nghiên cứu,áp dụng mbr xử lý nước mặt trong nước cấp

+MBR là công nghệ tiên tiến xử lý nước thải kết hợp dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình SBR sục khí và công nghệ dòng chẩy gián đoạn.. Nước thải xử lý bằng công ng

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

GVHD : Cao Thị Thúy Nga

Mục lục

I Mở đầu 3

II Nội dung 1 Tổng quan 5

1.1 Định nghĩa 5

1.2 Phân loại 6

1.3 Cấu tạo 7

1.4 Hoạt động 8

2.Quy trình công nghệ 8

2.1 Mục tiêu thiết kế 9

2.2 Mục đích 10

2.3 Phương án xử lý 10

2.4 Mô tả công nghệ lựa chọn 11

2.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 13

2.6 Vai trò của MBR 18

III Phần kết 20

IV Tài liệu tham khảo 21

I.MỞ ĐẦU:

Trong những năm gần đây, kinh tế phát triển cùng với đô thịhóa đã kéo theo sự gia tăng nhanh chóng về nhu cầu nước, chính vìvậy đối sách về nguồn nước đã trở thành một vấn đề quan trọng Thời gian qua, vấn đề này cho đến nay đang được giải quyết bằng cách xây dựng đập nước sử dụng đa mục đích tại các địa phương,

sử dụng nước hợp lý nhưng việc xây dựng đập cần nguồn kinh phí đầu tư ban đầu rất lớn nên tính kinh tế giảm, tính cân bằng giữa nguồn nước tự nhiên và nước sinh hoạt mất đi, thêm nữa nhu cầu nước sinh hoạt chủ yếu tập trung tại khu vực cửa sông cũng là một vấn đề đáng lưu tâm

+ Ô nhiễm nước do sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, phân bón nông nghiệp, nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp cũng hạn chế việc sử dụng nguồn nước tự nhiên Theo đó, phải có

phương pháp xử lý, thải nước thải ô nhiễm do các yếu tố trên một cách hiệu quả thì mới có thể giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước cũng như chi phí liên quan

Cho đến gần đây, thiết bị xử lý nước thải bằng vi sinh vật như phương pháp bùn cặn hoạt tính (Activated sludge) đang được

sử dụng khá rộng rãi nhưng thực tế công tác vận hành và quản lý

đã nảy sinh nhiều khó khăn Một trong số đó là hiện tượng xuất hiện khuẩn lạ do bùn cặn (Sludge bulking), nếu hiện tượng bulking(gây xốp khối bùn và làm cho khối lượng riêng của bùn thấp đi, khó lắng) xuất hiện thì việc phân tách chất rắn-lỏng (Solid-liquid separation) tại bể lắng (Settling tank) sẽ không thể đạt được, cặn sẽ

bị mất đi, chất lượng nước thải ra theo đó cũng giảm và việc quản

lý trở nên khó khăn

+MBR là công nghệ tiên tiến xử lý nước thải kết hợp dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình SBR sục khí và công nghệ dòng chẩy gián đoạn

Công nghệ MBR cho hiệu quả rất cao trong việc khử các chất hưu

cơ, vô cơ phức tạp cũng như các vi sinh vật gây bệnh Nước thải

xử lý bằng công nghệ MBR không những đáp ứng được tất cả các yêu cầu về nước thải theo TCVN mà nước thải sau khi sử lý còn cóthể tái sử dụng cho việc tưới cây, rửa xe, trộn bê tông, xả toalét …

+Kỹ thuật MBR sử dụng màng tách đặt ngập nước tuy không

là kỹ thuật mới nhưng đã cải thiện đáng kể những vấn đề trên bằngcông đoạn xử lý vi sinh có sẵn và công đoạn bổ sung tương hỗ và đảm bảo chất lượng nước, vì vậy nhu cầu sử dụng kỹ thuật này đang tăng rất nhanh Sự thành công của kỹ thuật này không chỉ dừng ở xử lý nước cấp mà còn cả trong lĩnh vực nước sạch

Nhóm thực hiện

II.NỘI DUNG

1.Tổng quan:

