Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng tái sử dụng nước thải khu công nghiệp bằng bể sinh học màng (membrane bioreactor mbr)

HUỲNH THỊ THỤC OANH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ VÀ KHẢ NĂNG TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP BẰNG BỂ SINH HỌC MÀNG MEMBRANE BIOREACTOR-MBR CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜN

Trang 1

HUỲNH THỊ THỤC OANH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ VÀ KHẢ NĂNG TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP

BẰNG BỂ SINH HỌC MÀNG (MEMBRANE BIOREACTOR-MBR)

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HCM, tháng 07 năm 2011

Trang 2

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lê Hoàng Nghiêm

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Mai Tuấn Anh

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Bùi Xuân Thành

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 10 tháng 08 năm 2011

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS Nguyễn Văn Phước

2 TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ

3 TS Mai Tuấn Anh

4 TS Bùi Xuân Thành

5 TS Lê Hoàng Nghiêm

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành

PGS.TS Nguyễn Văn Phước

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : HUỲNH THỊ THỤC OANH Giới tính : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 27 – 10 - 1986 Nơi sinh : Phú Yên Chuyên ngành : Công nghệ môi trường MSHV : 09250508 Khoá: 2009

1- TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng tái sử dụng nước thải khu công

nghiệp bằng bể sinh học màng (Membrane Bioreactor – MBR)

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

• Tổng quan về thành phần và tính chất nước thải KCN nói chung và KCN Lê Minh Xuân nói riêng

• Tổng quan về màng lọc (Membrane) và Công Nghệ MBR

• Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình thí nghiệm (lab scale) MBR với các tải trọng chất hữu cơ (Organic loading rate – OLR) lần lượt 0.5 kgCOD/m3.ngày;

1 kgCOD/m3.ngày; 1.5 kgCOD/m3.ngày, 1.8 kgCOD/m3.ngày, 2.0 kgCOD/m3.ngày, 2.1 kgCOD/m3.ngày và 2.2 kgCOD/m3.ngày bằng cách phân tích các chỉ tiêu: pH, BOD5, COD, Nitrit, Nitrat, Nitơ-amoni, Tổng Nitơ, Tổng Photpho, SS, độ màu, độ đục, MSSL, MLVSS, Coliform và SVI

• So sánh và đánh giá kết quả đầu ra mô hình MBR với Quy chuẩn Việt Nam (QCVN 24:2009/BTNMT) và các tiêu chuẩn tái sử dụng nước trên thế giới, đánh giá khả năng tái sử dụng nước thải sau xử lý bằng MBR cho các mục đích sử dụng khác nhau

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày 01- 06 - 2010

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : Ngày 30- 01- 2011

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ HOÀNG NGHIÊM

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Trang 4

Bên cạnh đó tôi xin cảm ơn bạn bè vì sự hỗ trợ nhiệt tình của họ dành cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu

Cuối cùng tôi muốn cảm ơn gia đình đã luôn ủng hộ về mọi mặt giúp tôi hoàn tất luận văn này

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Huỳnh Thị Thục Oanh

Trang 5

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên học viên : HUỲNH THỊ THỤC OANH Giới tính : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 27 – 10 - 1986 Nơi sinh : Phú Yên

Chuyên ngành : Công nghệ môi trường MSHV : 09250508 Khoá: 2009

Tên đề tài: Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng tái sử dụng nước thải khu công nghiệp bằng bể sinh học màng (Membrane Bioreactor – MBR)

Giáo viên hướng dẫn: TS LÊ HOÀNG NGHIÊM

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung luận văn là do quá trình nghiên cứu của tôi thực hiện tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM Những kết quả và số liệu trong khóa luận chưa được ai công bố dưới bất kì hình thức nào Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Nhà trường về sự cam đoan này

Huỳnh Thị Thục Oanh

Trang 6

tích nhỏ, lượng bùn sinh ra ít Hiện nay đã có một số công trình xử lý nước thải thực

tế áp dụng công nghệ MBR, trong đó xử lý nước thải sinh hoạt chiếm phần lớn Đề tài này thực hiện đánh giá hiệu quả xử lý của công nghệ MBR đối với nước thải KCN Lê Minh Xuân hướng đến việc áp dụng công nghệ tiên tiến này cho các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp nói chung

Trong nghiên cứu này, mô hình MBR được vận hành với tải trọng hữu cơ 1.0 kgCOD/m3.ngày; 1.5 kgCOD/m3.ngày; 1.8 kgCOD/m3.ngày; 2.0 kgCOD/m3.ngày; 2.1 kgCOD/m3.ngày; 2.2 kgCOD/m3.ngày; Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý COD cao, COD đầu ra dao động trong khoảng 34 – 125 mg/L Nồng độ BOD5 dòng ra thấp (luôn nhỏ hơn 12mg/L), và hiệu suất xử lý luôn lớn hơn 94% Khả năng xử lý tổng Nitơ tốt, nồng độ Nitơ dòng ra luôn nhỏ hơn 21.97 mg/L và hiệu suất xử lý lớn nhất là 89.7% Hiệu suất xử lý SS luôn lớn hơn 87%, độ đục dòng ra ở cả 6 thí nghiệm rất thấp trong khoảng 0 – 2 NTU Coliform đầu ra vẫn tồn tại nhưng với số lượng luôn nhỏ hơn 500 MPN/100ml

Khi so sánh các chỉ tiêu dòng ra của các tải trọng với tiêu chuẩn về chất lượng nước tái sử dụng của một số tổ chức thế giới cho thấy nước thải sau khi qua hệ thống có khả năng tái sử dụng cho các mục đích như: tưới đường, dội rửa toilet, cứu hỏa, vui chơi giải trí, tái tạo cảnh quan, tưới cây, vệ sinh máy móc, nước cho dịch vụ xây dựng Các nghiên cứu chuyên sâu hơn cần được tiến hành để đạt được hiệu quả xử

lý cao hơn và việc tái sử dụng ở mức độ ngày càng tốt hơn

Trang 7

Hình 2.2 Giản đồ màng

Hình 2.3 Mối tương quan giữa áp suất và thông lượng dòng

Hình 2.4 Hình dạng của MBR

Hình 2.5 Các tầng ứng suất phụ thuộc vào ứng suất trượt

Hình 2.6 Độ nhớt của bùn trong MBR với những vận tốc trượt khác nhau

Hình 2.7 Sự tương quan giữa độ nhớt và nồng độ MLSS với những vận tốc trượt khác nhau

