3 công nghệ xử lý nước thải kết hợp – nước đầu ra sạch như nước uống

Nước thải có chứa nhiều chất ô nhiễm như BOD, dầu mỡ, chất rắn lơ lửng, các chất dinh dưỡng, kim loại nặng, các vi sinh vật gây bệnh… Khi nước thải không được xử lý thải ra môi trường sẽ gây ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận như ao hồ, sông suối. Nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải, các nhà khoa học đang không ngừng nghiên cứu các công nghệ xử lý nước thải mới, hiệu quả xử lý cao, nhanh chóng và phù hợp.  Việc kết hợp ưu điểm của các phương pháp xử lý nước thải hiện nay cho phép chúng ta giảm nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải xuống mức cho phép trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Sau đây chúng ta cùng điểm danh “3 công nghệ kết hợp xử lý nước thải hoàn hảo –  nước đầu ra sạch như nước uống”:

• Công nghệ kết hợp AAO – MBR
• Công nghệ kết hợp MBBR – MBR
• Công nghệ kết hợp SBR – UF

Việc xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường góp phần bảo vệ môi trường sống, đảm bảo nguồn nước sạch để cung cấp cho các hoạt động sống của con người và sinh vật. Xử lý nước thải chính là bảo vệ môi trường, bảo vệ cuộc sống của chúng ta. Bên cạnh đó, các cơ quan nhà nước cũng đang siết chặt về vấn đề xả nước thải chưa xử lý ra nguồn tiếp nhận gây ô nhiễm môi trường. Bạn đọc hãy cùng NTS tìm hiểu sâu hơn về 3 công nghệ này.

1. Công nghệ xử lý nước thải kết hợp AAO – MBR

Công nghệ kết hợp AAO – MBR là quá trình xử lý sinh học sử dụng nhiều hệ vi sinh vật như vi sinh yếm khí – vi sinh thiếu khí – vi sinh hiếu khí kết hợp với quá trình lọc màng để xử lý nước thải. Vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ, các chất ô nhiễm có trong nước thải để sinh trưởng và phát triển. Màng MBR với vô số lỗ vi lọc sẽ giúp phân tách hoàn toàn hỗn hợp nước – bùn và chỉ cho nước sạch đi qua, hầu như giữ lại các chất lơ lửng, vi sinh vật và vi khuẩn gây bệnh. Việc ứng dụng công nghệ AAO – MBR cho chất lượng nước sau xử lý tốt hơn, ổn định, có thể tái sử dụng tùy theo mục đích.

Quy trình công nghệ kết hợp AAO – MBR

Công nghệ kết hợp AAO – MBR bao gồm các bể: Kỵ khí (Anaerobic) – Thiếu khí (Anoxic) – Hiếu khí (Oxic) – MBR (Membrane BioReactor). Các quá trình xử lý trong từng bể diễn ra như sau:

• Bể kỵ khí: Trong bể diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ hòa tan thông qua 4 giai đoạn: thủy phân, axit hóa, acetic hóa, metan hóa. Hỗn hợp khí sinh ra trong quá trình vận hành thường được gọi là khí sinh có thành phần như sau: Methane (CH4):  55 – 65%; Carbon dioxide (CO2):  35 – 45%; Nitrogen (N2): 0 – 3%; Hydrogen (H2): 0 – 1%  và Hydrogen Sulphide (H2S): 0 – 1%. Nước sau quá trình xử lý kỵ khí sẽ đi tiếp qua quá trình xử lý thiếu khí.
• Bể thiếu khí: Trong điều kiện thiếu oxy hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển xử lý các chất hữu cơ và nitơ thông qua quá khử nitrat chuyển hóa NO3- →  NO2- → NO (khí) → N2O (khí) → N2 (khí). Để quá trình khử Nitrat diễn ra thuận lợi, tại bể thiếu khí cần lắp đặt máy khuấy chìm để đảo trộn bùn vi sinh và tạo môi trường thiếu khí cho vi sinh phát triển.

• Bể hiếu khí: Trong bể diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng bởi vi sinh vật hiếu khí. Các vi sinh vật hay bùn hoạt tính tồn tại ở dạng lơ lửng sử dụng oxy, các chất ô nhiễm, các chất dinh dưỡng để tổng hợp tế bào mới, một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3–… Nước sau quá trình xử lý sẽ được chuyển qua bể màng.

• Bể màng MBR: 

Trong bể vẫn duy trì bùn hoạt tính lơ lửng, nước thải được tách bùn bằng các lỗ màng có kích thước từ 0,01 – 0,4 μm. Màng còn đóng vai trò như một giá thể cho vi sinh vật dính bám tạo nên lớp màng vi sinh vật, làm tăng bề mặt tiếp xúc pha, tăng cường khả năng phân huỷ sinh học. Quá trình màng MBR không cần phải xây thêm bể lắng bùn sinh học, nên tiết kiệm diện tích, giảm được chi phí xây dựng, thiết bị và vận hành.

