Tình trạng ô nhiễm môi trường nói chung và nguồn nước nói riêng đang trở thành mối nguy hại lớn của toàn cầu, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của con người. Trước thực trang đó, các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu, phát triển để cho ra đời những công nghệ xử lý nước tiên tiến, đạt hiệu quả làm việc cao nhất. Cho đến nay, trên thế giới có nhiều công nghệ xử lý nước khác nhau nhưng công nghệ MBR, MBBR, AFBR, AOP là 4 công nghệ hứa hẹn mang đến nguồn lợi ích đáng kể. Mỗi công nghệ này có những ưu và nhược điểm riêng, đòi hỏi doanh nghiệp cần tìm hiểu kỹ trước khi áp dụng.
-
Công nghệ xử lý nước thải MBR
Công nghệ xử lý nước thải MBR có sự kết hợp hài hòa giữa phương pháp xử lý sinh học và vật lý. Trong quy trình xử lý, mỗi đơn vị MBR đều có lớp màng lọc với các lỗ rỗng siêu nhỏ (0.01 đến 0.2µm, đảm bảo khả năng loại bỏ các chất rắn cũng như vi sinh vật trong nước. Cũng vì đặc điểm này mà hiệu suất xử lý tăng lên một cách đáng kể, chi phí xây dựng hệ thống được giảm thiểu đến 50%.
Công nghệ MBR sử dụng các màng lọc với lỗ rỗng siêu nhỏ để loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nước
Bể MBR được tạo nên từ các sợi rỗng hình phẳng hoặc dạng ống, đôi khi chúng được kết hợp cả 2 để tăng hiệu quả. Có 5 loại màng lọc MBR phổ biến gồm: Sợi rỗng (HF), xoắn ốc, phiến và khung (dạng phẳng), hộp lọc, dạng ống.
Nguyên lý làm việc của công nghệ xử lý nước thải MBR như sau: Nước thải đi qua giai đoạn xử lý sơ cấp được dẫn đến bể xử lý sinh học kỵ khí hoặc hiếu khí. Tại đây, nước được dẫn truyền qua các màng lọc MBR sau đó đi tới bể chứa trước khi xả ra môi trường.
Mô hình xử lý nước bằng công nghệ MBR
So với các phương pháp xử lý nước thải khác, màng lọc MBR mang đến những ưu điểm như:
- Tiết kiệm chi phí đầu tư
- Thời gian lưu lượng ngắn (2.5 đến 5 giờ)
- Lượng bùn dư thấp
- Chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn, không cần áp dụng thêm phương pháp xử lý khác
- Có thể dùng cho cả bể kỵ khí và hiếu khí
Bên cạnh những ưu điểm này, bản thân màng MBR cũng tồn tại nhược điểm, điển hình là tình trạng tắc nghẽn xảy ra thường xuyên. Ngoài ra, việc làm sạch cũng cần thực hiện theo định kỳ từ 6 đến 12 tháng.
-
Công nghệ xử lý nước thải MBBR
Công nghệ xử lý nước thải MBBR còn có tên gọi khác là Biochip MBBR (Tên tiếng Anh đầy đủ là Moving Bed Bio Reactor). Công nghệ này sử dụng các giá thể để vi sinh vật bám vào, sinh trưởng, phát triển từ đó phát huy công dụng xử lý các chất gây ô nhiễm. Các giá thể có trọng lượng nhỏ hơn nước, luôn chuyển động, tạo điều kiện để các loại vi sinh vật phát triển tốt. Cũng chính vì lý do đó mà màng MBBR thường được ứng dụng để xử lý các loại nước thải có chất ô nhiễm hữu cơ như: Nước thải sinh hoạt, nước thải y tế, nước thải ngành chế biên thủy hải sản, nước thải cơ sở chế biến thực phẩm, …
Công nghệ MBBR xử lý nước thải nhờ sự phát triển của các vi sinh vật
So với các công nghệ khác, công nghệ xử lý nước thải MBBR nổi bật hơn về sự phục hồi dễ dàng của hệ vi sinh vật, mật độ vi sinh tương đối lớn, thuộc nhiều chủng khác nhau. Đồng thời, khi áp dụng màng MBBR, một lượng lớn chi phí được tiết kiệm trong khi việc kiểm soát, vận hành, sử dụng tương đối dễ dàng. Bên cạnh đó, công nghệ MBBR không gặp phải vấn đề tắc nghẽn trong quá trình hoạt động, các chi tiết trong hệ thống có tuổi đời cao, ít bị ăn mòn.