Hình 2.8 Cơ chế nghẹt màng (Bourgeous et al, 2001)

Hình 3.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí mô hình

Hình 3.3 Kích thước mô hình

Hình 3.4 Kích thước màng

Hình 3.5 bơm Pulsafeeder

Hình 3.6 Máy thổi khí Resun

Hình 4.1 Hiệu quả xử lý COD ở TN thích nghi

Hình 4.2 Chỉ số pH ở TN thích nghi

Hình 4.3 Hiệu quả xử lý BOD5 ở thí nghiệm thích nghi 2

Hình 4.4 Hiệu quả xử lý độ màuở thí nghiệm thích nghi 2

Hình 4.5 Hiệu quả xử lý SS ở thí nghiệm thích nghi 2

Hình 4.6 Hiệu quả xử lý độ đục ở thí nghiệm thích nghi 2

Trang 8

Hình 4.10 : Chỉ số nitrat ở thí nghiệm thích nghi 2

Hình 4.11 Hiệu quả xử lý Tổng Nitơ ở thí nghiệm thích nghi 2 Hình 4.12 Biến thiên nồng độ Photpho ở thí nghiệm thích nghi 2 Hình 4.13 Chỉ số MLSS và MLVSS ở thí nghiệm thích nghi 2 Hình 4.14 Tỷ số F/M ở thí nghiệm thích nghi 2

Hình 4.15 Hiệu quả xử lý COD ở TN1

Hình4.16 Hiệu quả xử lý BOD5 ở TN1

Hình 4.25 Hiệu quả xử lý Tổng Nitơ ở TN1

Hình 4.26 Biến thiên nồng độ Photpho ở TN1

Hình 4.27 Chỉ số MLSS và MLVSS ở TN1

Hình 4.28 Tỷ số F/M ở TN1

Hình 4.29 Hiệu quả xử lý COD ở TN 2

Trang 9

Hình 4.33 Hiệu quả xử lý SS ở TN2 Hình 4.34 Hiệu quả xử lý độ đục TN2

Hình 4.36 Hiệu quả xử lý N-NH3 ở TN2

Hình 4.37 Chỉ số nitrit ở TN2

Hình 4.38 Chỉ số nitrat ở TN2

Hình 4.44 Hiệu quả xử lý BOD5 ở TN3

Trang 10

Hình 4.56 Chỉ số F/M ở TN3

Hình 4.59 Chỉ số pH ở TN4

Hình 4.60 Hiệu quả xử lý độ màu ở TN4

Hình 4.75 Hiệu quả xử lý SS ở TN5

Trang 11

Trang 12

Hình 4.101 Hiệu quả xử lý độ đục của 7 tải trọng

Hình 4.102 Hiệu quả xử lý độ màu của 7 tải trọng Hình 4.103 Kết quả Nitrit dòng vào và ra của 7 tải trọng Hình 4.104 Kết quả Nitrat dòng vào và ra của 7 tải trọng Hình 4.105 Hiệu quả xử lý N-NH3 của 7 tải trọng

Hình 4.106 Hiệu quả xử lý TKN của 7 tải trọng

Hình 4.107 Hiệu quả xử lý tổng Nitơ của 7 tải trọng Hình 4.108 Hiệu quả xử lý tổng Photpho của 7 tải trọng Hình 4.109 Chỉ số MLSS và MLVSS của 7 tải trọng Hình 4.110 Tỷ số F/M của 7 tải trọng

Trang 13

Bảng 2.2 Một số thông số thiết kế MBR

Bảng 2.3 Những thuận lợi và bất lợi của việc đặt ngập và đặt màng ngoài

bể phản ứng(Modified Stephenson et al, 2000)

Bảng 2.4 So sánh bùn hoạt tính thông thường (AS) và trong MBR

Bảng 2.5 Bùn sinh ra trong các quá trình xử lý khác nhau

Bảng 2.6 Bảng tóm tắt áp suất qua màng từ nhiều nguồn khác nhau

Bảng 2.7 Bảng tóm tắt sản phẩm của EPS trong hệ thống phát triển lơ lửng bám dính

Bảng 2.8 Bảng tóm tắt kích thước hạt/bông bùn đến sự nghẹt màng

Bảng 2.9 Yêu cầu chất lượng FC trong nước tái sử dụng (Ghermandi,2005)

Bảng 2.10 Một số giới hạn đề xuất kim loại trong nước tái sử dụng

Bảng 3.1: Tính chất nước thải ở bể lắng lắng 1 Trạm xử lý nước thải KCN Lê Minh Xuân

Bảng 3.2 Kích thước của từng bể phản ứng

Bảng 3.3 Các thông số màng Litree sử dụng trong nghiên cứu này

Bảng 3.4 Hoá chất thường sử dụng rửa màng

Bảng 3.5 Các chỉ tiêu được đo tại từng vị trí lấy mẫu

Bảng 3.6 Các phương pháp phân tích mẫu

Bảng 4.1 Thông số vận hành thí nghiệm thích nghi

Bảng 4.2 Kết quả phân tích chỉ tiêu thí nghiệm thích nghi

Bảng 4.3 Thông số vận hành thí nghiệm 1

Trang 14

Bảng 4.14 Kết quả phân tích chỉ tiêu thí nghiệm 6

Bảng 4.15 Mức độ chất lượng nước yêu cầu

Bảng 4.16 Đối tượng sử dụng dựa trên chất lượng nước yêu cầu

Bảng 4.17 Đánh giá mức độ chất lượng nước yêu cầu với chỉ tiêu BOD5 đầu ra của MBR