Ngoài ra, do nồng độ bùn trong bể cao nên sẽ làm giảm khả năng nổi của bùn, tăng hiệu quả xử lý bùn hoạt tính. Hiện nay, có 5 loại cấu hình màng lọc MBR phổ biến nhất, đó là: Sợi rỗng (HF); Xoắn ốc; Dạng phẳng; Hộp lọc; Dạng ống.

Ưu điểm của công nghệ kết hợp AAO – MBR

Công nghệ kết hợp AAO – MBR là một xu hướng xử lý nước thải mới, cho hiệu quả cao và thân thiện với môi trường. So với công nghệ xử lý sinh học truyền thống thì công nghệ kết hợp AAO & MBR có nhiều ưu điểm vượt trội hơn:

• Tận dụng được chất dinh dưỡng sẵn có trong nước thải làm thức ăn cho vi sinh vật để xử lý các chất ô nhiễm.
• Nước sau xử lý có chất lượng tốt nồng độ cặn dưới 5 mg/l, BOD và COD thấp. Có thể tái sử dụng để tưới cây, rửa xe, rửa đường…
• Kích thước lỗ màng nhỏ nên màng MBR có thể tách các chất lơ lửng, hạt keo, vi khuẩn, một số virus và các phân tử hữu cơ kích thước lớn. Tiết kiệm được diện tích xây dựng, không cần bể lắng sinh học, đảm bảo chỉ tiêu cặn và vi sinh.
• Màng được làm từ vật liệu CPVC – một loại nhựa nhiệt dẻo, có độ đàn hồi cao chịu được kéo giãn tốt và độ bền cao
• Thời gian lưu nước ngắn khoảng 2,5 – 5 giờ nên giảm được diện tích xây dựng. Phù hợp với các công trình có quỹ đất xây dựng hệ thống xử lý nước thải hẹp như tòa nhà văn phòng, bệnh viện, khách sạn hoặc các công trình cần cải tạo nhưng không còn diện tích xây dựng.
• Thời gian lưu bùn dài và nồng độ vi sinh trong bể cao nên giảm được lượng bùn sinh ra, giảm chi phí xử lý bùn, tăng hiệu quả xử lý của bùn hoạt tính.
• Quá trình vận hành đơn giản mang tính tự động hóa cao nên hệ thống ổn định và cần ít nhân công vận hành.
• Dễ dàng nâng công suất hệ thống bằng việc lắp đặt thêm module màng MBR

Công nghệ kết hợp AAO – MBR được phù hợp để xử lý nước thải bệnh viện, nước thải sinh hoạt tại các nhà hàng, khách sạn, tòa nhà văn phòng và nước thải của các nhà máy sản xuất bia, rượu… 

2. Công nghệ xử lý nước thải kết hợp MBBR – MBR (Moving Bed Biofilm Reactor – Membrane Bio-Reactor)

Công nghệ kết hợp MBBR – MBR là quá trình xử lý sinh học sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh dính bám vào để sinh trưởng và phát triển, kết hợp với quá trình lọc màng để xử lý nước thải. Bể màng MBR có quá trình hoạt động và công dụng tương tự như ở công nghệ kết hợp AAO – MBR.

Quy trình công nghệ kết hợp MBBR – MBR

Bể MBBR là sự kết hợp giữa Aerotank truyền thống và màng sinh học. Trong quá trình hoạt động thì cần cấp khí để đảm bảo các vật liệu luôn ở trạng thái lơ lửng và chuyển động xáo trộn liên tục trong suốt quá trình phản ứng. Các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ, các chất ô nhiễm có trong nước thải sẽ bám dính lên giá thể để sinh trưởng và phát triển hình thành lớp màng từ đó loại bỏ BOD, COD và thực hiện quá trình nitrat hóa. Lớp màng này sẽ phát triển dày lên nhanh chóng cùng với sự suy giảm nồng độ các chất hữu cơ, chất ô nhiễm có trong nước thải.

Mặc khác, khi lớp màng đạt đến độ dày nhất định thì lớp vi sinh vật ở bên trong do không tiếp xúc được với oxy và thức ăn nên giảm khả năng bám dính. Khi đó lớp màng sẽ bị bong ra khỏi giá thể rơi vào trong nước thải. Lớp màng vi sinh vật phía trong do tiếp xúc với lượng oxy ít nên hình thành hệ vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí từ đó làm tăng khả năng xử lý nước thải. Lượng vi sinh vật còn lại trên giá thể sẽ tiếp tục quá trình phân hủy các chất hữu cơ, chất ô nhiễm để phát triển là hình thành lớp màng mới.

