Sự khác biệt về chức năng và cách sử dụng giữa màng sinh học (MBR) và siêu lọc chìm. Nên sử dụng loại nào trong tình huống nào?
MBR được đặt trong bể sục khí hoặc bể lắng thứ cấp, với một lượng lớn bùn hoạt tính trong nước đầu vào. Siêu lọc ngâm có liên quan đến siêu lọc áp suất, được đặt trong bể màng và yêu cầu phạm vi rộng hơn về yêu cầu nước đầu vào và khả năng chống ô nhiễm mạnh hơn. Nói chung, nếu lọc siêu lọc được sử dụng trực tiếp mà không cần xử lý thêm sau các phương pháp sinh hóa, thì sử dụng MBR. Nếu cần xử lý thêm (chủ yếu để loại bỏ COD), thì siêu lọc ngâm được sử dụng trong bước cuối cùng.
Ưu điểm: Quy trình MBR đơn giản, đầu tư thấp, siêu lọc chìm có lưu lượng hoạt động lớn, tỷ lệ thu hồi cao và chất lượng nước tốt
Nhược điểm: MBR có thông lượng hoạt động thấp và cần nhiều màng hơn cho cùng một lượng nước sản xuất; Quá trình siêu lọc ngâm phức tạp và cần nhiều thiết bị hỗ trợ ngoại vi.
hình ảnh
hình ảnh
Quá trình MBR
Trong lĩnh vực xử lý nước thải và tái sử dụng tài nguyên nước, MBR hay còn gọi là màng phản ứng sinh học, là công nghệ xử lý nước mới kết hợp quy trình bùn hoạt tính và công nghệ tách màng.
Tom lược
Trong lĩnh vực xử lý nước thải và tái sử dụng tài nguyên nước, MBR, còn được gọi là Membrane Bio Reactor, là một công nghệ xử lý nước mới kết hợp quy trình bùn hoạt tính với công nghệ tách màng. Có nhiều loại màng khác nhau, được phân loại theo cơ chế tách của chúng, bao gồm màng phản ứng, màng trao đổi ion, màng thấm, v.v.; Theo tính chất của màng, có màng tự nhiên (màng sinh học) và màng tổng hợp (màng hữu cơ và vô cơ); Theo các loại cấu trúc của màng, có loại màng phẳng, loại ống, loại xoắn ốc và loại sợi rỗng.
Thành phần quá trình
Bioreactor màng chủ yếu bao gồm các thành phần tách màng và một bioreactor. Bioreactor màng thường được đề cập thực chất là thuật ngữ chung cho ba loại lò phản ứng: ① Bioreactor màng sục khí (AMBR); ② Bioreactor màng chiết xuất (EMBR); ③ Bioreactor màng tách rắn/lỏng (SLSMBR).
Màng sục khí
Bioreactor màng sục khí lần đầu tiên được phát hiện trong báo cáo của Cote P và cộng sự năm 1988 rằng việc sử dụng màng dày thoáng khí (như màng cao su silicon) hoặc màng vi xốp (như màng polyme kỵ nước) trong các mô-đun dạng tấm hoặc sợi rỗng có thể đạt được quá trình sục khí không có bọt khí vào các bioreactor trong khi vẫn duy trì áp suất riêng phần của khí dưới điểm bọt khí. Đặc điểm của quá trình này là cải thiện thời gian tiếp xúc và hiệu quả truyền oxy, có lợi cho việc kiểm soát quá trình sục khí và không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố về kích thước bong bóng và thời gian lưu trú trong quá trình sục khí truyền thống. Như thể hiện trong Hình [1].