-
Công nghệ xử lý nước thải AFBR
Công nghệ xử lý nước thải AFBR thường được ứng dụng trong việc xử lý nước thải đô thị, khách sạn, chưng cư, khu công nghiệp, nước thải ngành chế biến thực phẩm bởi chúng có chi phí vận hành thấp đồng thời không tốn quá nhiều không gian. Bên cạnh đó, AFBR còn có thể kết hợp với công nghệ hóa học và hóa lý để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Mô hình xử lý nước bằng công nghệ AFBR
Xét về nguyên lý hoạt động, công nghệ AFBR thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa để phân hủy các hợp chất hữu cơ. Nước thải từ nguồn được dẫn vào trong hệ thống xử lý. Ở giai đoạn đầu, các chất hữu cơ hòa tan, chất keo và các chất phân tán nhỏ được chuyển từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật. Quá trình khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bám thấm nhanh chóng diễn ra do sự chênh lệch nồng độ ở môi trường bên trong và môi trường bên ngoài. Ngay sau đó, các chất trong tế vào vi sinh vật được chuyển hóa, các tế bào mới được tổng hợp đồng thời nguồn năng lượng mới được sinh ra. Một phần chất hữu cơ bị oxy hóa chuyển thành CO2.
Hiệu quả của quá trình xử lý nước thải bằng công nghệ AFBR phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: Chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước, nhiệt độ, độ pH, dinh dưỡng, nguyên tố vi lượng.
Sau quá trình phân hủy nội bào, quá trình bùn hoạt tính lơ lửng, quá trình sinh học tăng trưởng bám dính, quá trình khử nito và khử photo tiếp tục diễn ra, đảm bảo nguồn nước thành phẩm đạt tiêu chuẩn trước khi đi ra môi trường tự nhiên.
Quá trình natri hóa và khử natri
-
Công nghệ xử lý nước thải AOP
AOP được gọi là công nghệ oxy hóa bậc cao hoạt động dựa trên các quá trình phân hủy oxy hóa của các gốc tự do hydroxyl OH-. Gốc OH- được biết đến là một trong những tác nhân có tính oxy hóa mạnh nhất, có thể loại bỏ tối đa các hợp chất hữu cơ, biến chúng trở thành các chất vô cơ không độc hại hoặc dễ phân hủy. Do đó, AOP thường được áp dụng cho các dòng nước thải có nồng độ COD và độ màu cao.
Công nghệ xử lý nước thải AOP được thực hiện dựa trên các tác nhân oxy hóa thông thường như hydrogen peroxide, ozone. Ngoài ra, gốc OH- còn có thể được tạo ra từ năng lượng bức xạ UV khi chúng tác động tới ozone, Ozon và H2O2, TiO2. Trong một số trường hợp, OH- sinh ra từ các nguồn năng lượng cao như: Sóng siêu âm, tia gamma, tia X, chum electron, …
Sự sinh sản các OH-
Khi các gốc OH- được hình thành và tồn tại trong môi trường, chúng nhanh chóng tác động tới các chất gây ô nhiễm bằng cách phản ứng cộng với các chất không no, mạch thẳng, hoặc vòng thơm tạo thành gốc hydroxylate, nước và nhiều gốc mới. Phản ứng trao đổi điện tử cũng diễn ra, sản sinh gốc ion mới, ion sinh ra tiếp tục thực hiện phản ứng với các chất trong môi trường cho đến khi quá trình khoáng hóa xảy ra hoàn toàn. Kết quả là các chất gây ô nhiễm bị tác động, phân hủy trở thành carbon dioxide, nước, phosphate, acid phosphoric, acid halogenic, Fe2+, Fe3+, …
Quá trình hoạt động trong hệ thống xử lý nước thải công nghệ AOP