- Quy trình xử lý bể sinh học bằng màng MBR (Membrane

Bio Reactor) có thể loại bỏ chất ô nhiễm và vi sinh vật rất triệt để

nên hiện nay được xem là công nghệ triển vọng nhất để xử lý nướcthải

-MBR là kỹ thuật mới xử lý nước thải kết hợp quá trình dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận hành SBR sục khí 3 ngăn và công nghệ dòng chảy gián đoạn MBR

là sự cải tiến của quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính, trong đó việc tách cặn được thực hiện không cần đến bể lắng bậc 2

-Nhờ sử dụng màng, các thể cặn được giữ lại trong bể lọc, giúp cho nước sau xử lý có thể đưa sang công đoạn tiếp theo hoặc

xả bỏ / tái sử dụng được ngay

1.1.Định nghĩa:

- MBR là viết tắt của cụm từ membrance Bio Reactor (bể lọc sinh học bằng màng), có thể định nghĩa là hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ màng lọc sinh học

- MBR là công nghệ tiên tiến xử lý nước thải kết hợp dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình SBR sục khí và công nghệ dòng chảy gián đoạn.

MBR có thể ứng dụng với cả bể hiếu khí và kỵ khí Chúng cho hiệu quả rất cao trong việc khử các chất hữu cơ, vô cơ phức

tạp cũng như các vi sinh vật gây bệnh

* Bể sinh học màng vi lọc là sự kết hợp giữa hai quá trình cơ bản trong một đơn nguyên:

+ Phân hủy sinh học chất hữu cơ

+ kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc

+Kiểu đặt ngoài: màng MBR hoạt động theo nguyên tắc tuần hoàn lại bể phản ứng ở áp suất cao Nước rỉ rác đi vào bể, chạy qua dòng tuần hoàn với 5 bước lọc, các chất cần tách sẽ được giữ lại, nước thải sau xử lý sẽ được xả ra ngoài Được biết, hiệu suất của việc lọc ni tơ và ammonia theo phương pháp này lên đến 85% -Tuy nhiên tùy theo từng nhà sản xuất, cấu tạo trong, độ ngấm, khả năng súc rửa (water-backflushing), của màng hệ thống MBR cũng có sự khác biệt nên cần phải phát triển nghiên cứu sản xuất nhằm chọn được những sản phẩm hiệu suất, chất lượng cao.

- Thêm vào đó, có rất nhiều phương pháp loại trừ các chất ô nhiễm

mà con người có thể xác định bằng cảm quan như màu sắc, mùi: oxi hóa ozon, sử dụng than hoạt tính, chiếu liều tia tử ngoại, oxi hóa điện, lọc màng NF, nhưng chi phí trong quản lý duy trì quá lớn, vận hành khó nên cần phát triển nghiên cứu để kỹ thuật này cóthể áp dụng thực tiễn rộng rãi

1.3.Cấu tạo:

Màng sinh học MBR có các ống nhỏ (màng sợi rỗng) khoảng 1mm tạo thành một mạng lưới các xúc tu siêu nhỏ (0.001

micromet)

+Thông số kỹ thuật

Vật liệu chế tạo : polypropylen

Độ dầy mao dẫn : 40-50 micromet

Đường kính bó mao dẫn : 450micromet

Đường kính khe mao dẫn : 0.01-0.2 micromet

1.4.Hoạt động

Tiền xử lý: như lưới lọc, song chắn rác

Xử lý bậc 1: khử chất hữu cơ, N, P

Xử lý bậc 2: phân tách hai pha rắn và pha lỏng khi qua màng

-Sau khi xử lý sơ bộ nước thải sẽ được vào bể sinh học có sử dụng màng lọc MBR.Tại đây nước thải sẽ được thấm xuyên qua vách màng vào ống mao dẫn nhờ những lỗ cực nhỏ từ 0.01-0.2 micromet

- Màng chỉ cho các phân tử nước đi qua, còn các chất hữu cơ, vôcơ sẽ được giữ lại trên bề mặt của màng Nước sạch sẽ theo ống

ra ngoài bể chứa nhờ bơm hút( theo kiểu gián đoạn :cứ 10 phút chạy thì 1-2 phút ngừng, tuỳ theo hiệu chỉnh)