Bảng 4.18 Đánh giá mức độ chất lượng nước yêu cầu với chỉ tiêu Coliform phân đầu ra của MBR

Bảng 4.19 Đánh giá mức độ chất lượng nước yêu cầu với chỉ tiêu pH đầu ra của MBR

Bảng 4.20 Đánh giá mức độ chất lượng nước yêu cầu với chỉ tiêu TSS đầu ra của MBR

Trang 15

DO Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen)

EPS Hợp chất polymer ngoại bào ( Extracell polymeric substances)

FAU Đơn vị đo độ đục (Formazin Attenuation Units)

HRT Thời gian lưu nước thủy lực (Hydraulic Retention Time)

KCN Khu công nghiệp

KCX Khu chế xuất

MBR Sinh học màng (Membrane Bioreactor)

MLSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng ( Mixed Liquor Suspended Solids)

MLVSS Hàm lượng chất rắn bay hơi (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids) OLR Tải lượng chất hữu cơ (Organic loading rate)

SS Chất rắn lơ lửng (Suspended Solid)

SRT Thời gian lưu bùn (Sludge retention time)

SVI Thể tích lắng của bùn (Sludge volume index)

TKN Tổng nitơ Kjeldahl (Total Kjeldahl nitrogen)

Trang 16

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 2

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 2

1.3 Tính cấp thiết của đề tài 4

1.4 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu 4

1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 4

1.4.2 Nội dung nghiên cứu 4

1.5 Phạm vi và giới hạn đề tài 5

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 6

2.1 Giới thiệu chung về nước thải KCN 6

2.1.1 Phân loại 6

2.1.2 Tính chất đặc trưng của nước thải KCN 6

2.1.3 Tác hại của nước thải KCN 7

2.2 Tổng quan về KCN và nước thải KCN Lê Minh Xuân 7

2.2.1 Tổng quan về KCN Lê Minh Xuân 7

2.2.2 Tổng quan về nước thải KCN Lê Minh Xuân 9

Trang 17

2.3.2 Thông số vận hành màng 13

2.4 Tổng quan về bể sinh học màng vi lọc 14

2.4.1 Tổng quan 14

2.4.2 Đặc tính màng 19

2.4.3 Hiện tượng nghẹt màng 21

2.4.3.1 Chỉ số nghẹt màng (Membrane strangled Film Index - MFI) 24

2.4.3.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghẹt màng 26

2.5 MBR hiếu khí và kỵ khí………34

2.5.1 Quá trình MBR hiếu khí 34

2.5.2 Quá trình MBR kỵ khí 35

2.5.3 Những thuận lợi và hạn chế 36

2.5.3.1 Thuận lợi 36

2.5.3.2 Hạn chế 36

2.6 Tổng quan về tái sử dụng nước thải……… 37

2.6.1 Giới thiệu 37

2.6.2 Ứng dụng của nước thải tái sử dụng 37

2.6.3 Các công nghệ xử lý nước thải cho mục đích tái sử dụng 39

2.6.4 Một số yếu tố chất lượng cần quan tâm khi tái sử dụng nước thải 40

2.6.4.1 Vi sinh vật gây hại 40

Trang 18

3.1 Tổng quan phương pháp nghiên cứu 43

3.2 Phương pháp nghiên cứu 46

3.2.1 Mô hình nghiên cứu 46

3.2.2 Vận hành mô hình 49

3.2.2.1 Kiểm soát các yếu tố trong quá trình vận hành 49

3.2.2.2 Cách rửa màng 50

3.2.3 Quy trình lấy mẫu và phân tích 51

3.2.3.1 Lấy mẫu 51

3.2.3.2 Phương pháp phân tích mẫu 52

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55

4.1 Kết quả vận hành thí nghiệm thích nghi mô hình MBR 55

4.1.1 Chế độ vận hành 55

4.1.2 Kết quả phân tích chỉ tiêu thí nghiệm thích nghi 55

4.2 Kết quả vận hành thí nghiệm 1 63

4.2.2 Kết quả phân tích chỉ tiêu thí nghiệm 1 63

4.3 Kết quả vận hành của thí nghiệm 2 70

4.2.2 Kết quả phân tích chỉ tiêu thí nghiệm 2 70

Trang 19

4.4.2 Kết quả phân tích chỉ tiêu TN3 77

4.8 So sánh đánh giá hiệu quả xử lý giữa các tải trọng 104

4.9 So sánh và đánh giá kết quả đầu ra với các tiêu chuẩn tái sử dụng nước 113

4.10 Một số loại vi sinh vật đặc trưng của hệ bùn hoạt tính trong bể MBR 119

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 120

5.1 Kết luận 120

5.2 Kiến Nghị 122

TÀI LIỆU THAM KHẢO 123

Trang 20

Tính đến tháng 10 năm 2009 toàn quốc đã có 223 KCN được thành lập Trong đó,

171 KCN đã đi vào hoạt động Lượng nước thải từ các KCN phát sinh lớn nhất ở khu vực Đông Nam Bộ, chiếm 49% tổng lượng nước thải các KCN và thấp nhất ở khu vực Tây nguyên (chiếm 2%) Hiện nay, tỷ lệ các KCN đã đi vào hoạt động có trạm xử lý nước thải tập trung chỉ chiếm khoảng 43%, rất nhiều KCN đã đi vào hoạt động mà hoàn toàn chưa triển khai xây dựng hạng mục này

Tại khu vực Đông Nam Bộ thuộc lưu vực Sông Đồng Nai – Sài Gòn có 07 KCN (Bình Chiểu, Cát Lái, Tân Phú Trung, Lê Minh Xuân, Vĩnh Lộc, Tân Thới Hiệp) trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh cho thấy tất cả các KCN đều chưa thu gom triệt để lượng nước thải phát sinh từ các doanh nghiệp trong KCN 6/7 KCN có kết quả kiểm tra nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép Hàm lượng các chất lơ lửng, BOD5,