Giá thể trong bể MBBR là các giá thể có tỷ trọng nhẹ hơn nước để lơ lửng, chuyển động phân tán đều trong bể bởi thiết bị phân phối khí. Thể tích giá thể trong bể thường nhỏ hơn 50% thể tích bể. Tùy vào từng loại giá thể mà khả năng bám dính của vi sinh vật sẽ khác nhau,đây là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Các yếu tố quan trọng đánh giá giá thể là diện tích bề mặt, hình dạng, kích thước, độ xốp, trọng lượng riêng, độ thấm hút… Hiện nay, giá thể loại nhiều dạng như HDPE, PE, PVA, ABS, than hoạt tính dạng hạt, polymer dạng bọt… phù hợp với bể phản ứng MBBR.

Ưu điểm của công nghệ kết hợp MBBR – MBR

Công nghệ kết hợp MBBR – MBR là công nghệ xử lý nước thải mới, cho hiệu quả cao. Vì là công nghệ phát triển dựa trên công nghệ kết hợp AAO – MBR nên công nghệ kết hợp MBBR – MBR có nhiều ưu điểm của việc kế thừa công nghệ và phát triển một số ưu điểm:

• Hệ vi sinh bền: các giá thể vi sinh tạo cho màng sinh học lớp bảo vệ, do đó hệ vi sinh xử lý dễ phục hồi khi gặp sự cố.
• Chịu được tải trọng hữu cơ cao 2000 – 15000g COD/m³ngày.
• Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%.
• Loại bỏ được Nitơ và phospho trong nước thải, kể cả nước thải có nồng độ nitơ cao
• Nước sau xử lý có chất lượng tốt nồng độ cặn dưới 5 mg/l, BOD và COD thấp. Có thể tái sử dụng để tưới cây, rửa xe, rửa đường…
• Kích thước lỗ màng nhỏ nên màng MBR có thể tách các chất lơ lửng, hạt keo, vi khuẩn, một số virus và các phân tử hữu cơ kích thước lớn. 
• Hoạt động ổn định, giảm lượng bùn thải
• Dễ vận hành, dễ dàng nâng cấp.
• Giá thể vi sinh bền có thể sử dụng trên 10 năm

Công nghệ kết hợp MBBR – MBR được phù hợp để xử lý nước thải nước thải sinh hoạt tại các nhà hàng, khách sạn, tòa nhà văn phòng và nước thải của các nhà máy sản xuất giấy, bột giấy…

3. Công nghệ xử lý nước thải kết hợp SBR – UF (Sequencing Batch Reactor – Ultra Filtration)

Công nghệ SBR – màng UF là sự kết hợp của quá trình bùn hoạt tính diễn ra trong bể SBR với màng lọc UF. Bể SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ và nitơ cao. Màng lọc UF có thể lọc sạch các tạp chất có kích thước nhỏ, vi khuẩn, dầu, mỡ, hydroxyt kim loại, chất keo, nhũ tương, chất rắn lơ lửng, và hầu hết các phân tử lớn từ nước và các dung dịch khác như (phấn hoa, tảo, ký sinh trùng, virus, và vi trùng gây bệnh…) và đặc biệt là có thể loại bỏ được vi khuẩn tới 99.9%.

Quy trình công nghệ kết hợp SBR – UF

Bể SBR là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học bùn hoạt tính theo quy trình phản ứng từng mẻ. Trong đó, quá trình phản ứng và lắng diễn ra trong cùng một bể. Bể SBR vừa có chức năng giống bể xử lý sinh học, vừa có chức năng là lắng bùn để thu nước trong ra ngoài. Đây là giải pháp công nghệ đạt hiệu quả cao trong xử lý nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và các chất dinh dưỡng (N, P), sử dụng ít năng lượng hơn, dễ kiểm soát các sự cố xảy ra, ít tốn diện tích… Bể SBR hoạt động theo một chu kỳ tuần hoàn gồm các giai đoạn/pha như sau: Làm đầy, sục khí/phản ứng, lắng, thu nước.

• Pha làm đầy: Nước thải được đưa vào đầy bể xử lý (bể SBR) đồng thời dòng bùn hoạt tính tuần hoàn cũng được bơm về. Trong thời gian làm đầy bể có thể hoặc không diễn ra quá trình sục khí, trường hợp không cấp khí thì bể SBR sẽ được khuấy trộn đều lúc đó bể SBR như là 1 bể thiếu khí.
• Pha sục khí/phản ứng: Sau khi nước được cấp vào đầy bể, ngừng cấp nước và tiến hành sục khí cho bể xử lý để các phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính diễn ra. Thời gian sục khí liên tục phụ thuộc vào chất lượng nước thải đầu vào và yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra. Quá trình khử BOD và các chất dinh dưỡng (N, P) như sau:

• Quá trình khử nitrat:  

