Công nghệ MABR (Membrane Aerated Biofilm Reactor – dịch sang Phản ứng màng sinh học có khí hoá) là một công nghệ cải tiến vượt trội trong xử lý nước thải hiếu khí. Công nghệ này cung cấp hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng cao và sử dụng năng lượng thấp hơn đáng kể so với các hệ thống xử lý truyền thống.
Đây là một công nghệ mới của thế giới, vì vậy trong bài viết này, mời các bạn cùng đơn vị xử lý nước thải bệnh viện tại Hà Nội – công ty HDC tìm hiểu kỹ hơn ngay sau đây.
Cách hoạt động của công nghệ MABR
Cốt lõi của MABR là một lớp màng cuộn xoắn có khả năng tự phân phối oxy vào nước thải một cách thụ động mà không cần sử dụng nhiều năng lượng. Điều này giúp vi khuẩn hữu ích phát triển tốt trên bề mặt màng, hình thành một lớp biofilm hiếu khí. Trong khi đó, các vi khuẩn kỵ khí phát triển ở những vùng thiếu oxy trong bể xử lý.
Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của công nghệ MABR
Cấu hình này cho phép hai quá trình quan trọng xảy ra cùng lúc trong một bể duy nhất:
- Nitrification (chuyển amoniac thành nitrat)
- Denitrification (chuyển nitrat thành khí nitơ)
Đây là điều mà trước đây thường cần đến nhiều buồng xử lý khác nhau. Nhờ vậy, công nghệ MABR giúp hệ thống xử lý nước thải hoạt động hiệu quả hơn và tiết kiệm không gian hơn.
Nước thải đầu ra sau xử lý bằng MABR thường đạt chất lượng cao, phù hợp để tái sử dụng cho tưới tiêu, giảm bụi, xả toilet và các mục đích sử dụng nước không uống được (non-potable).
Ưu điểm nổi bật của MABR so với phương pháp truyền thống
Trong các hệ thống xử lý hiếu khí truyền thống, quá trình cấp khí (aeration) thường sử dụng máy thổi khí hoặc thiết bị cơ giới để tạo bọt khí trong bể nước. Tuy nhiên, quá trình này rất tiêu tốn năng lượng vì phần lớn bọt khí bị thoát lên bề mặt trước khi vi sinh vật có thể sử dụng được.
Trong khi đó, công nghệ MABR:
- Giảm tới 90% năng lượng dùng cho việc cấp khí
- Giảm tổng năng lượng vận hành tới 50%
- Không cần bơm khí cao áp do khí oxy được truyền qua màng ở áp suất gần khí quyển
- Một phần khí cũng được dùng để khuấy trộn bể khi cần thiết
Nhờ đó, công nghệ MABR là một bước đột phá công nghệ giúp giảm đáng kể chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải so với các phương pháp xử lý nước thải trước đây.
Ứng dụng công nghệ MABR trong xử lý nước thải phân tán
Công nghệ MABR rất phù hợp với các hệ thống xử lý nước thải phân tán, quy mô nhỏ đến trung bình, vì:
- Thiết kế gọn nhẹ, chỉ sử dụng một bể duy nhất
- Có thể đóng gói trong container tiêu chuẩn, dễ dàng vận chuyển và lắp đặt ở nơi cần thiết
- Giảm chi phí đầu tư (CAPEX) cho đường ống và trạm bơm
- Giảm chi phí vận hành (OPEX) nhờ tiêu thụ ít năng lượng hơn
MABR đang được ứng dụng như thế nào trên thế giới?
Công nghệ MABR đã được ra đời khoảng 10 năm nay (từ năm 2016), đã được kiểm nghiệm tính hiệu quả và đã được ứng dụng trong nhiều công trình trên thế giới, tiêu biểu trong đó như:
- Ở tỉnh Hubei (Trung Quốc), khoảng 80 đơn vị MABR đang được lắp đặt dọc theo các trạm dừng nghỉ trên tuyến đường lớn để xử lý nước thải sinh hoạttheo tiêu chuẩn cao.
- Ở Henan, một nhà máy MABR công suất 300 m³/ngày được lắp đặt và hoàn thiện chỉ trong 10 ngày cho một làng vùng sâu vùng xa.
- Tại New Mexico (Mỹ), công nghệ MABR đã giúp một khu công nhân xử lý nước thải hiệu quả, ít mùi và giảm gánh nặng cho hệ thống xử lý địa phương.
- Ở quần đảo Virgin (Mỹ), ngay cả sau bão lớn, hệ thống MABR vẫn tiếp tục vận hành nhờ tiêu thụ ít năng lượng, phục vụ cộng đồng trước khi các hạ tầng lớn được khôi phục.
Những ví dụ này cho thấy công nghệ MABR hoạt động tốt trong cả môi trường đô thị, vùng nông thôn và các tình huống khẩn cấp.
Tùy chọn cài đặt và mở rộng công nghệ
Ngoài các hệ thống đóng gói sẵn, MABR còn có thể được dùng để nâng cấp các nhà máy xử lý nước thải hiện có. Công nghệ SUBRE của Fluence sử dụng các module MABR chìm trong bể xử lý sẵn để:
- Tăng công suất xử lý
- Cải thiện chất lượng đầu ra
- Giảm nhu cầu sử dụng hóa chất
- Tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành cho nhiều loại nước thải, trong đó có xử lý nước thải y tế
- Nâng cao hiệu quả loại bỏ nitơ và phospho trong nước thải
Công nghệ MABR cho phép các nhà máy hiện hữu chỉ cần bổ sung nâng cấp hệ thống để đạt chuẩn mà không cần xây dựng thêm bể mới hay mở rộng diện tích.
Kiểm chứng hiệu quả của MABR
Các thử nghiệm thực tế cho thấy:
- Một hệ thống xử lý nước thải ứng dụng công nghệ MABRtại trung tâm nghiên cứu CENTA ở Tây Ban Nha đã vận hành thành công trong hai tháng không giám sát và cho kết quả xử lý rất tốt.
- MABR từng được thử nghiệm tại Đại học Stanford (Mỹ) với kết quả nước đầu ra đáp ứng tiêu chuẩn nghiêm ngặt cho tái sử dụng, với nitơ tổng (TN) < 3 mg/L và phospho tổng (TP) < 0.3 mg/L.
Tạm kết
Công nghệ MABR bắt đầu được thương mại hóa từ năm 2016 và đã phát triển vượt kỳ vọng ban đầu, đã có mặt tại nhiều khu vực trên thế giới, bao gồm châu Mỹ, châu Âu, Trung Đông và Trung Quốc, với nhiều hợp đồng lớn và đối tác chiến lược.
MABR không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn góp phần xử lý nước thải hiệu quả, bền vững và phù hợp với các chiến lược bảo vệ môi trường toàn cầu, giảm thiểu tần suất bảo trì bảo dưỡng hệ thống xử lý nước thải một cách hữu hiệu.