệ MBBR còn có thể xử lý tất cả các loại nước thải: Nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, y tế,…

3. Đặc điểm của công nghệ xử lý nước thải MBBR

3.1. Ưu điểm của công nghệ MBBR

– Hệ vi sinh bền: các giá thể vi sinh tạo cho màng sinh học một môi trường bảo vệ, do đó, hệ vi sinh xử lý dễ phục hồi.

– Mật độ vi sinh cao: so với bể thổi khí thông thường, mật độ vi sinh xử lý trong mỗi đơn vị thể tích cao hơn, do đó thể tích bể xử lý nhỏ hơn và hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao hơn.

– Chủng vi sinh đặc trưng: các nhóm vi sinh khác nhau phát triển giữa các lớp màng vi sinh, điều này giúp cho các lớp màng sinh học phát triển theo xu hướng tập trung vào các chất hữu cơ chuyên biệt.

– Tiết kiệm năng lượng.

– Kích thước nhỏ, dễ vận hành, dễ dàng nâng cấp.

– Tải trọng cao, biến động ô nhiễm lớn: khả năng phát triển của màng sinh học theo tải trọng tăng dần của chất hữu cơ làm cho bể MBBR có thể vận hành ở tải trọng cao và biến động lớn. Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%.

– Dễ kiểm soát hệ thống: có thể bổ sung giá thể Biofilm tương ứng với tải trọng ô nhiễm và lưu lượng nước thải.

– Tiết kiệm diện tích: giảm 30-40% thể tích bể so với công nghệ bùn hoạt tính lơ lửng và có thể kết hợp với nhiều công nghệ xử lý khác.

3.2. Nhược điểm của công nghệ MBBR

Ngoài những ưu điểm vượt trội của công nghệ MBBR như trên, bể MBBR còn có một số nhược điểm như sau:

– Công nghệ MBBR cần phải có các công trình lắng, lọc phía sau MBBR

– Chất lượng bám sinh của vi sinh vật sẽ phụ thuộc vào chất lượng của giá thể MBBR

– Giá thể vi sinh MBBR rất dễ vỡ sau một thời gian sử dụng

3.3. Phạm vi áp dụng

Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ô nhiễm hữu cơ: Nước thải sinh hoạt, nước thải y tế, thủy hải sản, sản xuất chế biến thực phẩm, nước thải công nghiệp, dệt nhuộm…

Bể MBBR có 2 loại: MBBR hiếu khí và MBBR thiếu khí (Anoxic), đảm bảo cho quá trình xử lý Nitơ trong nước thải.

4. Tính chất của giá thể vi sinh di động MBBR

Giá thể MBBR là loại giá thể sử dụng trong hệ thống sử lý nước thải. Giá thể sẽ được làm bằng nhựa, khá nhẹ, thường có các lỗ nhỏ nhằm dễ bị xáo trộn trong nước thải và tăng bệ mặt diện tích cho vi sinh vật bám vào. Giá thể MBBR sẽ kết hợp với quá trình xử lý sinh học thiếu khí hoặc hiếu khí truyền thống nahừm tối ưu hóa hiệu suất xử lý nước thải, đặc biệt là Nitơ và Photpho có trong nước thải.

4.1. Tính chất của giá thể trong bể MBBR

– Chất lượng màng sinh học tốt, khó rơi

– Kỵ nước cao, khả năng bám dính tốt

– Xử lý nước thải tốt, đặc biệt là Nito và Photpho, BOD, COD,..

– Chiếm ít không gian bể

– Có thể thả trực tiếp ở trong bể mà không lo lắng bị tắc

– Chi phí bảo trì thấp

– Lượng bùn phát sinh thấp

– Ít mùi hôi so với công nghê khác

5. So sánh công nghệ MBBR và MBR, FBBR

Bảng dưới dây sẽ cho thấy những ưu điểm và nhược điểm của 3 hệ thống xử lý nước thải tốt nhất hiện nay:

Đặc điểm	MBR	MBBR	FBBR
Chất lượng nước tốt	Chuẩn	Thích hợp cho tưới tiêu	Thích hợp cho tưới   tiêu
Loại bỏ các chất độc hại có   trong nước	Trung bình	Tốt	Trung bình
Tổng chi phí	Cao	Trung bình	Thấp
Tiêu thụ điện năng	Cao	Trung bình	Thấp
Xử lý	Lên đến 24 h mà không có vấn đề	Xử lý tốt	Đạt chuẩn
Rò rỉ dầu mỡ	Cần phải làm sạch và thay thế khi dính nhiều   dầu mỡ	Dầu mỡ rò rỉ sẽ nổi lên trên và dễ dàng   loạis bỏ	Cần làm sạch dầu   mỡ
Không gian lắp đặt	Nhỏ	Nhỏ	Lớn

Bảng so sánh công nghệ MBBR với công nghệ MBR, FBBR

Quá trình xử lý sử dụng các loại vi sinh vật bám dính, tuy nhiên giá thể vi sinh được sử dụng trong công nghệ này là giá thể đệm di động có diện tích bề mặt rất lớn, do chúng luôn chuyển động trong bể nên đã tận dụng được tối đa diện tích bề mặt của giá thể vi sinh, do đó mật độ vinh vật trong công trình xử lý MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor), rất lớn, bên cạnh đó việc giá thể chuyển động làm tăng khả năng hòa tan ôxi vào nước, điều này khiến hiệu quả xử lý theo công nghệ này cao hơn nhiều so với những công nghệ khác.

