Giới thiệu

Hội nghị MBR Clinic, được tổ chức vào thứ 4 ngày 24 tháng 5, 2023, với sự tham dự của Dennis Livingston, Giám đốc kỹ thuật của hệ thống M|MBR và Simon Judd, giám đốc của công ty Judd Water và tham vấn nước thải, cùng với hơn 40 người tham dự trên toàn thế giới.

Dennis khởi đầu bằng quan điểm của anh ấy về một số vấn đề chính liên quan đến ứng dụng màng MBR. Từ kinh nghiệm của cá nhân của anh ấy về cấu hình màng MBR dạng tấm phẳng ngập nước (immersed flat sheet-iFS) kể từ tháng 4, 2001, như anh ấy đã tìm tòi nghiên cứu. Không có sản phẩm iFS nào ở nước Mỹ trong thời gian đó, lần đầu được lắp đặt ở năm 2002 là màng MBR dạng tấm phẳng cố định, dạng màng phẳng ngập nước là bước đệm để phát triển màng composite vào 1 thập kỷ sau, ở năm 2012. Dennis nhấn mạnh rằng các vấn đề về màng MBR biểu hiện ra là một vấn đề, thực tế, nguồn gốc của vấn đề thường là do các nguyên nhân khác.

Dưới đây là tóm tắt của cuộc thảo luân, có câu hỏi của người tham dự và giải đáp từ Dennis (DL) và Simon (SJ)

Hỏi và đáp

1. Những phương diện khác của song chắn rác mà bạn nghĩ là cần thiết để bảo vệ hệ MBR (tỉ lệ giữ chất rắn/hiệu quả, vận tốc,..)? Phương pháp tốt nhất để đánh giá song chắn rác khi vừa vận hành khởi động hệ thống xử lý nước thải có hệ MBR? Matthew Rutherford (MR)

DL: “Kích thước lỗ của song chắn rác rất quan trọng: 2mm thường là kích cỡ phù hợp, tuy nhiên, luôn luôn cần tham khảo ý kiến của nhà cung cấp, ngoài ra, tốc độ dòng chảy cũng quan trọng. Thí nghiệm bằng rây (The sieve test) được thực hiện thường xuyên trong một khoảng thời gian, để có thể đánh giá tốt khả năng chắn rác bằng cách xác định chất rắn lơ lửng trong nước. Tuy nhiên, phương án tốt nhất là kiểm tra các mảnh vụn, bùn kẹt trên hệ màng định kỳ từng quý.”

Tích đọng mảnh vụn (Rag accumulation) có thể được đánh giá bằng cách tuần hoàn lại một phần hỗn hợp dung dịch về lại bước xử lý sơ cấp đầu tiên trong tường hợp có đủ năng suất để thực hiện. Mảnh vụn có thể tích đọng bất chấp kích thước lỗ song chắn rác hoặc hiệu suất nào, do chúng là kết quả từ sự tích tụ vật liệu dạng sợi trong bể. Ngoài ra, tái dòng qua song chắn rác là cách tốt nhất để xử lý mảnh vụn.

MR sau đó chỉ ra rằng dù chỉ sử dụng lưới thép mỏng (a chicken wire)  đặt ờ sau dòng song chắn rác sơ cấp cũng có thể phát hiện ra vật liệu dạng sợi.

Để trả lời câu hỏi về việc tái xử lý sơ cấp cho dòng đã qua lưới chắn rác bởi Dale Milner, DL bảo rằng tái sử dụng ~10% thể tích bể/ ngày dành cho tái xử lý sơ cấp bằng lưới chắc rác đã được đề nghị bởi Kubota. Tỷ lệ đó có thể được tăng lên 15% nếu mảnh vụng qua song chắn rác sơ cấp quá nhiều.

2. Khi nào nên dùng MBR, MABR hoặc MBBR? Jesús Marín (JM)

DL: “Khi MBR không cần thiết để tăng cường các quá trình công nghệ (process intensification) dưới 1.5, phụ thuộc vào ứng dụng ở của nước ở xuôi dòng. Tái sử dụng nước có thể có ích từ việc ứng dụng MBR.”

SJ: “Điểm khác biệt cơ bản giữa 3 công nghệ là ứng dụng màng cho quá trình lọc trong MBR. MBBR và MABR là các quá trình bám dính sinh học không cần dùng lọc màng. Nên, chỉ mỗi MBR mới có thể tăng cường khả năng lọc sạch nước và khử trùng.”