COD, Nitơ, photpho, amoni cao hơn QCVN gấp nhiều lần (Nguồn: Cục bảo vệ tài nguyên môi trường)

Bên cạnh đó KCN cũng là nơi tập trung một lượng lớn công nhân từ khắp nơi đến làm việc, nước thải sinh hoạt của công nhân cũng là một phần của nước thải KCN Quản lý và xử lý lượng nước thải này là một vấn đề nóng bỏng đang được cả xã hội quan tâm tìm cách giải quyết

Trang 21

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

• Nguyễn Phước Dân (2007) đã nghiên cứu ứng dụng bể sinh học màng vi lọc

để xử lý nitơ, ammonia trong nước rỉ rác

• Miriam Sartor và cộng sự (2008) đã thực hiện nghiên cứu đánh giá khả năng

áp dụng công nghệ MBR để xử lý nước thải sinh hoạt trong điều kiện Việt Nam

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

• Sridang và cộng sự (2006) đã nghiên cứu áp dụng công nghệ MBR để xử lý

và tái sử dụng nước thải chế biến thủy sản tại Thái Lan Nghiên cứu này được thực hiện với nước thải chế biến thủy sản có nồng độ trung bình các thông số ô nhiễm là pH =5.67; BOD5 = 1200 mg/L; COD = 1700 mg/L; TKN = 95 mg/L; T-P = 19 mg/L Kết quả nghiên cho thấy nước sau xử lý có BOD5 < 10 mg/L (hiệu suất xử lý E = 99%), COD = 100 mg/L và TOC = 7.4 mg/L trong suốt 1000h vận hành

• Qin và cộng sự (2007) đã thực hiện nghiên cứu đánh giá tính khả thi xử lý

và tái sử dụng nước thải từ nhà máy hóa dầu của công nghệ MBR Kết quả nghiên cứu cho thấy với nồng độ COD đầu vào dao động trong khoảng 700 –

2000 mg/L, nồng độ COD đầu ra duy trì ổn định và nhỏ hơn 50 mg/L

• M.Brik và đồng sự (2005) đã nghiên cứu xử lý nâng cao nước thải dệt nhuộm theo hướng tái sử dụng bằng MBR Mô hình MBR quy mô phòng thí nghiệm

sử dụng loại nước thải dệt nhuộm ở giai đoạn đầu của nhà máy polyester Hiệu suất loại bỏ được xác định ở các tải trọng thể tích (Volumertric Loading Rate - VLR) 0.35 – 3.6g/(l.ngày) Khả năng khử COD của hệ thống này khoảng 60 – 95%

• Xiang Zheng và Junxin Liu (2005) đã nghiên cứu xử lý nước thải chứa thành phần màu nhuộm và mực in sử dụng MBR hút bằng trọng lực Công nghệ

Trang 22

MBR quy mô phòng thí nghiệm với gravity drain được thử nghiệm để xử lý nước thải bị nhiễm thuốc nhuộm và mực in từ nhà máy gỗ MBR được vận hành lọc qua liên tục bằng lực hút trong vòng 135 ngày và không dùng hóa chất làm sạch Màng được chế tạo từ sợi polyvinylidene flouride dạng rỗng, diện tích bề mặt 0.18m2, độ dài module màng 270mm với kích thước lỗ màng 0.22µm Cung cấp áp suất ban đầu tăng thông lượng qua màng Với hệ

số F/M 0.24 kgCOD/VSS.ngày, VLR 0.43 kgCOD/m3.ngày, các giá trị nhiệt

độ khác nhau từ 14oC - 29oC Kết quả thu được rất khả thi, chất lượng nước thải đầu ra có thể tái sử dụng theo tiêu chuẩn Trung Quốc Các thành phần trong nước sau MBR và hiệu suất xử lý như bảng 1.1

Bảng 1.1 Hiệu quả xử lý của MBR

lý COD 93%, NH4+, TSS 99% cao hơn so với quy trình xử lý ban đầu Chất hoạt động bề mặt anion bị khử tương tự quy trình xử lý ban đầu lần lượt

Trang 23

92.5% và 93.3% Trong khi đó, hiệu suất khử chất hoạt động bề mặt ionic cao hơn lần lượt 99.2% và 97.1%

non-1.3 Tính cấp thiết của đề tài

Tại Việt Nam, hiện nay các nghiên cứu và ứng dụng MBR cho nước thải KCN tập trung chưa được thực hiện Vì vậy, đề tài này thực hiện nghiên cứu về khả năng ứng dụng công nghệ MBR để xử lý nước thải KCN trong điều kiện Việt Nam Đó là nhiệm vụ cần thiết và là mục tiêu đang được quan tâm của đề tài

1.4 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu

1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học màng (MBR) xử lý nước thải KCN

Lê Minh Xuân

1.4.2 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu này được tiến hành với các nội dung sau:

• Tổng quan về thành phần và tính chất nước thải KCN nói chung và KCN Lê Minh Xuân nói riêng

• Tổng quan về màng lọc (Membrane) và Công Nghệ MBR

• Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình thí nghiệm (lab scale) MBR với các tải trọng chất hữu cơ (Organic loading rate – OLR) lần lượt 0.5 kgCOD/m3.ngày; 1 kgCOD/m3.ngày; 1.5 kgCOD/m3.ngày, 1.8 kgCOD/m3.ngày, 2.0 kgCOD/m3.ngày, 2.1 kgCOD/m3.ngày và 2.2 kgCOD/m3.ngày thông qua các chỉ tiêu: pH, BOD5, COD, Nitrit, Nitrat, Nitơ-amoni, Tổng Nitơ, Tổng Photpho, SS, độ màu, độ đục, MSSL, MLVSS, Coliform và SVI

• So sánh và đánh giá kết quả đầu ra mô hình MBR với Quy chuẩn Việt Nam (QCVN 24:2009/BTNMT) và các tiêu chuẩn tái sử dụng nước trên thế giới,

