Chào Quý khách đã đến với Hồng Hà!

Tìm hiểu chi tiết về công nghệ MBBR và ứng dụng trong xử lý nước thải

 20:06 12/09/2021        Lượt xem: 289

Tìm hiểu chi tiết về công nghệ MBBR và ứng dụng trong xử lý nước thải
Công nghệ xử lý nước thải bằng các giá thể sinh học dựa trên sự sinh trưởng bám dính của vi sinh vật đã được nghiên cứu và phát triển từ trước đây. Cuối năm 1980, giáo sư Hallvard Ødegaard tại Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy đã công bố thành tựu nghiên cứu của mình về công nghệ mang tên MBBR (Moving bed biofilm reactor). Và sau đó, một cái tên rất quen thuộc: " Kaldnes", đúng như trí nhớ của bạn, đó là tên một loại giá thể sinh học đã xuất hiện đầu tiên trên thị trường bởi công ty của ông Kaldnes Miljöteknologi.
 Công nghệ xử lý nước thải bằng các giá thể sinh học dựa trên sự sinh trưởng bám dính của vi sinh vật đã được nghiên cứu và phát triển từ trước đây. Cuối năm 1980, giáo sư Hallvard Ødegaard tại Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy đã công bố thành tựu nghiên cứu của mình về công nghệ mang tên MBBR (Moving bed biofilm reactor). Câu chuyện bắt đầu khi ở Lund, các chuyên gia xử lý nước thải bắt gặp một lượng nước thải khó và độc hại từ ngành công nghiệp sản xuất giấy, điều này tạo áp lực cho các nhà khoa học sáng tạo và phát triển một phương pháp xử lý mới. Bằng việc nghiên cứu kỹ lưỡng, nắm bắt các quy trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trong nước thải, cùng với những tính toán đo đạc thực nghiệm trong thời gian dài. Nghiên cứu này đã sớm được hệ thống hóa với những công thức tính toán cụ thể. Đây là khởi đầu của một phương pháp xử lý sinh học mới, tập trung vào công nghệ xử lý vi sinh và các quá trình phát triển dựa trên điều kiện sống của vi sinh vật. Và sau đó, một cái tên rất quen thuộc: " Kaldnes", đúng như trí nhớ của bạn, đó là tên một loại giá thể sinh học đã xuất hiện đầu tiên trên thị trường bởi công ty của ông Kaldnes Miljöteknologi.
 

MBBR có thể được thiết kế cho các cơ sở mới để loại bỏ BOD/COD hoặc loại bỏ nitrogen từ các dòng nước thải. Hiện tại các nhà máy áp dụng công nghệ bùn hoạt tính có thể được nâng cấp để có thể khử nitrogen và phosphorus hoặc BOD/COD ở lưu lượng lớn. Các vi khuẩn nuôi cấy tiêu hóa các chất hữu cơ hòa tan, từng bước trưởng thành trong môi trường đó.

MBBR là một dạng của quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bởi lớp màng sinh học (biofilm). Trong quá trình MBBR, lớp màng biofilm phát triển trên giá thể lơ lửng trong lớp chất lỏng của bể phản ứng. Những giá thể này chuyển động được trong chất lỏng là nhờ hệ thống sục khí cung cấp oxy cho nước thải.

 

Công nghệ MBBR là công nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và bể lọc sinh học. Bể MBBR hoạt động giống như quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí trong toàn bộ thể tích bể. Đây là quá trình xử lý bằng lớp màng biofilm với sinh khối phát triển trên giá mang mà những giá mang này lại di chuyển tự do trong bể phản ứng và được giữ bên trong bể phản ứng được đặt ở cửa ra của bể. Bể MBBR không cần quá trình tuần hoàn bùn giống như các phương pháp xử lý bằng màng biofilm khác, vì vậy nó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính trong bể, bởi vì sinh khối ngày càng được tạo ra trong quá trình xử lý. Bể MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể thiếu khí.


 

Trong bể hiếu khí sự chuyển động của các giá thể được tạo thành do sự khuyếch tán của những bọt khí có kích thước trung bình được từ máy thổi. Trong khí đó ở bể thiếu khí thì quá trình này được tạo ra bởi sự xáo trộn của các giá thể trong bể bằng cánh khuấy. Hầu hết các bể MBBR được thiết kế ở dạng hiếu khí có lớp lưới chắn ở cửa ra, ngày nay người ta thường thiết kế lớp lưới chắn có dạng hình trụ đặt thẳng đứng hay nằm ngang.
 

Nhân tố quan trọng của quá trình xử lý này là các giá thể động có lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt. Những giá thể này được thiết kế sao cho diện tích bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofim dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lửng trong nước.
 