Khi áp suất chân không vượt quá 50 kpa so với bình thường thì 2bơm hút tự động ngắt, để bơm thứ 3 bơm rửa lọc ngược trở lại

2.Quy trình công nghệ:

2.1 Mục tiêu thiết kế:

Phương án nhằm xây dựng, lắp đặt thiết bị và chuyển giao công nghệ xử lý với năng suất khoảng Q = 90 m3/ngày đêm Hệ thống

xử lý được thiết kế theo công nghệ mới nhất, tiên tiến nhất của Nhật Bản và đang được ứng dung rộng rãi trên thế giới vào cuối năm 2007, cũng như ở VN phương pháp sử dụng màng lọc sinh học MBR chỉ mới bắt đầu áp dụng vào giữa năm 2008.

- Phương án sử dụng công nghệ mới MBR so với các côngnghệ cũ sử dụng giá thể vi có những ưu, nhược điểm sau:

PHƯƠNG ÁN MBR PHƯƠNG ÁN GIÁ THỂ VI

SINH

- Diện tích xây dựng

nhỏ gọn, chi phí xây dựng

thấp

- Công nghệ, thiết bị đơn

giản, dẽ tự động hóa hoàn

toàn

- Không cần sử dụng

hóa chất khử trùng

- Chi phí đầu tư thấp

- Diện tích xây dựng lớn, chiphí xây dựng cao

- Công nghệ, thiết bị phức tạp, khó tự động hóa hoàn toàn

- Sử dụng hóa chất khử trùng

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

- Hướng dẫn, chuyển giao công nghệ và đào tạo cán bộ kỹthuật của công ty vận hành hệ thống xử lý nước cấp theo đúng quytrình công nghệ.

2.3 Phương án xử lý:

- Qua nghiên cứu thành phần và tính chất của nước,tác nhânchính gây ô nhiễm nguồn nước, đó là : các chất hữu cơ, vô cơ cóthể bị phân huỷ, được biểu hiện qua thông số : BOD5 trung bình400mg/ml, COD = 500mg/l, SS = 150mg/l

- Phương án xử lý được tính toán với các thông số như sau :

* Thông số đầu vào:

2.4 Mô tả công nghệ được lựa chọn:

a Hố thu:

Nước thải sản xuất sẽ theo hệ thống mương dẫn chảy về bể gom, qua lưới chắn rác để đến bể điều hoà.

Như vậy tại đây sẽ diễn ra quá phân huỷ hiếu khí triệt để, sản phẩmcủa quá trình này chủ yếu sẽ là khí CO2 và sinh khối vi sinh vật, các sản phẩm chứa nitơ và lưu huỳnh sẽ được các vi sinh vật hiếu khí chuyển thành dạng NO3- , SO42- và chúng sẽ tiếp tục bị khử nitrate, khử sulfate bởi vi sinh vật

* Phương trình diễn ra như sau :

(CHO) nNS CO2 + H2O + Tế bào vi sinh + Các sảnphẩm dự trử

Chất ô nhiễm + NH+ 4 + H2S + Năng lượng

NO- 3 SO -2

4

Quá trình phân hủy sinh học hiếu khí đạt yêu cầu thì tại đây

sẽ không có mùi hôi, bể không đậy kín để tăng quá trình tiếp xúc của nước thải trên bề mặt bể với không khí và dễ quản lý trong vậnhành

- Với thời gian lưu của nước trong bể này khoảng 10 – 12 giờ thìhiệu quả xử lý trong giai đoạn này đạt 90 đến 95% theo BOD

f.Bể ổn định:

Trước khi thải vào môi trường nước sau khi xử lý còn trung gian trước khi đi vào môi trường, mặt khác nước thải còn được dùng trởlại để rửa màng MBR theo định kỳ

g Hệ thống xử lý bùn:

Bùn trong quá trình xử lý từ bể lắng, một phần dư Bùn được phânhuỷ kỵ khí bỡi vi sinh

2.5.Sơ đồ dây chuyền công nghệ:

Chú thích:

Influent – đầu vào; Anaerobic reactor – bể kỵ khí; Dynamic state bioreactor – bể sinh học thể động; Membrane separation tank – bể lọc tách bằng màng; KMS hollow fiber membrane – màng sợi rỗngKMS; OER (oxygen exhausted reactor) – bể yếm khí; Suction pump (permeate) – bơm hút (nước sau xử lý); Effluent – đầu ra