Màng chiết xuất
Bioreactor màng chiết, còn được gọi là EMBR (Extractive Membrane Bioreactor). Do tính axit cao hoặc sự hiện diện của các chất độc hại đối với sinh vật, một số nước thải công nghiệp không nên được xử lý bằng cách tiếp xúc trực tiếp với vi sinh vật; Khi các chất độc dễ bay hơi có trong nước thải, nếu sử dụng các quy trình xử lý sinh học hiếu khí truyền thống, các chất ô nhiễm dễ bay hơi theo luồng khí sục khí, dẫn đến việc tách khí. Điều này không chỉ dẫn đến hiệu quả xử lý không ổn định mà còn gây ô nhiễm không khí. Để giải quyết những thách thức kỹ thuật này, học giả người Anh Livingston đã nghiên cứu và phát triển EMB. Nước thải và bùn hoạt tính được tách ra bằng màng và nước thải chảy bên trong màng, trong khi bùn hoạt tính chứa một số loại vi khuẩn chuyên biệt chảy ra bên ngoài màng. Nước thải không tiếp xúc trực tiếp với vi sinh vật và các chất ô nhiễm hữu cơ có thể đi qua màng một cách chọn lọc và bị phân hủy bởi các vi sinh vật ở phía bên kia. Do tính chất độc lập của các đơn vị bioreactor và các đơn vị tuần hoàn nước thải ở cả hai bên màng chiết, lưu lượng nước của mỗi đơn vị ít ảnh hưởng đến nhau. Các chất dinh dưỡng và điều kiện sống của vi sinh vật trong bioreactor không bị ảnh hưởng bởi chất lượng nước thải, do đó hiệu quả xử lý nước ổn định.Các điều kiện vận hành của hệ thống, chẳng hạn như HRT và SRT, có thể được kiểm soát trong phạm vi tối ưu để duy trì tốc độ phân hủy chất ô nhiễm tối đa.
Màng phân tách rắn-lỏng
Bioreactor màng tách lỏng rắn là loại bioreactor màng được nghiên cứu rộng rãi và sâu rộng nhất trong lĩnh vực xử lý nước. Đây là công nghệ xử lý nước sử dụng quy trình tách màng để thay thế bể lắng thứ cấp trong quy trình bùn hoạt tính truyền thống. Trong công nghệ xử lý sinh học nước thải truyền thống, quá trình tách nước bùn được hoàn thành bằng trọng lực trong bể lắng thứ cấp và hiệu quả tách của nó phụ thuộc vào hiệu suất lắng của bùn hoạt tính. Hiệu suất lắng càng tốt thì hiệu suất tách nước bùn càng cao. Tính chất lắng của bùn phụ thuộc vào điều kiện vận hành của bể sục khí và việc cải thiện tính chất lắng của bùn đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ các điều kiện vận hành của bể sục khí, điều này hạn chế khả năng áp dụng của phương pháp này. Do yêu cầu tách rắn-lỏng trong bể lắng thứ cấp, bùn trong bể sục khí không thể duy trì nồng độ cao, thường vào khoảng 1,5-3,5 mg/L, điều này hạn chế tốc độ phản ứng sinh hóa.
Thời gian lưu thủy lực (HRT) và tuổi bùn (SRT) phụ thuộc lẫn nhau, và việc tăng tải trọng thể tích và giảm tải trọng bùn thường tạo ra mâu thuẫn. Hệ thống cũng tạo ra một lượng lớn bùn dư trong quá trình vận hành và chi phí xử lý chiếm 25% đến 40% chi phí vận hành của nhà máy xử lý nước thải. Các hệ thống xử lý bùn hoạt tính truyền thống cũng dễ bị bùn nở ra, dẫn đến chất rắn lơ lửng trong nước thải và làm giảm chất lượng nước.
Để giải quyết các vấn đề trên, MBR kết hợp công nghệ tách màng với công nghệ xử lý sinh học truyền thống. MBR đạt được sự tách biệt giữa thời gian lưu bùn và thời gian lưu thủy lực, cải thiện đáng kể hiệu quả tách rắn-lỏng. Hơn nữa, do nồng độ bùn hoạt tính trong bể sục khí tăng lên và sự xuất hiện của các vi khuẩn cụ thể (đặc biệt là các nhóm vi khuẩn chiếm ưu thế) trong bùn, tốc độ phản ứng sinh hóa tăng lên. Đồng thời, bằng cách giảm tỷ lệ F/M để giảm lượng bùn dư thừa tạo ra (thậm chí là bằng không), nhiều vấn đề nổi cộm tồn tại trong các quy trình bùn hoạt tính truyền thống đã được giải quyết cơ bản.
Bùn hoạt tính được loại bỏ và sau đó được lọc qua màng dưới áp suất bên ngoài. Dạng lò phản ứng sinh học màng này loại bỏ nhu cầu về hệ thống tuần hoàn chất lỏng hỗn hợp và dựa vào lực hút nước, dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng tương đối thấp; Nó chiếm nhiều không gian hơn và nhỏ gọn hơn loại riêng biệt, và đã nhận được sự chú ý đặc biệt trong lĩnh vực xử lý nước trong những năm gần đây. Tuy nhiên, thông lượng màng nói chung tương đối thấp, khiến nó dễ bị bám bẩn màng và khó vệ sinh và thay thế sau khi bị bám bẩn.