Trang 24

đánh giá khả năng tái sử dụng nước thải sau xử lý bằng MBR cho các mục đích sử dụng khác nhau

1.5 Phạm vi và giới hạn đề tài

• Đề tài nghiên cứu này được thực hiện đối với nước thải KCN Lê Minh Xuân (nước sau khi đã qua quá trình vớt dầu, keo tụ tạo bông và lắng 1) trên mô hình MBR

• Mô hình thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện bình thường

• Sử dụng mô hình thí nghiệm MBR hiếu khí

• Đánh giá hiệu quả xử lý BOD5, COD, Nitrit, Nitrat, Nitơ-amoni, Tổng Nitơ, Tổng Photpho, SS, độ màu, độ đục với các tải trọng (OLR) lần lượt 0.5 kg COD/m3.ngày; 1 kg COD/m3.ngày; 1.5 kg COD/m3.ngày, 1.8 kg COD/m3.ngày, 2.0 kg COD/m3.ngày, 2.1 kg COD/m3.ngày và 2.2 kg COD/m3.ngày

• Nghiên cứu được tiến hành trong khoảng thời gian từ 06/2010 – 01/2011

Trang 25

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu chung về nước thải KCN

Nước thải công nghiệp được tạo nên sau khi đã được sử dụng trong các quá trình công nghệ sản xuất của các xí nghiệp công nghiệp Đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào loại hình công nghiệp và chế độ công nghệ lựa chọn Loại nước thải này có thể bị ô nhiễm do các tạp chất có nguồn gốc vô cơ hoặc hữu cơ Trong thành phần của chúng có thể chứa các dạng vi sinh vật (đặc biệt là nước thải của nhà máy giết mổ, nhà máy sữa, bia, dược phẩm), các chất có ích cũng như các chất độc hại

2.1.1 Phân loại

Trong xí nghiệp công nghiệp, nước thải công nghiệp gồm:

• Nước thải công nghiệp quy ước sạch: là loại nước thải sau khi được sử dụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà

• Loại nước thải công nghiệp nhiễm bẩn đặc trưng của công nghiệp đó và cần xử lý cục bộ trước khi xả vào mạng lưới thoát nước chung hoặc vào nguồn nước tùy theo mức độ xử lý

2.1.2 Tính chất đặc trưng của nước thải KCN

9 Nước thải bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ với nồng độ cao : chế biến da, thủy hải sản, nước thải sinh hoạt

9 Nước thải ô nhiễm bởi chất béo, dầu mỡ, nước có màu và mùi khó chịu: chế biến da, thủy hải sản, dệt nhuộm, thuộc da…

9 Hàm lượng kim loại nặng cao: xi mạ, cơ khí, thiết bị điện, thuốc trừ sâu…

Trang 26

9 Nước thải sinh hoạt: từ nhà bếp, canteen, khu sinh hoạt chung, nhà vệ

sinh, khu giải trí, dịch vụ, khối văn phòng làm việc…có thể gây ô nhiễm

bởi các chất hữu cơ dạng lơ lửng và hòa tan, chứa nhiều vi trùng

2.1.3 Tác hại của nước thải KCN

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong

nước thải gây ra

COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây

thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi

trường nước Nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong

quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4… làm cho

nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường

SS: lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí

Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy,

ngộ độc thức ăn…

N, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ trong nước

quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa (sự phát triển bùng phát của các

loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và

diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá

trình quang hợp của tảo thải ra)

Màu: mất mỹ quan

Dầu mỡ: ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt

Kim loại nặng (Chì, Thủy ngân, Asen, Cadmi, crom, Selen…): tích tụ trong

nước, đất và đi vào chuỗi thức ăn của con người; gây nguy hại đến thần kinh,

tim, phổi, gan…

2.2 Tổng quan về KCN và nước thải KCN Lê Minh Xuân

2.2.1 Tổng quan về KCN Lê Minh Xuân

Trang 27

9 KCN Lê Minh Xuân có vị trí như sau:

• KCN Lê Minh Xuân nằm ở vị trí phía Tây Nam của cửa ngõ của thành phố

Hồ Chí Minh, trên địa bàn hai xã Tân Nhật và Lê Minh Xuân Huyện Bình Chánh TP.HCM, là đầu mối quan trọng của các tỉnh Miền Tây và Đông Nam Bộ

• KCN Lê Minh Xuân cách trung tâm thành phố khoảng 25 km, cách khu dân

cư trung tâm Quận 6 : 8 km, cách quốc lộ 1A 6km và tỉnh lộ 10 cùng vệt dân cư hiện hữu (dọc tỉnh lộ 10) khoảng 3 km, cách sân bay Tân Sơn Nhất

và cảng Sài Gòn 18km, nằm trên tuyến đường mới mở Nam tỉnh lộ 10 đường Trần Đại Nghĩa Huyện Bình Chánh

9 Giới hạn khu đất xây dựng như sau:

• Phía Đông giáp tuyến đường số 10 (đường nội bộ của KCN) – ranh giới tiếp với khu đất thuộc nông trường Lê Minh Xuân

• Phía Tây giáp với tuyến đường số 8 (Đường Láng Le – Bầu Cò), là đường nội bộ của KCN thông qua dãy cây xanh cách ly quanh nhà máy

• Phía Bắc giáp với một phần tuyến đường số 9, giáp kênh số 6

• Phía Nam giáp kênh số 8

• Khu vực đất xung quanh KCN chủ yếu là đất trồng do nhiễm phèn ít màu

mỡ, năng suất thâm canh thấp nên ít được sử dụng để trồng lúa và đang trên đường đô thị hoá, dân cư đông đúc