NO2 – /NO3 –  + chất hữu cơ → N2↑ + CO2 + H2O

• Quá trình nitrat hóa: 

NH4+ + 2O2 –> NO3– + 2H+ + H2O

• Pha lắng: Sau quá trình sục khí liên tục, nước thải đã giảm nồng độ các chất ô nhiễm xuống mức cho phép sẽ chuyển sang pha/quá trình lắng bùn hoạt tính. Quá trình lắng tĩnh diễn ra ngay tại bể SBR nên hiệu quả lắng tốt hơn, nước ra trong hơn so với ở bể lắng sinh học.
• Pha rút nước: Phần nước trong sau lắng tại bể SBR sẽ được rút ra khỏi bể bằng thiết rút nước bề mặt hoặc van xả. Thực hiện xả bùn hoạt tính nhưng giữ lại một phần bùn trong bể như lượng bùn tuần hoàn.

Màng siêu lọc UF được cấu tạo từ những sợi rỗng không đối xứng được làm từ vật liệu PVDF, PDF… Những màng này có khả năng thẩm thấu cao, có thể chịu được các chất hóa học, có khả năng chống lại sự bám dính, có khả năng làm sạch dễ dàng. Màng siêu lọc UF là màng lọc có kích thước trung bình khoảng dao động từ 0.01 μm đến 0.5 μm. Các phân tử, tạp chất không thấm qua màng sẽ được giữ lại bên ngoài màng lọc và được thải xả ra ngoài. Chính vì có cấu tạo như trên nên màng lọc UF có thể đảm bảo hiệu suất làm việc và hiệu quả lọc cao. Nước sau quá trình lọc sẽ đảm bảo các tiêu chuẩn xả thải ra môi trường.

Màng lọc UF có thể hoạt động theo 2 nguyên lý:

• Từ ngoài vào trong: Dòng nước có chứa chất ô nhiễm được đẩy từ bên ngoài vào trong màng lọc, tất cả các chất bẩn được giữ lại bên ngoài màng lọc. Chỉ nước sạch và các chất khoáng được thu ở bên trong màng lọc.
• Từ trong ra ngoài: Lớp lọc nằm bên trong màng, dòng nước có chất ô nhiễm được thấm vào từ bên trong màng lọc. Nước sạch sau lọc được thu ở bên ngoài màng lọc.

Ưu điểm của công nghệ kết hợp SBR – UF

Công nghệ kết hợp SBR – UF là công nghệ xử lý nước thải mới, cho hiệu quả cao. Và là công nghệ phù hợp đối với các hệ thống xử lý nước thải cần tái sử dụng, thu hồi nước sạch thì cần màng UF để tiền xử lý trước khi qua hệ thống RO, để tránh quá trình màng RO tắc nghẽn nhanh. Một số ưu điểm nổi bật của công nghệ SBR – UF có thể kể đến như:

• Hệ thống có thể điều khiển hoàn toàn tự động;
• Có thể xử lý nhiều loại nước thải khác nhau với nhiều thành phần và tải trọng;
• Có khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm, tạp chất, vi khuẩn có hại, xử lý tốt N và P ở nồng độ lớn, hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao… đảm bảo được chất lượng nước đầu ra;
• Bùn vi sinh trong quá trình xử lý ít bị thất thoát và lượng bùn dư sinh ra ít;
• Tiết kiệm diện tích, chi phí xây dựng hệ thống xử lý và năng lượng trong quá trình vận hành;
• Hệ thống có tính linh hoạt cao, dễ dàng kiểm soát các sự cố, quy trình quản lý và vận hành đơn giản, không cần nhiều nhân công;
• Cấu trúc và vật liệu màng lọc đồng nhất, sử dụng phương pháp lọc cơ học, không sử dụng hóa chất, vật liệu lọc an toàn nên không làm biến đổi tính chất hóa học của nguồn nước;
• Độ bền màng lọc cao, màng lọc dễ vệ sinh.

Công nghệ kết hợp SBR – UF có khả năng xử lý được nhiều loại nước thải khác nhau, cho nước thải đầu ra đảm bảo chất lượng theo quy chuẩn của nhà nước. Thường được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước thải bệnh viện, khu công nghiệp, nhà hàng, khách sạn, khu dân cư, khu công nghiệp… 

Quý khách đang cần tư vấn về công nghệ xử lý nước thải hay hệ thống đang gặp vấn đề, hãy liên hệ ngay cho chúng tôi theo Hotline 0888 167 247 để được tư vấn cụ thể hơn. Với nhiều năm kinh nghiệm trong xử lý nước thải cho nhiều lĩnh vực khác nhau, NTSE cam kết sẽ giúp quý doanh nghiệp sở hữu công trình đạt hiệu quả tối ưu và tiết kiệm nhất.