Màng phản ứng sinh học tổng hợp cũng thuộc loại màng phản ứng sinh học tích hợp về hình thức, điểm khác biệt là việc bổ sung chất độn vào bên trong màng phản ứng sinh học để tạo thành màng phản ứng sinh học tổng hợp, làm thay đổi một số đặc điểm của màng phản ứng.
Đặc điểm quy trình
So với nhiều quy trình xử lý nước sinh học truyền thống, MBR có những đặc điểm chính sau:
1、 Chất lượng nước đầu ra ổn định và chất lượng cao
Do hiệu ứng tách hiệu quả của màng, hiệu suất tách tốt hơn nhiều so với bể lắng truyền thống. Nước thải sau xử lý cực kỳ trong, chất rắn lơ lửng và độ đục gần bằng không. Vi khuẩn và vi-rút được loại bỏ đáng kể, chất lượng nước thải tốt hơn tiêu chuẩn chất lượng nước hỗn hợp sinh hoạt do Bộ Xây dựng ban hành (CJ25.1-89). Có thể tái sử dụng trực tiếp làm nước hỗn hợp thành phố không uống được.
Đồng thời, tách màng cũng chặn hoàn toàn các vi sinh vật trong lò phản ứng sinh học, cho phép hệ thống duy trì nồng độ vi sinh vật cao. Điều này không chỉ cải thiện hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm tổng thể của thiết bị phản ứng mà còn đảm bảo chất lượng nước thải tốt. Đồng thời, lò phản ứng có khả năng thích ứng tốt với các thay đổi khác nhau về tải đầu vào (chất lượng và số lượng nước), chịu được tải trọng sốc và có thể đạt được chất lượng nước thải chất lượng cao một cách ổn định.
2、 Lượng bùn dư thừa sản xuất thấp
Quy trình này có thể hoạt động dưới tải trọng khối lượng lớn và tải trọng bùn thấp, với lượng bùn dư thấp (về mặt lý thuyết đạt được mức xả bùn bằng không), giúp giảm chi phí xử lý bùn.
3、 Diện tích nhỏ, không bị giới hạn bởi vị trí lắp đặt
Bioreactor có thể duy trì nồng độ sinh khối vi khuẩn cao, với tải trọng thể tích lớn trên thiết bị xử lý và diện tích lớn, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể; Quy trình này đơn giản, cấu trúc nhỏ gọn và chiếm diện tích nhỏ. Không bị giới hạn bởi vị trí lắp đặt và phù hợp với mọi trường hợp. Có thể chế tạo thành loại đặt trên mặt đất, bán ngầm và ngầm.
4、 Có thể loại bỏ nitơ amoniac và các chất hữu cơ khó phân hủy
Do sự ngăn chặn hoàn toàn các vi sinh vật trong lò phản ứng sinh học, nó tạo điều kiện cho việc giữ lại và phát triển các vi sinh vật sinh sôi chậm như vi khuẩn nitrat hóa, do đó cải thiện hiệu quả nitrat hóa của hệ thống. Đồng thời, nó có thể làm tăng thời gian lưu giữ thủy lực của một số hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong hệ thống, có lợi cho việc cải thiện hiệu quả phân hủy của các hợp chất hữu cơ khó phân hủy.
5、 Vận hành và quản lý thuận tiện, dễ dàng đạt được điều khiển tự động
Quá trình này đạt được sự tách biệt hoàn toàn giữa thời gian lưu thủy lực (HRT) và thời gian lưu bùn (SRT), giúp kiểm soát vận hành linh hoạt và ổn định hơn. Đây là công nghệ mới dễ triển khai trong xử lý nước thải và có thể đạt được điều khiển tự động bằng máy vi tính, giúp quản lý vận hành thuận tiện hơn.
6、 Dễ dàng chuyển đổi từ nghề thủ công truyền thống
Quy trình này có thể đóng vai trò là đơn vị xử lý sâu cho các quy trình xử lý nước thải truyền thống và có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như xử lý sâu nước thải từ các nhà máy xử lý nước thải thứ cấp đô thị (qua đó đạt được khả năng tái sử dụng nước thải đô thị trên quy mô lớn).