9 Các ngành nghề trong KCN

KCN LMX được thành lập vào cuối năm 1996 và đầu năm 1997 Được hình thành từ năm 2000 theo chỉ đạo của UBND TP.HCM, với mục tiêu tiếp nhận những doanh nghiệp sản xuất công nghiệp xen kẽ trong khu dân cư gây ô nhiễm môi trường ở thành phố Các loại hình hoạt động sản xuất kinh doanh trong KCN rất đa dạng trong đó có nhiều ngành có mức độ ô nhiễm cao, bao gồm:

Trang 28

Công nghiệp may mặc, giày da; Công nghiệp chế biến, cán kéo đúc kim loại màu; Công nghiệp nhựa, chất dẻo; Công nghiệp chế biến cao su; Công nghiệp dệt, nhuộm, thuộc da, xi mạ; Công nghiệp chế biến thực phẩm; Các ngành khác

có phê chuẩn của Bộ Kế hoạch và Đầu tư; Công nghiệp có tiếng ồn; Công nghiệp có khói, bụi nhưng kiểm soát được; Các ngành công nghiệp khác hạn chế gây ô nhiễm môi trường Ngoài ra còn có: Dịch vụ phục vụ sản xuất, xuất nhập khẩu KCN; Dịch vụ kho bãi, vận chuyển

Hàng năm, Ban quản lý KCN căn cứ vào quy hoạch phát triển và đầu tư thực

tế để điều chỉnh danh mục các ngành nghề sản xuất và dịch vụ được kêu gọi đầu tư vào KCN

2.2.2 Tổng quan về nước thải KCN Lê Minh Xuân

Theo qui chế hoạt động của KCN Lê Minh Xuân , nước thải của các cơ sở sản xuất trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung phải được xử lí sơ bộ Giới hạn nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải sau khi được xử lí cục bộ (trước khi được xử lí tập trung tại nhà máy xử lí nước thải) phải đạt

những chỉ số giới hạn theo bảng bên dưới

Bảng 2.1 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong

nước thải đi vào nhà máy xử lí nước thải KCN Lê Minh Xuân

Trang 30

9 Sơ đồ công nghệ một đơn nguyên

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải KCN Lê Minh Xuân

Bùn tuần hoàn NaOCl

TK‐

Bùn hóa

Polymer cation

Bùn sau NƯỚC

THẢI VÀO

Trang 31

2.3 Tổng quan về công nghệ màng MBR (MEMBRANE BIOREACTOR) 2.3.1 Tổng quan về màng (Membrane)

Màng được ứng dụng cho nước và xử lý nước thải đơn giản là một loại vật liệu cho phép một số thành phần vật lý hoặc hóa học đi xuyên qua nó nhanh hơn các loại vật liệu khác Nó có tính chọn lọc đối với các chất thấm qua nó, vì các phần

tử xuyên qua nó sẽ dễ thấm qua nó hơn các phần tử bị nó loại bỏ Mức độ chọn lọc phụ thuộc vào kích thước lỗ màng Màng có kích thước lỗ to nhất là màng

MF (microfiltration), có thể loại bỏ một số chất riêng biệt Màng có tính chọn lọc cao nhất là màng RO (reverse osmosis), nó có thể loại bỏ ion đơn (nghĩa là ion hóa trị 1) như là Na+ (sodium) và Cl- (chloride) Được biết đường kính trong nước của những ion này nhỏ hơn 1 nm, điều đó giải thích cho lý do lỗ màng RO rất nhỏ Thật vậy, chúng chỉ có thể được nhìn thấy khi soi bằng kính hiển vi mạnh nhất

4 quá trình ngăn cách màng chính là RO, NF (nanofiltration), UF (ultrafiltration)

và MF Vì thế màng có thể được xác định tùy theo loại ngăn cách mà chúng tạo

ra, được thể hiện thông qua kích thước lỗ màng Một cách khác để phân biệt màng là dựa vào đường kính lỗ màng tương đương hiệu quả, thường được đo bằng µm, hoặc khối lượng tương đương của phân tử nhỏ nhất đo bằng daltons (Da) mà màng có khả năng ngăn cản (1 Da biểu thị cho khối lượng của một nguyên tử Hidro) Đặc biệt đối với màng UF, tính chọn lọc vì thế được xác định bởi giới hạn khối lượng phân tử xuyên qua màng Tuy nhiên, có thêm một số quá trình màng trong đó màng không chỉ được sử dụng để giữ lại các chất gây ô nhiễm và cho nước chảy qua mà còn để: Tách ra một số thành phần chọn lọc và đưa một phần tử vào cấu tạo phân tử

Sự ứng dụng màng trong nước và xử lý nước thải một cách rộng rãi và có tính thương mại bị giới hạn bởi những quá trình điều khiển áp lực và sự thấm tách bằng điện (ED), những nhân tố này có thể tách các ion cần loại bỏ như nitrate và

Trang 32

những ion có liên quan tới độ cứng và độ mặn Sử dụng áp lực làm động lực chiếm ưu thế trong các công nghệ màng được ứng dụng cho các khu đô thị, trong khi sự chọn lọc thẩm thấu ở màng và cơ chế phân tách có thể rất đa dạng từ quá trình này đến quá trình khác, như một số quá trình đều có những yếu tố chung là một sản phẩm thẩm thấu sạch và chất thải được giữ lại (hình 2.2)

