Công nghệ xử lý nước thải MBBR

MBBR là từ viết tắt của cụm từ Moving Bed Biofilm Reactor, là quá trình xử lý nhân tạo trong đó sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh dính bám vào để sinh trưởng và phát triển, là sự kết hợp giữa Aerotank truyền thống và lọc sinh học hiếu khí.

Hình 1: Bể MBBR

1. Giới thiệu

a. Ưu điểm của công nghệ

1. Hệ vi sinh bền: các giá thể vi sinh tạo cho màng sinh học một môi trường bảo vệ, do đó, hệ vi sinh xử lý dễ phục hồi.

2. Mật độ vi sinh cao: so với bể thổi khí thông thường, mật độ vi sinh xử lý trong mỗi đơn vị thể tích cao hơn, do đó thể tích bể xử lý nhỏ hơn và hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao hơn.

3. Chủng vi sinh đặc trưng: các nhóm vi sinh khác nhau phát triển giữa các lớp màng vi sinh, điều này giúp cho các lớp màng sinh học phát triển theo xu hướng tập trung vào các chất hữu cơ chuyên biệt.

4. Tiết kiệm năng lượng.

5. Dễ vận hành, dễ dàng nâng cấp.

6. Tải trọng cao, biến động ô nhiễm lớn: khả năng phát triển của màng sinh học theo tải trọng tăng dần của chất hữu cơ làm cho bể MBBR có thể vận hành ở tải trọng cao và biến động lớn. Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%.

7. Dễ kiểm soát hệ thống: có thể bổ sung giá thể Biofilm tương ứng với tải trọng ô nhiễm và lưu lượng nước thải.

8. Tiết kiệm diện tích: giảm 30-40% thể tích bể so với công nghệ bùn hoạt tính lơ lửng và có thể kết hợp với nhiều công nghệ xử lý khác.

b. Phạm vi áp dụng

Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ô nhiễm hữu cơ: Nước thải sinh hoạt, nước thải y tế, thủy hải sản, sản xuất chế biến thực phẩm, nước thải công nghiệp, dệt nhuộm…

Bể MBBR có 2 loại: MBBR hiếu khí và MBBR thiếu khí (Anoxic), đảm bảo cho quá trình xử lý Nitơ trong nước thải.

Hình 2: Hai loại bể MBBR

c. Thông số thiết kế

Thông số thiết kế	Đơn vị	Ngưỡng đặc trưng
Thời gian lưu trong bể Anoxic	h	1.0 – 1.2
Thời gian lưu trong bể hiếu khí	h	3.5 – 4.5
Diện tích bề mặt lớp biofilm	m2/m3	200 – 250
Tại trọng BOD	Kg/m3.d	1.0 – 1.4

2. GIÁ THỂ TRONG MBBR

Đóng vai trò không thể thiếu trong 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 biofilm 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 lững trong nước.

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 chiếm từ 25 ÷ 50% thể tích bể và tối đa trong bể MBBR phải 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 yếu 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 yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.

Tính chất của giá thể trong bể MBBR:

- Đặc trưng tính kỵ nước cao, khả năng bám dính sinh học cao.

- Chất lượng màng sinh học tốt, khó rơi ra khỏi vật liệu.

- Xử lí tốt Nitơ, Photpho trong nước thải: NH3–N: 98 ÷ 99%; Tổng Nitơ: 80 ÷ 85%; Tổng Photpho: 70 ÷ 75%.

- Chiếm khoảng không gian ít.

- Không bị nghẹt bùn trong khoảng thời gian dài hoạt động.

- Hiệu quả xử lí cao hơn 30 ÷ 50% quá trình bùn hoạt.

- Có thể được thả trực tiếp trong bể hiếu khí, thiếu khí.

- Tuổi thọ cao, không bị hao mòn.

- Sử dụng cho tất cả các loại bể có hình dạng khác nhau.

3. SO SÁNH MBBR VỚI MỘT SỐ CÔNG NGHỆ KHÁC

a. Aerotank (bể sinh học hiếu khí) và MBBR

Hệ thống	Tải trọng BOD (KgBODm3/ngày)	MLSS (mg/L)	Diện tích bề mặt (m2/m3)
MBBR	10	8000 – 20000	510 – 1200
Bể Aerotank	1.5	3000 – 5000	00

b. So sánh thông số thiết kế của MBBR với các công nghệ khác

Thông số	Thổi khí kéo dài	Bùn hoạt tính	SBR	MBBR
Tải trọng thể tích (kg/m3.ngày)	0.16 – 0.4	0.31 – 0.64	0.08 – 0.24	0.91
Thời gian lưu (giờ)	18 – 36	4 – 8	8 – 36	1 – 2
F/M ngày-1	0.05 – 0.15	0.2 – 0.5	0.05 – 0.3	1.1
Lượng khí cung cấp (m3/kg BOD khử)	90 – 125	45 – 90	45 – 90	60