Các lò phản ứng sinh học màng cũng có một số nhược điểm. Chủ yếu biểu hiện ở các khía cạnh sau:
Chi phí màng cao dẫn đến việc đầu tư cơ sở hạ tầng cho các lò phản ứng sinh học màng cao hơn so với các quy trình xử lý nước thải truyền thống;
Màng dễ bị bám bẩn, gây bất tiện cho việc vận hành và quản lý;
Tiêu thụ năng lượng cao: Đầu tiên, quá trình tách nước bùn MBR phải duy trì một áp suất dẫn động màng nhất định. Thứ hai, nồng độ MLSS trong bể MBR rất cao. Để duy trì tốc độ truyền oxy đủ, cần phải tăng cường độ sục khí. Để tăng thông lượng màng và giảm bám bẩn màng, cần phải tăng tốc độ dòng chảy và rửa sạch bề mặt màng, dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng của MBR cao hơn so với các quy trình xử lý sinh học truyền thống.
Phim quá trình
Màng có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau, bao gồm pha lỏng, pha rắn và thậm chí là pha khí. Phần lớn các màng phân tách hiện đang sử dụng là màng pha rắn. Theo các kích thước lỗ khác nhau, nó có thể được chia thành màng vi lọc, màng siêu lọc, màng lọc nano và màng thẩm thấu ngược; Theo các vật liệu khác nhau, nó có thể được chia thành màng vô cơ và màng hữu cơ. Màng vô cơ chủ yếu là màng cấp vi lọc. Màng có thể đồng nhất hoặc không đồng nhất và có thể tích điện hoặc trung tính về điện. Các màng được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải chủ yếu là màng không đối xứng trạng thái rắn được chế tạo từ vật liệu polyme hữu cơ.
Tiêu chuẩn phân loại và phân loại màng:
1、 Vật liệu màng MBR
1. Vật liệu màng hữu cơ polyme: polyolefin, polyethylene, polyacrylonitrile, polysulfone, polyamide thơm, fluoropolymer, v.v.
Màng hữu cơ có chi phí tương đối thấp, không tốn kém, có quy trình sản xuất trưởng thành, kích thước và hình dạng lỗ rỗng đa dạng và được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, chúng dễ bị ô nhiễm trong quá trình vận hành, độ bền thấp và tuổi thọ ngắn.
2. Màng vô cơ: Là loại màng trạng thái rắn, là màng bán thấm được tạo thành từ các vật liệu vô cơ như kim loại, oxit kim loại, gốm sứ, thủy tinh xốp, zeolit, vật liệu polyme vô cơ, v.v.
Màng vô cơ hiện đang được sử dụng trong MBR chủ yếu là màng gốm, có ưu điểm là có thể sử dụng trong môi trường có pH = 0-14, áp suất P < 10MPa và nhiệt độ < 350 ℃. Chúng có thông lượng cao và mức tiêu thụ năng lượng tương đối thấp, khiến chúng có khả năng cạnh tranh cao trong xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ cao; Nhược điểm là: chi phí cao, khả năng kháng kiềm, độ đàn hồi thấp và khó gia công và chuẩn bị màng.
2、 Kích thước lỗ màng MBR
Các màng thường được sử dụng trong công nghệ MBR là màng vi lọc (MF) và màng siêu lọc (UF), chủ yếu có kích thước lỗ chân lông từ 0,1-0,4 μm, đủ cho các lò phản ứng màng tách rắn-lỏng.
Các vật liệu polyme thường được sử dụng cho màng vi lọc bao gồm polycarbonate, este cellulose, polyvinylidene fluoride, polysulfone, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyetherimide, polypropylene, polyetheretherketone, polyamide, v.v.
Các vật liệu polyme thông dụng cho quá trình siêu lọc bao gồm polysulfone, polyethersulfone, polyamide, polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride, este cellulose, polyetheretherketone, polyimide, polyetheramide, v.v.
3、 Mô-đun màng MBR
Để tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất và lắp đặt công nghiệp, nâng cao hiệu suất màng và đạt được diện tích màng tối đa trên một đơn vị thể tích, màng thường được lắp ráp trong một thiết bị đơn vị cơ bản dưới một số hình thức và dưới một lực đẩy nhất định, việc tách các thành phần khác nhau trong chất lỏng hỗn hợp được hoàn thành. Loại thiết bị này được gọi là mô-đun màng.