* Ưu điểm sử dụng màng lọc MBR:

 Tăng hiệu quả sinh học 10 – 30%

 Tiết kiệm được diện tích xây dựng(vì không cần bể lắng và

bể khử trùng)

 Thời gian lưu nước ngắn

 Thời ian lưu bùn dài

 Bùn hoạt tính tăng 2 -3 lần

 Không có lắng thứ cấp

 Quy trình điều khiển tự động

 Dễ điều chỉnh hoạt động quá trình sinh học

 Chất lượng đầu ra không còn vi khuẩn, vi sinh vật

 Tải trọng chất hữu cơ cao

 Tính ưu việt và cấu hình có giá trị tầm cỡ

 Không cần hóa chất khử trùng, vì không cần bể khử trùng.Không cần bể lắng để tuần hoàn bùn sau bể xử lý sinh học.Tiết kiệm diện tích xây dựng hơn ½ so với công nghệ truyền thống

 Chi phí xây dựng và vận hành tiết kiệm rất nhiều so với các công nghệ khác

 Chất lượng nước sau xử lý cao

- Hoạt động dễ dàng:

- Không phụ thuộc khả năng lắng

- Lượng bùn sinh thấp: duy trì tỉ số F/M thấp, kết qủa là bùn thải thấp.

 Không cần tiệt trùng nhờ đã khử triệt để coliform và E.coli

- Dễ kiểm soát và bảo trì bằng hệ thống tự động

- Không dung hoá chất

- Tiêu thụ điện năng ít

 Kiểm soát quy trình chỉ cần đồng hồ áp lực hoặc lưu lượng

 Cấu tạo gồm những hộp lọc đơn ghép lại nên thay thế rất dễ Quá trình làm sạch, sửa chữa, bảo trì và kiểm tra rất thuận tiện

 Quy trình có thể được kết nối giữa công trình với văn phòng

sử dụng, vì thế có thể điều khiển kiểm soát vận hành từ xa, thậm chí thông qua mạng internet

*N

hững ưu điểm đã được khẳng định của công nghệ MBR:

+ Sự ổn định của chất lượng nước sau xử lý:

Đáp ứng được tiêu chuẩn rất khắc khe về chất lượng nước đầu ra, như coliform, vi khuẩn, khuẩn Coli…Nhờ vào hiệu suất khử chất

lơ lửng và vi sinh cấp độ cao, nước sau xử lý có thể được tái sử dụng ngay cho các tòa nhà hay nhà máy nước tuần hoàn

Có thể được thiết kế để ứng dụng cho nhiều lĩnh vực với những đặc thù riêng và đòi hỏi chất lượng nước sau xử lý luôn ổn định + Lưu lượng đa dạng: từ 50m3/d trở lên.

+ Cơ động, dễ vận chuyển, lắp đặt thêm hoặc tháo bỏ bớt hệ thống bổ sung theo nhu cầu Có thể lắp đặt lại tại các địa điểm khác nhau một cách dễ dàng

+ Tiết kiệm không gian: Công nghệ MBR của Hitachi tiết kiệmđược 2/3 diện tích so với công nghệ truyền thống

+ Lợi ích kinh tế: Giảm giá thành xây dựng nhờ không cần bể lắng, bể lọc và khử trùng

Tiêu thụ điện năng của công nghệ MBR rất ít so với các công nghệkhác Phí thải bùn cũng giảm nhờ lượng bùn dư tạo ra rất nhỏ + Bảo trì thuận tiện:

Kiểm soát quy trình chỉ cần đồng hồ áp lực hoặc lưu lượng

Cấu tạo gồm những hộp lọc đơn ghép lại nên thay thế rất dễ Quá trình làm sạch, sửa chữa, bảo trì và kiểm tra rất thuận tiện

Quy trình có thể được kết nối giữa công trình với văn phòng sử dụng, vì thế có thể điều khiển kiểm soát vận hành từ xa, thậm chí thông qua mạng internet

+ Những điểm tuyệt vời của màng:

Thiết kế dạng môđun rất hiệu quả và hệ thống giảm thiểu được sự tắc nghẽn

Màng được chế tạo bằng phương pháp kéo đặc biệt nên rất chắc, sẽ

không bị đứt do tác động bởi dòng khí xáo trộn mạnh trong bể sục khí

Thân màng được phủ một lớp polymer thấm nước thuộc nhóm hydroxyl Vì vậy, màng không bị hư khi dùng chlorine để tẩy rửa màng vào cuối hạn dùng

* Nhược điểm:

Chi phí đầu tư cao , chi màng bị nghẹt phải rửa bằng hóa chất

- Nhu cầu năng lượng cao để giữ cho dòng thấm ổn định hoặc tốc độ lưu lượng chảy ngang trên bề mặt màng cao

- Màng lọc sau khi sử dụng một thời gian sẽ mau bị nghẹt

* Nguyên nhân làm nghẹt màng:

- Sự hút bám của những phân tử lớn hoặc những hợp chất keo trên

bề mặt ngoài và trong của màng

- Sự dính bám và phát triển màng sinh học trên bề mặt màng

- Sự đóng cặn của những hợp chất hòa tan trên bề mặt màng

- Sự phân huỷ các hợp chất có khối lượng phân tử lớn trong các lỗ rỗng của màng

- Sự lão hóa của màng

* Làm sạch màng

Để kéo daì tuổi thọ cho màng, cần làm sạch màng vào cuối hạn

dùng Chọn cách rửa màng tối ưu tùy thuộc vào loại nước đầu vào Thời điểm rửa màng xác định dựa theo đồng hồ đo áp lực

+Làm sạch bằng thổi khí:

Cách đơn giản là dùng khí thổi từ dưới lên sao cho bọt khí đi vào trong ruột màng chui theo lổ rỗng ra ngoài, đẩy cặn bám ra khỏi màng

+Làm sạch bằng cách ngâm trong dung dịch hóa chất:

Nếu tổn thất áp qua màng tăng lên 25~30 cmHg so với bình

thường, ngay cả khi đã dùng cách rửa màng bằng thổi khí, thì cần làm sạch màng bằng cách ngâm vào thùng hóa chất riêng khoảng 2~4 giờ (Dùng chlorine với liều lượng 3~5g/L, thực hiện 6~12 tháng một lần)

Vận hành liên tục trên 6 tháng, lưu tốc 0.3 m3/m2.ngày

Ưu điểm của kỹ thuật dùng màng lọc tách:

Không cần bể lắng và giảm kích thước bể nén bùn

Không cần tiệt trùng nhờ đã khử triệt để coliform

Công trình được tinh giản nhờ sử dụng chỉ một bể phản ứng

để khử N & P mà không cần bể lắng, bể lọc và tiệt trùng

Trong điều kiện thay đổi đột ngột, hệ thống được điều chỉnh cho ổn định bằng kỹ thuật không sục khí – sục khí – không sục khí

Khắc phục được các yếu điểm (nén bùn và tạo bọt) trong phương pháp bùn hoạt tính (dùng màng khử hiệu quả

Nutrient và E.coli)

Dễ kiểm soát và bảo trì bằng hệ thống tự động

II.PHẦN KẾT:

Hiện nay kỹ thuật tách màng sinh học sử dụng MBR

(Membrane Bio Reactor) được biết đến như một kỹ thuật hiệu quả nhất để loại trừ vật chất hữu cơ và các vật trôi nổi và đang được sử dụng khá rộng rãi MBR duy trì nồng độ BOD dưới 2mg/L, SS dưới 1mg/L nên nó được đánh giá là kỹ thuật tiên tiến nhất giúp đạt hiệu suất cao, chi phí quản lý duy trì thấp

+Quy trình xử lý nước thải sử dụng MBR cải thiện các điểm bất tiện như quản lý màng không hiệu quả, không tẩy rửa phía trong bể hiếu khí, không mở rộng xử lý nước thải, mùi hôi của chấtthải Hệ thống MBR Package kiểu tuần hoàn ngoài được chế tạo với sự kết hợp của quy trình MBR và module màng kiểu tuần hoànngoài giảm áp giúp tận dụng không gian, đảm bảo đây là

hệ thống xử lý nước thải thích hợp nhất