Trong các nhà máy xử lý nước thải hiện nay, công đoạn xử lý sinh học tiêu tốn phần lớn năng lượng vận hành. Phần lớn điện năng được sử dụng cho hệ thống cấp khí nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Công nghệ MABR không bọt khí (Membrane Aerated Biofilm Reactor) chính là một giải pháp đột phá không những tăng cường hiệu suất, tiết kiệm diện tích mà còn giúp tiết giảm đáng kể chi phí năng lượng khi vận hành hệ thống!
Những hạn chế của hệ thống sục khí truyền thống
Trong các hệ thống bùn hoạt tính truyền thống, oxy được cung cấp thông qua các máy thổi khí đến hệ thống đĩa phân phối khí đặt dưới đáy bể.
Để đẩy không khí xuống độ sâu từ 4–6 mét nước, hệ thống cần sử dụng các máy thổi khí công suất lớn, dẫn đến tiêu hao điện năng rất cao. Mặc dù các nhà sản xuất liên tục cải tiến để tạo ra các bọt khí nhỏ hơn nhằm tăng hiệu suất truyền oxy, nhưng phương pháp này vẫn tồn tại nhiều hạn chế:
- Lỗ phân phối khí dễ bị tắc nghẽn do cặn bẩn và màng sinh học.
- Chi phí bảo trì và vệ sinh hệ thống cao.
- Áp suất vận hành lớn làm tăng điện năng tiêu thụ.
- Một phần oxy thất thoát ra môi trường khi các bọt khí nổi lên mặt nước và vỡ ra.
- Cần duy trì lưu lượng khí lớn để giữ bùn hoạt tính lơ lửng trong bể.
Những yếu tố này khiến chi phí vận hành của các hệ thống xử lý nước thải truyền thống luôn ở mức cao.
Công nghệ MABR hoạt động như thế nào?
Khác với phương pháp sục khí thông thường, công nghệ MABR không bọt khí sử dụng các màng sợi rỗng siêu nhỏ để cung cấp oxy trực tiếp cho vi sinh vật.
Mỗi module MABR bao gồm hàng triệu mét ống màng vi sợi có thành mỏng, được ngâm trực tiếp trong nước thải. Các ống này hoạt động giống như những “lá phổi siêu nhỏ” cung cấp oxy cho vi sinh vật.
Điểm đặc biệt là màng MABR không có lỗ thủng hay đầu phân phối khí. Oxy sẽ khuếch tán xuyên qua thành màng theo nguyên lý chênh lệch nồng độ oxy, từ bên trong màng sang lớp màng sinh học bên ngoài.
Nhờ cơ chế này trong cơ chế của công nghệ MABR không bọt khí, oxy chỉ được cung cấp khi vi sinh vật thực sự cần sử dụng, giúp hạn chế tối đa sự thất thoát năng lượng.
Màng sinh học – Yếu tố tạo nên hiệu quả của MABR
Ở các hệ thống sục khí truyền thống như vẫn thấy ở các hệ thống xử lý nước thải tại Hà Nội, màng sinh học thường bị xem là nguyên nhân gây tắc nghẽn thiết bị. Tuy nhiên, trong công nghệ MABR, lớp màng sinh học lại đóng vai trò trung tâm.
Lớp biofilm phát triển trên bề mặt ngoài của màng MABR sẽ hấp thụ oxy và sử dụng chúng để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải.
Quá trình này tạo ra nhiều lợi ích của công nghệ MABR không bọt khí đó là:
- Phân hủy COD hiệu quả.
- Xử lý Amoni và Nitơ tổng.
- Thực hiện đồng thời quá trình Nitrat hóa và Khử Nitrat.
- Giảm lượng chất hữu cơ tồn dư trong nước thải đầu ra.
Nhờ vậy, hệ thống đạt hiệu quả xử lý cao hơn nhiều so với công nghệ bùn hoạt tính truyền thống.