Có năm dạng thành phần màng thường được sử dụng trong công nghiệp:
Mô-đun tấm và khung, Mô-đun quấn xoắn ốc, Mô-đun ống, Mô-đun sợi rỗng và Mô-đun mao dẫn. Hai mô-đun đầu tiên sử dụng màng phẳng, trong khi ba mô-đun sau sử dụng màng ống. Đường kính màng ống tròn> 10mm; Loại mao dẫn -0,5~10,0mm; Loại sợi rỗng<0,5mm>.
Bảng: Đặc điểm của các thành phần màng khác nhau
Các dạng mô-đun màng thường được sử dụng trong quy trình MBR bao gồm loại khung tấm, loại ống tròn và loại sợi rỗng. Loại tấm và khung:
Đây là một trong những dạng mô-đun màng sớm nhất được sử dụng trong công nghệ MBR, có hình dạng tương tự như máy ép lọc khung và tấm thông thường. Ưu điểm là: sản xuất và lắp ráp đơn giản, vận hành thuận tiện, dễ bảo trì, vệ sinh và thay thế. Nhược điểm là: bịt kín phức tạp, tổn thất áp suất cao và mật độ đóng gói thấp.
Loại ống tròn:
Nó bao gồm một màng và một giá đỡ màng, và có hai chế độ hoạt động: loại áp suất bên trong và loại áp suất bên ngoài. Trong thực tế, loại áp suất bên trong thường được sử dụng, trong đó nước đầu vào chảy vào từ bên trong đường ống và chất thấm chảy ra từ bên ngoài đường ống. Đường kính màng nằm trong khoảng từ 6-24mm. Ưu điểm của màng ống tròn là: chất lỏng cấp có thể kiểm soát dòng chảy hỗn loạn, không dễ bị tắc nghẽn, dễ vệ sinh và có tổn thất áp suất thấp. Nhược điểm là mật độ đóng gói thấp.
Loại sợi rỗng:
Đường kính ngoài thường là 40-250 μm, và đường kính trong là 25-42 μm. Ưu điểm là cường độ nén cao và khả năng chống biến dạng. Trong MBR, các thành phần thường được đặt trực tiếp vào lò phản ứng mà không cần bình chịu áp suất, tạo thành lò phản ứng sinh học màng ngâm. Nhìn chung, đây là thành phần màng chịu áp suất bên ngoài. Ưu điểm là: mật độ đóng gói cao; Chi phí tương đối thấp; Tuổi thọ cao, có thể sử dụng màng sợi rỗng nylon có tính chất vật lý và hóa học ổn định và độ thấm thấp; Màng có khả năng chịu áp suất tốt và không yêu cầu vật liệu hỗ trợ. Nhược điểm là dễ bị tắc nghẽn, ô nhiễm và phân cực nồng độ có tác động đáng kể đến hiệu suất tách của màng.
Yêu cầu chung cho thiết kế mô-đun màng MBR:
Cung cấp đủ hỗ trợ cơ học cho màng, đảm bảo kênh chảy thông suốt và loại bỏ các góc chết và vùng nước đọng;
Tiêu thụ năng lượng thấp, giảm thiểu phân cực nồng độ, cải thiện hiệu quả tách và giảm hiện tượng bám bẩn màng;
Mật độ đóng gói cao nhất có thể, dễ dàng lắp đặt, vệ sinh và thay thế;
O Có độ bền cơ học, độ bền hóa học và độ bền nhiệt tốt.
Việc lựa chọn các thành phần màng cần phải cân nhắc toàn diện đến chi phí, mật độ đóng gói, tình huống ứng dụng, quy trình hệ thống, tình trạng bám bẩn và vệ sinh màng, tuổi thọ, v.v.
khu vực ứng dụng
Vào giữa đến cuối những năm 1990, các lò phản ứng sinh học màng đã bước vào giai đoạn ứng dụng thực tế ở nước ngoài. Zenon, một công ty của Canada, là công ty đầu tiên ra mắt lò phản ứng sinh học màng ống siêu lọc và ứng dụng vào xử lý nước thải đô thị. Để tiết kiệm năng lượng tiêu thụ, công ty cũng đã phát triển các mô-đun màng sợi rỗng ngâm. Lò phản ứng sinh học màng do công ty phát triển đã được ứng dụng ở hơn mười nơi bao gồm Hoa Kỳ, Đức, Pháp và Ai Cập, với quy mô từ 380m3/ngày đến 7600m3/ngày. Mitsubishi Rayon cũng là nhà cung cấp màng sợi rỗng ngâm nổi tiếng trên thế giới và đã tích lũy nhiều năm kinh nghiệm trong việc ứng dụng MBR. Công ty đã xây dựng nhiều dự án MBR thực tế tại Nhật Bản và các quốc gia khác. Tập đoàn Kubota tại Nhật Bản là một công ty cạnh tranh khác trong ứng dụng thực tế của lò phản ứng sinh học màng, sản xuất màng tấm với các đặc điểm như lưu lượng cao, khả năng chống ô nhiễm và quy trình đơn giản. Một số nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trong nước cũng đang nỗ lực ứng dụng MBR vào thực tế.