2.3.2 Thông số vận hành màng

Áp suất qua màng, thông lượng và khả năng chịu tải

Áp suất qua màng là lực truyền trong quá trình lọc Công thức (2.1) có thể được

sử dụng để dự đoán thông lượng dòng thấm cân xứng với khả năng thủy lực của

hệ thống lỗ xốp của màng Thông lượng là số lượng vật chất đi qua 1 đơn vị diện tích màng trên 1 đơn vị thời gian và được quyết định bởi lực truyền động

và vùng phân giới Trong điều kiện vận hành đơn giản, khả năng chịu tải dòng chảy phụ thuộc hoàn toàn vào màng

t

R

P J

V

Trang 33

Rm: trở lực bản thân của màng

Rc: Trở lực của lớp bùn bám trên màng

Rf: Trở lực do nghẹt màng nguyên nhân là do các chất hoà tan hấp thụ vào

lỗ lọc và hình thành gel

Tất cả trở lực trong công thức (2.1) có thể được đo trong 1 loạt quá trình lọc như

so sánh lọc nước sạch, lọc bùn, và lọc nước sạch sau khi loại bỏ lớp bùn bám trên màng Tuy nhiên, trở lực còn phụ thuộc vào chế độ và kinh nghiệm vận hành, ví

dụ như đặc trưng của bùn, vật liệu màng lọc và nhiệt độ

Hình 2.3 cho thấy sự tương quan giữa trở lực màng và thông lượng dòng Nó được quan sát và thấy rằng với áp suất màng lọc và thông lượng màng cao thì sẽ

có sự nhanh chóng tích lũy những hạt trên bề mặt màng và hình thành lớp bùn, sau đó thông lượng dòng sẽ không phụ thuộc vào áp suất qua màng nữa và sẽ duy trì không đổi

(Ginder,2001)

Trang 34

màng tạo thành 1 quá trình Trong quá trình vận hành đầu tiên của MBR có thể vận hành dòng chảy bên trong (đặt bên ngoài) hoặc nhúng chìm trong bể sinh học Trong trường hợp dòng chảy bên trong, màng membrane không phụ thuộc vào bể phản ứng Nước thải sẽ được cho vào trong bể phản ứng tiếp xúc với sinh khối Hỗn hợp nước thải và sinh khối sẽ được bơm tuần hoàn trong màng, dòng thấm sẽ chảy ra ngoài và phần còn lại sẽ tuần hoàn lại bể Bùn dư sẽ được bơm ra ngoài nhằm duy trì tuổi bùn Rửa ngược và rửa hóa chất được sử dụng để rửa màng Việc tuần hoàn sẽ làm tăng chi phí năng lượng từ 2 đến 10 kWh/m3 nước sau khi lọc, nó phụ thuộc vào đường kính ống được sử dụng (Côte et al., 1998)

Hệ thống nhúng chìm thi không cần tuần hoàn Hệ thống này làm giảm chi phí vận hành Năng lượng tiêu thụ từ 0.2 đến 0.4 kWh/m3, chiếm hơn 80% cho quá trình sục khí (Chua et al., 2002) Áp suất dọc theo màng trong hệ thống có thể được ứng dụng không chỉ bởi lực hút dọc theo màng hoặc bởi áp suất bể phản ứng Chi phí của hệ thống đặt ngoài và đặt nhúng chìm đã được nêu ra bởi Gender et al., 2000

Hình 2.4 Hình dạng của MBR (a) MBR nhúng chìm; (b) MBR đặt ngoài

Một số thông số thiết kế MBR của các mô hình thực tế ở một số nơi (Bảng 2.2) Quá trình màng sinh học có thể được ứng dụng để xử lý nước thải đô thị và công nghiệp MBR được sử dụng cho nước không bị ô nhiễm được dựa trên sự kết hợp

Trang 35

của bể phản ứng với vi sinh vật để làm giảm hợp chất ô nhiễm và màng lọc Điểm thuận lợi của hệ thống này là sự cho tất cả sinh khối nằm trong bể phản ứng vì thế việc loại bỏ bùn lơ lửng và khử trùng phụ thuộc vào ngưỡng giới hạn của màng

MBR có thể được vận hành trong thời gian lưu bùn rất lâu SRT (5-50 ngày) với MLSS cao trong bể phản ứng và tỷ số F/M thấp (Visvanathan et al., 2000) MBR

có khả năng nitrat hóa cao hơn quá trình bùn hoạt tính thông thường (CAS), vì thời gian cho vi khuẩn nitrat hóa lâu hơn (SRT dài, F/M thấp) và kích thước bông bùn nhỏ hơn Bông bùn nhỏ hơn cho phép quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng

và oxy vào trong nhiều hơn (Gender et al., 2000) Sự hiện diện của màng lọc trong bể MBR ngăn ngừa sự rửa trôi vi sinh vật nitrat hóa tại thời điểm SRT và HRT ngắn (Soriano et al., 2003) và khuyến khích sự tăng dần của chỉ số tăng trưởng chậm của vi sinh vật, chẳng hạn vi khuẩn nitrat hóa, và lượng bùn sinh ra rất ít (Muller et al., 1995 ; Trouve et al., 1994) Cicek et al., (2001) cho thấy quá trình nitrat hóa chậm dần sau 2 ngày lưu bùn, 1 phần vi khuẩn nitrat bị mất đi Với tải trọng nitơ trong khoảng 0,1 và 3.3 kgNH3/m3.ngày với nồng độ DO khoảng 1 mg/L, hiệu quả khử NH3 đạt hơn 90% (Chimchisri et al., 1992) Hiệu quả khử chất hữu cơ thường cao hơn 95% với HRT ngắn (Holler và Trưsch.,

2001 ; Soriano et al., 2003) Trong báo cáo của Soriano et al., 2003, hiệu quả khử cacbon và nitơ trong MBR cao hơn trong CAS, với thời gian SRT ngắn

Stephenson et al 2000 cho thấy tỷ lệ F/M trong MBR dao động trong khoảng 0.05 đến 0.15 ngày -1 Thêm vào đó, nồng độ lên đến khoảng 20.000 mg/L có thể được duy trì trong suốt quá trình xử lý nước thải đô thị (Rosenberger et al., 2002) Trong khi đó, trong xử lý nước thải công nghiệp, MLSS có thể gia tăng đến 80.000 mg/L (Fakhru’l-Razi, 1994) Điều này có nghĩa là giảm thể tích bể phản ứng và diện tích khu vực xử lý nhỏ Sự kết hợp nồng độ bùn cao và duy trì quá trình vận hành ở tỷ số F/M thấp Bảng 2.6 cho thấy kết quả vận hành của Cicek et al., 1991 cho thấy sự khác nhau giữa bể phản ứng thông thường và MBR