Những ưu thế khi sử dụng công nghệ MABR không bọt khí
Để biết được những điểm nổi trội của hệ thống MABR đối với các trạm xử lý nước thải, chúng ta dễ dàng nhận định 3 ưu thế được kiểm nghiệm thông qua quá trình nghiên cứu hoạt động của nhiều hệ thống đó là:
Tiết kiệm đến 75% năng lượng vận hành
Một trong những ưu điểm nổi bật nhất của công nghệ MABR không bọt khí là khả năng tiết kiệm năng lượng.
Do không cần tạo áp suất lớn để đẩy khí xuống đáy bể, hệ thống chỉ cần sử dụng các máy thổi khí công suất nhỏ với áp suất vận hành thấp từ 150–200 mBar.
Hiệu suất truyền oxy của MABR có thể đạt tới: 8 kg O₂/kWh → cao hơn đáng kể so với các công nghệ sục khí thông thường.
Ngoài ra, vì công nghệ MABR không bọt khí nên gần như không xảy ra thất thoát oxy lên mặt nước. Một số thử nghiệm cho thấy hiệu suất truyền oxy có thể đạt tới 95%, đặc biệt khi sử dụng oxy tinh khiết.
Công nghệ MABR không bọt khí giảm 50% lượng bùn phát sinh
Một lợi ích quan trọng khác của công nghệ MABR là giảm đáng kể lượng bùn thải. Trong các hệ thống bùn hoạt tính, vi sinh vật tồn tại dưới dạng huyền phù nên sinh khối phát triển nhanh và tạo ra lượng bùn lớn.
Ngược lại, công nghệ MABR không bọt khí, vi sinh vật bám dính trên màng sinh học nên tốc độ sinh trưởng ổn định hơn.
Kết quả là công nghệ MABR trong xử lý nước thải có thể nâng cao hiệu suất:
- Giảm khoảng 50% lượng bùn phát sinh.
- Giảm chi phí bơm bùn.
- Giảm chi phí ép bùn.
- Giảm chi phí vận chuyển và xử lý bùn.
Đối với các khu vực gặp khó khăn trong việc xử lý bùn thải, đây là lợi thế rất lớn.
Lắp đặt nhanh, dễ nâng cấp công trình hiện hữu
Công nghệ MABR không bọt khí có thiết kế dạng module nhỏ gọn nên không yêu cầu diện tích lớn.
Hệ thống có thể:
- Lắp đặt như một trạm xử lý hoàn chỉnh.
- Kết hợp với công nghệ IFAS.
- Thả trực tiếp vào các bể hiện hữu để nâng công suất xử lý.
Sau khi lắp đặt, màng sinh học thường hình thành chỉ sau vài ngày và hệ thống có thể nhanh chóng đi vào vận hành.
Lời kết
Công nghệ MABR không bọt khí đang mở ra một hướng đi mới cho ngành xử lý nước thải nhờ khả năng tiết kiệm năng lượng, giảm phát sinh bùn và nâng cao hiệu quả xử lý. Với những ưu điểm vượt trội này, MABR được đánh giá là một trong những công nghệ xử lý nước thải tiên tiến nhất hiện nay và đang được ứng dụng thành công tại nhiều quốc gia trên thế giới trong các lĩnh vực xử lý nước thải đô thị, thực phẩm, dược phẩm, bãi rác, bán dẫn và lọc hóa dầu.
Nếu trong quá trình vận hành, quý khách hàng có nhu cầu bảo trì bảo dưỡng hệ thống xử lý nước thải, nâng cấp công suất hoặc cần các thủ tục, xin giấy phép, làm hồ sơ môi trường, hãy liên hệ tới HDC. Chúng tôi cung cấp dịch vụ trọn gói một cách nhanh chóng tại khu vực miền Bắc, đảm bảo chất lượng. Chân thành cám ơn quý khách!