Ngày nay, lò phản ứng sinh học màng đã được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:
1、 Xử lý nước thải đô thị và tái sử dụng nước xây dựng
Nhà máy xử lý nước thải đầu tiên sử dụng công nghệ MBR được công ty Dorr Oliver của Mỹ xây dựng vào năm 1967, xử lý được 14m3 nước thải/ngày. Năm 1977, hệ thống tái sử dụng nước thải được đưa vào sử dụng thực tế tại một tòa nhà cao tầng ở Nhật Bản. Năm 1980, Nhật Bản xây dựng hai nhà máy xử lý MBR với công suất xử lý lần lượt là 10m3/ngày và 50m3/ngày. Đầu những năm 1990, có 39 nhà máy như vậy đang hoạt động tại Nhật Bản, với công suất xử lý tối đa là 500m3/ngày và hơn 100 tòa nhà cao tầng đã sử dụng MBR để xử lý nước thải và tái sử dụng trong các tuyến đường thủy trung gian. Năm 1997, Wessex đã thành lập hệ thống MBR lớn nhất thế giới tại Porlock, Vương quốc Anh, với công suất xử lý hàng ngày là 2000 m3. Năm 1999, Wessex cũng xây dựng một nhà máy MBR công suất 13000 m3/ngày tại Swanage, Dorset.
Vào tháng 5 năm 1998, hệ thống thí điểm lò phản ứng sinh học màng tích hợp do Đại học Thanh Hoa thực hiện đã đạt chứng nhận quốc gia. Vào đầu năm 2000, Đại học Thanh Hoa đã xây dựng một hệ thống MBR thực tế tại Bệnh viện thị trấn Haidian ở Bắc Kinh để xử lý nước thải bệnh viện. Dự án đã hoàn thành và đưa vào sử dụng vào tháng 6 năm 2000 và hiện đang hoạt động bình thường. Vào tháng 9 năm 2000, Giáo sư Yang Zaoyan và nhóm nghiên cứu của bà từ Đại học Thiên Tân đã hoàn thành một dự án trình diễn MBR tại Tòa nhà Puchen ở Khu công nghiệp công nghệ mới Thiên Tân. Hệ thống xử lý 25 tấn nước thải mỗi ngày, tất cả đều được sử dụng để xả bồn cầu và tưới cây xanh. Hệ thống bao phủ diện tích 10 mét vuông và tiêu thụ 0,7 kW · h năng lượng cho mỗi tấn nước thải.
2、 Xử lý nước thải công nghiệp
Từ những năm 1990, đối tượng xử lý của MBR đã liên tục được mở rộng. Ngoài việc tái sử dụng nước thải và xử lý nước thải phân, MBR cũng nhận được sự quan tâm rộng rãi trong xử lý nước thải công nghiệp, chẳng hạn như xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm, nước thải chế biến thủy sản, nước thải nuôi trồng thủy sản, nước thải sản xuất mỹ phẩm, nước thải nhuộm và nước thải hóa dầu, tất cả đều đạt được hiệu quả xử lý tốt. Vào đầu những năm 1990, Hoa Kỳ đã xây dựng một hệ thống MBR tại Ohio để xử lý nước thải công nghiệp từ một nhà máy sản xuất ô tô nhất định. Công suất xử lý là 151m3/ngày và tải trọng hữu cơ của hệ thống đạt 6,3kgCOD/m3 · d. Tỷ lệ loại bỏ COD là 94% và phần lớn dầu mỡ đã bị phân hủy. Tại Hà Lan, một nhà máy chiết xuất và chế biến chất béo sử dụng công nghệ xử lý nước thải mương oxy hóa truyền thống để xử lý nước thải sản xuất của mình. Do mở rộng quy mô sản xuất, bùn nở ra và khó tách. Cuối cùng, các mô-đun màng Zenon được sử dụng thay cho bể lắng và hiệu quả vận hành là tốt.