Kaldnes Milj𝛟teknologi AS đã phát triển những giá thể động có hình dạng và kích thước khác nhau. Tùy thuộc vào đặc tính quá trình tiền xử lý, tiêu chuẩn xả thải và thể tích thiết kế bể thì mỗi loại giá thể có hiệu quả xử lý khác nhau. Một số loại giá thể của Kaldnes như sau: 

Tất cả các giá thể có tỷ trọng nhẹ hơn so với tỷ trọng của nước, tuy nhiên mỗi loại giá thể có tỷ trọng khác nhau. Điều kiện quan trọng nhất của quá trình xử lý này là mật độ giá thể trong bể, để giá thể có thể chuyển động lơ lửng ở trong bể thì mật độ giá thể tối đa trong bể MBBR nhỏ hơn 67%. Trong mỗi quá trình xử lý bằng màng sinh học thì sự khuyếch tán của chất dinh dưỡng (chất ô nhiễm) ở trong và ngoài lớp màng là nhân tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý, vì vậy chiều dày hiệu quả của lớp màng cũng là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Chiều dày của lớp màng trên giá thể động thông thường phải nhỏ hơn 10mm, điều này có nghĩa là chiều dày của lớp màng rất mỏng để các chất dinh dưởng khuếch tán vào bề mặt của lớp màng. Để đạt được điều này độ xáo trộn của giá thể trong bể là nhân tố rất quan trọng để có thể di chuyển các chất dinh dưỡng lên bề mặt của màng và đảm bảo chiều dày của lớp màng trên giá thể mỏng.
 

Những nghiên cứu khác nhau đã chứng minh rằng nồng độ sinh khối trên một đơn vị thể tích của bể là 3 – 4 kg SS/m3, giống như quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính lơ lửng. Vì vậy, tải trọng thể tích của bể lớn do sinh khối hình thành trên lớp màng biofilm cao.

Hiện tượng bào mòn các giá thể động xảy ra khi các giá thể chuyển động trong bể lớn, các giá thể va chạm vào nhau, làm cho lớp màng hình thành trong giá thể dễ bong tróc và giảm hiệu quả của quá trình xử lý.


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng công nghệ MBBR


1. Giá thể
 

Diện tích thực tế của giá thể lớn, do đó nồng độ biofilm cao trong bể xử lý dẫn đến thể tích bể nhỏ. Theo các báo cáo cho thấy, nồng độ biofilm dao động từ 3000 – 4000 gTSS/m3, tương tự với những giá trị có được trong quá trình bùn hoạt tính với tuổi bùn cao. Điều này được suy ra rằng, vì tải trọng thể tích trong MBBR cao hơn gấp vài lần trong quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính nên sinh khối sinh ra trong bể MBBR cao hơn nhiều.

Mật độ của các giá thể trong bể MBBR nhỏ hơn 70% so với thể tích nước trong bể, với 67% là giá trị đặc trưng. Tuy nhiên mật độ của giá thể được yêu cầu dựa trên đặc tính của nước thải và mục tiêu xử lý cụ thể. Thường được sử dụng giá trị thấp hơn 67%.


2. Độ xáo trộn
 

Yếu tố khác có ảnh hưởng đến hiệu suất là dòng chảy và điều kiện xáo trộn trong bể xử lý. Độ xáo trộn thích hợp là điều kiện lý tưởng đối với hiệu suất của hệ thống. Lớp màng biofilm hình thành trên giá thể rất mỏng, phân tán và vận chuyển cơ chất và oxy đến bề mặt biofilm. Vì vậy, lớp màng biofilm dày và mịn không được mong đợi đối với hệ thống. Độ xáo trộn thích hợp có tác dụng loại bỏ những sinh khối dư và duy trì độ dày thích hợp cho biofilm. Độ dày của biofilm nhỏ hơn 100 micromet đối với việc xử lý cơ chất luôn được ưu tiên. Độ xáo trộn thích hợp cũng duy trì vận tốc dòng chảy cần thiết cho hiệu suất quá trình. Độ xáo trộn cao sẽ tách sinh khối ra khỏi giá mang và chính vì vậy sẽ làm giảm hiệu suất của quá trình xử lý. Thêm vào đó, sự va chạm và sự ma sát của giá thể trong bể phản ứng làm cho biofilm tách rời khỏi bề mặt phía ngoài của giá thể Kaldnes (giá mang được sử dụng thực nghiệm). Vì điều này, giá mang MBBR được cung cấp với các rìa bên ngoài để bảo vệ sự hao hụt của biofilm và đẩy mạnh sự phát triển của biofilm.Diện tích bề mặt của các rìa bên ngoài không được tính vào diện tích thực tế của biofilm. Diện tích trung bình hiệu quả của giá mang MBBR được báo cáo là khoảng 70% tổng diện tích bề mặt để màng biofilm dính bám vào giá thể ở phía bên ngoài ít hơn của giá mang. 