 6. Hiện trạng sử dụng ? Giá thành MBBR?

Hiện nay, rất nhiều trạm xử lý nước thải ở nước ta đã dùng MBBR. Có một giai đoạn nở rộ việc sử dụng MBBR trong tất cả các công trình XLNT.

Các giá thể sử dụng rất đa dạng, từ cúc áo, bánh xe, hình trụ, hình lập phương … Diện tích bề mặt tiếp xúc của các giá thể phổ biến nằm trong khoảng 200 – 1200 m2/m3.

Giá thể MBBR hiện đang được sử dụng chủ yếu là các loại nhựa nhiệt dẻo như polypropylen (PP) và polyetylen (PE). Tuy nhiên, các loại nhựa này vẫn tồn tại một số hạn chế như độ ưa nước thấp và ái lực sinh học yếu làm cho màng biofilm phát triển chậm và dễ dàng tách ra khỏi vật liệu đệm.

Giá thành giá thể nhập Trung Quốc hoặc sản xuất trong nước khá rẻ, chỉ từ 1 – 5 triệu / m3.

Tuy nhiên qua khảo sát thực tế tại các công trình xử lý nước thải, các loại giá thể này chưa đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng so với các sản phẩm của các ông lớn đến từ Đức, Mỹ, Nhật, trong đó đặc biệt là khả năng hình thành và bám dính lớp vi sinh lên bề mặt vật liệu (4500 – 8000 m2/m3). Giá thành giá thể của các ông lớn này thì rất “chát”, từ 50 – 60 triệu triệu/m3.

Chia sẻ kinh nghiệm

Đi khảo sát ở các công trình, từ trạm XLNT sinh hoạt trong khu công nghiệp, nước thải sinh hoạt trong tòa nhà chung cư đến nước thải tải trọng ô nhiễm cao như nước thải chăn nuôi, hầu hết đều gặp giá thể. Việc sử dụng giá thể cũng rất bừa bãi, giống như kiểu cứ đổ nó vào bể là nó tự hóa thành chìa khóa vạn năng của công trình.

Nhà thầu nào cẩn thận thì còn cho giá thể vào trong cái lồng sắt, không thì cứ đổ lung tung trong bể. Sau thời gian trạm hoạt động, giá thể bị vỡ, hoặc bị mắc kẹt ở các bơm chìm, các đường ống chảy tràn gây tắc hoặc chạy sang cả bể lắng, bể khử trùng. Quan sát nhanh, các giá thể được sử dụng vi sinh dính bám lên rất ít, có cái còn không có. Khối lượng giá thể sử dụng ở trong bể là khá lớn, trên 30% thể tích bể.

Trước hết phải lựa chọn được loại giá thể phù hợp. Đó là về chất liệu, về diện tích bề mặt, về hình dạng, khối lượng, về khả năng, thời gian dính bám … Cái này thì tùy điều kiện kinh tế cũng như trải nghiệm thực tế để lựa chọn đúng với điều kiện mình có.

Qua nghiên cứu một số tài liệu cho thấy, hệ thống MBBR với giá thể nhựa thường có hiệu quả loại bỏ TN không cao do bị hạn chế quá trình khử nitrat. Hơn nữa, trong điều kiện hiếu khí ở bể MBBR, khu vực yếm khí không được tạo ra làm ảnh hưởng đến quá trình loại bỏ phôtpho.

Ngoài ra, thời gian khởi động cần thiết cho sự phát triển của màng vi sinh lên chất dẻo thường kéo dài và sự bong tróc dễ xảy ra.

Hai là, hệ thống phân phối khí trong bể MBBR. Phải đảm bảo được sự đảo trộn, đi lên đi xuống, đi khắp bể của giá thể để tăng cường khả năng tiếp xúc chất ô nhiễm. Nhiều công trình giá thể quá nhiều dẫn đến sục khí yếu, làm cho các giá thể không đảo trộn đều được.

Ba là, sau thời gian vi sinh dính bám lên giá thể, đến giai đoạn vi sinh già, bong tróc ra khỏi giá thể, trôi sang bể lắng. Bể lắng phải thiết kế đảm bảo giữ lại được bùn, tránh hiện tượng trôi ra ngoài làm mất bùn, để tuần hoàn bùn lại bể vi sinh, phục hồi hoạt tính của bùn để quay vòng sử dụng.