3、 Làm sạch nước uống bị ô nhiễm vi mô
Với việc sử dụng rộng rãi phân đạm và thuốc trừ sâu trong nông nghiệp, nước uống cũng bị ô nhiễm ở nhiều mức độ khác nhau. Lyonnaise des Eaux đã phát triển quy trình MBR vào giữa những năm 1990, có chức năng khử nitrat sinh học, hấp phụ thuốc trừ sâu và loại bỏ độ đục. Năm 1995, công ty đã xây dựng một nhà máy tại Douchy, Pháp với công suất sản xuất hàng ngày là 400m3 nước uống. Nồng độ nitơ trong nước thải dưới 0,1mg/L NO2 và nồng độ thuốc trừ sâu dưới 0,02 μ g/L.
4、 Xử lý nước thải phân
Hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải phân cao, và các phương pháp xử lý khử nitơ truyền thống đòi hỏi nồng độ bùn cao. Sự tách biệt rắn-lỏng không ổn định, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý bậc ba. Sự ra đời của MBR đã giải quyết hiệu quả vấn đề này và có thể xử lý trực tiếp nước thải phân mà không cần pha loãng.
Nhật Bản đã phát triển công nghệ xử lý phân và nước tiểu được gọi là hệ thống NS, với thành phần cốt lõi là sự kết hợp của thiết bị màng phẳng và lò phản ứng sinh học bùn hoạt tính hiếu khí nồng độ cao. Hệ thống NS được xây dựng tại thành phố Echigo, tỉnh Saitama, Nhật Bản vào năm 1985, với công suất sản xuất là 10kL/ngày. Năm 1989, các cơ sở xử lý nước thải mới được xây dựng tại tỉnh Nagasaki và tỉnh Kumamoto. Màng phẳng trong hệ thống NS được lắp song song với hàng chục nhóm, mỗi nhóm có diện tích khoảng 0,4m2, để tạo thành thiết bị khung có thể tự động mở và xả. Vật liệu màng là màng siêu lọc polysulfone có trọng lượng phân tử cắt là 20000. Nồng độ bùn trong lò phản ứng được duy trì trong phạm vi 15000-18000mg/L. Đến năm 1994, Nhật Bản đã có hơn 1200 hệ thống MBR được sử dụng để xử lý nước thải phân của hơn 40 triệu người.
5、 Xử lý nước rỉ rác/phân ủ
Nước rỉ rác/nước thải ủ phân có nồng độ chất ô nhiễm cao và chất lượng cũng như số lượng nước rỉ rác thay đổi tùy theo khí hậu và điều kiện vận hành. Công nghệ MBR đã được nhiều nhà máy xử lý nước thải sử dụng để xử lý loại nước thải này trước năm 1994. Sự kết hợp giữa công nghệ MBR và RO không chỉ có thể loại bỏ SS, chất hữu cơ và nitơ mà còn loại bỏ hiệu quả muối và kim loại nặng. Gần đây, Envirogen Corporation tại Hoa Kỳ đã phát triển một MBR để xử lý nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp và chế tạo một thiết bị có công suất xử lý hàng ngày là 400000 gallon (khoảng 1500m3/ngày) tại New Jersey, được đưa vào vận hành vào cuối năm 2000. MBR này sử dụng một loại vi khuẩn hỗn hợp có trong tự nhiên để phân hủy hydrocarbon và các hợp chất clo trong nước rỉ rác, và nồng độ chất ô nhiễm được xử lý của nó cao gấp 50-100 lần so với các thiết bị xử lý nước thải thông thường. Lý do đạt được hiệu quả xử lý này là do MBR có thể giữ lại vi khuẩn hiệu quả và đạt được nồng độ vi khuẩn là 50000mg/L.Trong thử nghiệm thí điểm tại chỗ, COD đầu vào dao động từ vài trăm đến 40000 và tỷ lệ loại bỏ chất ô nhiễm đạt trên 90%.
Các lĩnh vực ứng dụng chính và tỷ lệ phần trăm tương ứng của MBR trong và ngoài nước:
Tỷ lệ phần trăm các loại nước thải (%)
Nước thải công nghiệp 27 Nước thải đô thị 12
Nước thải xây dựng 24 rác 9
Nước thải sinh hoạt 27