 

Theo nghiên cứu của S. Winogradsly (1980), sau khi quan sát dưới kính hiển vi lớp màng lọc trong bể lọc sinh học nhỏ giọt, đã tìm thấy rất nhiều vi khuẩn Zoogleal, các vi khuẩn hình que, vi khuẩn hình sợi, nấm sợi, protozoa và một số động vật bậc cao.
 

Một trong những nghiên cứu nhằm ước lượng các loại khuẩn trong hệ thống lọc sinh học nhỏ giọt được tiến hành bởi M. Hotchkiss năm 1923. Kết quả là đã tìm thấy nhiều loại vi khuẩn khác nhau ở độ sâu khác nhau trong bể lọc. Các nhóm vi khuẩn bao gồm: vi khuẩn khử nitrate, sulfate tạo thành từ protein, phân hủy anbumin, khử sulfate, oxy hóa sulfite được tạo thành từ các protein nhiều nhất ở độ sâu 0,3m và giảm dần qua lớp lọc; vi khuẩn khử sulfate hiện diện nhiều ở bề mặt và vi khuẩn oxy hóa sulfua có nhiều nhất ở độ sâu 1,6m; các dạng vi khuẩn nitrit gia tăng theo độ sâu và có số lượng lớn hơn các dạng vi khuẩn nitrate.

 

​​​​​​​
3. Tải trọng thể tích

 

Vì sự không thể xác định chính xác diện tích thực được bao bọc bởi biofilm trên bề mặt của giá mang, người ta đưa ra hiệu suất quá trình theo thể tích bể phản ứng thay vì diện tích bề mặt giá thể. Tuy nhiên, việc đánh giá thể tích bể phản ứng có thể là hệ thống được so sánh với những hệ thống khác mà sử dụng toàn bộ thể tích bể phản ứng để xử lý.

 

Nếu chỉ xử lý thứ cấp, hiệu quả tải tương đương 4 – 5 kgBOD7 /m3.ngày đến 12-15 kgBOD7 /m3.ngày ở mức 67% giá mang được lấp đầy (cung cấp 335 m2 diện tích bề mặt giá thể trên m3 thể tích bể phản ứng).


Cùng xem phần 2, để tiếp tục tìm hiểu về vị trí ứng dụng công nghệ MBBR trong hệ thống xử lý nước thải và ưu nhược điểm của công nghệ này nhé!
______________________
CTY TNHH DV & CN Môi Trường Hồng Hà vinh hạnh được cung cấp cho Quý khách hàng tại Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cà Mau... các dịch vụ như sau:
i. Cung cấp nước uống tinh khiết đóng chai, đóng bình Hồng Hà;
ii. Tư vấn môi trường, lập các hồ sơ về môi trường;
iii. Thiết kế, lắp đặt hệ thống xử lý nước thải và nước cấp, nước uống tinh khiết đóng chai;
iv. Tư vấn và bán lẻ hoá chất, vi sinh xử lý nước thải...
Hãy liên hệ với Hồng Hà qua Fanpage để được tư vấn hỗ trợ khi Quý khách cần đến bất kỳ dịch vụ nào liên quan đến môi trường.
✉️ Gmail: honghawater@gmail.com
📞 Phone: 0939 100 442​​​​​​​ 
Bài viết liên quan
"Bể hiếu khí" có xử lý được Photpho không?
 16:19 04/12/2021

"Bể hiếu khí" có xử lý được Photpho không?

Đây là một bài viết dành cho anh em vận hành hệ thống xử lý nước thải, cũng là câu hỏi mà một bạn...
Đọc tiếp
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể USBF
 21:38 12/09/2021

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể USBF

Bể USBF gồm có 3 ngăn chính, ngăn thiếu khí (anoxic), ngăn hiếu khí (aerobic) và ngăn lắng. Nước thải sau khi loại bỏ chất rắn, sau đó được dẫn vào ngăn thiếu khí trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn, ngăn này có vai trò như ngăn chọn lọc thiếu khí (anoxic selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học và chọn lọc trao đổi chất để tăng cường hoạt động của vi sinh vật tạo bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật hình sợi gây vón bùn và nổi bọt. Quá trình loại bỏ cacbon, khử nitrat và loại bỏ P diễn ra trong ngăn này.
Đọc tiếp
Cách tính toán và thiết kế bể sinh học MBBR xử lý các loại nước thải
 21:15 12/09/2021

Cách tính toán và thiết kế bể sinh học MBBR xử lý các loại nước thải

Như ở phần trước, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về các yếu tố cơ bản của công nghệ MBBR , tiếp theo đó, ở...
Đọc tiếp