Trang 36

xử lý cùng 1 loại nước thải tổng hợp Bùn trong MBR có kích thước nhỏ hơn

trong bể phản ứng thông thường

Điều khiển thời gian lưu bùn SRT có thể đạt được giúp cho việc duy trì quá trình

hoạt động với SRT cao Chất nền có thể được sử dụng cho các mục đích khác

hơn là phát triển tế bào, vì thế sinh khối sản sinh rất thấp Tỷ số F/M thấp được

duy trì trong bể MBR phụ thuộc vào nồng độ sinh khối cao và kết quả là lượng

bùn sinh ra thấp Hơn nữa, hầu hết thời gian vận hành của MBR đều có tuổi bùn

vượt quá 30 ngày Tuổi bùn cao làm giảm bùn sinh ra, giảm chi phí vận hành và

xử lý bùn Bảng 2.4 cho thấy khả năng phát sinh bùn trong các phương pháp

khác nhau của các nghiên cứu khác nhau

(Nguồn : H.F van der Roest; D.P Lawrence; A.G.N van Bentem)

Đối với 2 cách đặt màng khác nhau cũng có những thuận lợi và khó khăn khác

nhau (Bảng 2.3)

Bảng 2.3 Những thuận lợi và bất lợi của việc đặt ngập và đặt màng ngoài

bể phản ứng(Modified Stephenson et al, 2000)

Trang 38

Bảng 2.5 Bùn sinh ra trong các quá trình xử lý khác nhau

Lọc sinh học bùn hạt hiếu khí (BAF) 0.63-1.06 Gender et al., 2000

Lưu biến học và đặc tính nhớt của bùn

Lưu biến học là môn học nghiên cứu về dòng chảy và sự biến dạng của vật chất

Trong nước thải công nghiệp, nó được cho là đặc tính nhớt của bùn, mối tương

quan giữa ứng suất trượt và tốc độ trượt Nó có thể được đo bằng máy đo độ

nhớt Bùn trong đặc trưng lưu biến học liên quan đến 2 thông số đặc biệt, ví dụ

như nồng độ chất rắn và đặc tính bùn (kích thước, mật độ điện tích, mức độ

hydrat hóa và lực liên kết trong các bông bùn lơ lửng) (Lotito et al., 1997;

Monteiro, 1997) Gunder (2001) và Nagaogaet al., (1996) đã chứng minh được

sự tồn tại của polyme ngoại bào và vi khuẩn dạng sợi làm gia tăng độ nhớt của

bùn

Đặc trưng của độ nhớt bùn đô thị không thuộc định luật của Newton và được

giải thích theo công thức sau

Trang 39

Hình 2.5 Các tầng ứng suất phụ thuộc vào ứng suất trượt

Thêm vào đó, đặc trưng và diễn biến của bùn bị ảnh hưởng bởi nồng độ bùn (Rosenbergr et al., 2002) Độ nhớt thay đổi từ 10 thậm chí đến 100 giữa giá trị vận tốc trượt thấp và cao Với việc gia tăng vận tốc trượt, hệ thống sẽ bị gián đoạn và kết quả là làm giảm độ nhớt Itonaga et al., (2003) đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhớt và chất kết

Hình 2.6 Độ nhớt của bùn trong MBR với những vận tốc trượt khác nhau

Hình 2.7 Sự tương quan giữa độ nhớt và nồng độ MLSS với những vận tốc trượt khác

nhau

Trang 40

2.4.3 Hiện tượng nghẹt màng

Việc loại bỏ các chất ô nhiễm đặt ra một sự thúc đẩy hết sức quan trọng trong tất

cả các quá trình màng Các thành phần bị giữ lại sẽ tích lũy trên bề mặt màng, tạo ra những hiện tượng khác nhau dẫn tới làm suy giảm dòng chảy của nước xuyên qua màng (còn gọi là thông lượng) tại một áp suất qua màng cho trước (transmembrane pressure – TMP), hoặc ngược lại tăng TMP tại một thông lượng cho trước (giảm tính thấm - tỷ số giữa thông lượng và TMP) Những hiện tượng này đều liên quan đến sự tắc nghẽn màng Được biết sự nghẹt màng là giới hạn chính đối với quá trình hoạt động của màng, phần lớn nghiên cứu và phát triển

về quá trình và vật liệu màng được thực hiện là để tìm hiểu đặc tính của nó và cách cải thiện khi gặp vấn đề

Sự tắc nghẽn có thể xảy ra thông qua một số cơ chế sinh học và hóa lý, trong đó tất cả đều liên quan đến sự lắng đọng của vật liệu rắn tăng lên trên bề mặt màng (và sự lấp các khe nứt trên màng) và cả bên trong cấu trúc màng (sự bịt kín lỗ màng) Hiện tượng này có thể được phân biệt với sự tắc nghẽn - sự lấp vào các rãnh trên màng bằng các chất rắn do hiệu suất thủy động lực học kém Sức bền của màng không đổi, nếu không toàn bộ khả năng thẩm thấu của nó sẽ bị suy giảm vĩnh viễn do các thành phần trong nước cung cấp hấp phụ lên bề mặt hoặc vào trong màng Sự ngăn giữ xảy ra phổ biến ở vùng phân giới Mặt khác, phụ thuộc vào khối lượng tổng của vật liệu gây nghẹt nằm trong vùng này.Yếu tố này lại phụ thuộc vào 3 nhân tố là chiều dày của mặt phân giới, thành phần cấu tạo của nước cung cấp và thông lượng qua màng Chất nền trong nước cung cấp

và điều kiện hoạt động của quá trình vì thế quyết định hiệu suất của quá trình Tuy nhiên với thiết bị MBR thì vấn đề nghẹt màng dẫn đến sự giảm nhanh chóng thông lượng dòng ra và là không tránh khỏi, do đó cần rửa màng thường xuyên Đây là khó khăn của việc ứng dụng MBR trong quá trình xử lý

Định dạng
Số trang	158
Dung lượng	4,9 MB