3. Bạn có thể cho ý kiến về trạng thái hiện tại và tương lai của tấm phẳng làm từ Cacbua silic (silicon carbide-SiC) trong ứng dụng ở MBR và những thách thức nào? Ron Slabaugh (RS)

DL: “Màng SiC có tính ưa nước cao. Tuy nhiên, bất chất độ ưa nước của màng và các nhân tố của vật liệu làm màng khác, dòng chảy được xác định bởi lớp biofilm trên bề mặt màng. Tuy nhiên, SiC và màng xi măng tuy có phần quan trọng trong công nghệ MBR.

RS sau đó giải thích thêm về câu hỏi liên quan đến kinh nghiệm làm việc với hệ thống cô đặc bằng màng mà được chỉ hệ thống này có thể bị giảm thông lượng khi được nạp bằng WAS hoặc rửa ngược dựa trên sự bắc cầu (sự tích tụ chất rằng trong các kênh màng). Nồng độ chất rắn tối đa là khoảng 2%.

DL chỉ ra rằng màng làm cô đặc có thể đạt đến hơn 3% chất rắn. Thông thường, vấn đề trong làm đặc bằng màng liên quan đến đĩa thổi khí, sự phân phối đều bong bóng khí là rất quan trọng.

Vấn đề liên quan đến tích tụ bùn được nhắc lại. DL chỉ ra rằng màng có chọn lọc (màng composite-flexible) hở ở các bên cho thấy có khả năng giảm độ nhớt của bùn. Khả năng xủ lý bùn/làm sạch được cho thấy rằng đã tăng từ 1m²/phút đối với màng lọc rắn iFs từ 14-24 m²/phút đối với màng iFs có chọn lọc dạng hở.

DL cũng nói đến việc châm hóa chất Nhôm sunfat sẽ giúp cho bùn có dạng đất sét và kết dính hơn. Ông ấy khuyên rằng nên tăng thổi khí và giảm lưu lượng để giữ ổn định năng xuất trong hệ làm cô đặc.

4. Với kinh nghiệm đã có, phương pháp dài hạn tốt nhất liên quan để làm đơn giản hóa việc vận hành và giảm tần suất làm sạch đối với màng phẳng, dòng bơm (hút) hoặc bằng trọng lực (chênh lệch cột áp) qua màng là gì? Mario Farrugia (MF)

DL: “ Việc vệ sinh liên quan đến từng địa điểm, tùy thuộc vào vị trí đặt và chức năng. Điều này cơ bản giúp tăng tính linh hoạt của việc vệ sinh sử dụng thuốc tẩy để ngăn chặn độ giảm thẩm thấu. Nếu vệ sinh với thuốc tẩy mạnh ở nhiệt độ thấp (<11^oC) có thể gây ra sự biến chất đối với chất lượng bùn, giải phóng hợp chất polime ngoại bào (EPS- extracellular polymeric substances)
và làm trầm trọng hơn sự tích tụ: bất kỳ sự tái tạo độ thẩm thấu tiền vệ sinh sẽ mất trong vòng 1-3 ngày. Lượng chất tẩy lớn có nông độ từ 0.4-0.6% đã thể hiện sự tăng COD hòa tan, từ 120-140 mg/L chẳng hạn, trong hệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng MBR gây ra độ giảm độ thẩm thấu do tích tụ và một dòng nửa lưu lượng tương ứng. Giảm nồng độ thuốc tẩy trong hệ thống sử lý sẽ giảm sCOD đến <60 mg/L COD và tăng phục hồi độ thẩm thấu để cho phép vận hành ở lưu lượng được thiết kế.

Thông thường, vệ sinh phục hồi ở nồng độ thuốc tẩy cao là rất cần thiết, nhưng vệ sinh thông thường nên sử dụng nồng độ thuốc tẩy thấp. Cuối cùng, nên đưa ra tiêu chuẩn đánh giá hiệu suất sớm khi hệ thống xử lý đã ổn định (1-2 SRTs sau khi khởi động) để thiết lập độ thẩm thấu tối ưu và đề ra giao thức vệ sinh liên quan.

5. Khả năng của màng lọc Nano, với độ thẩm thấu cao và diện tích bề mặt, được truyền thông rằng được sử dụng trong hệ thống MBR? Mustafa Taher (MT)

DL: “Cho hệ màng tấm dẹp, khoảng cách tối thiểu giữa các tấm màng là khoảng 6 mm, nếu dưới khoảng cách này thì khả năng đóng cặn bùn là rất cao. Do đó, mật độ nén cao-như ở màng nano-rất khó để hoạt động được.”

SJ:”Màng Nano rất thích hợp trong việc tăng cường chuyển dịch khối lượng của phân tử chất (khí, nước, hợp chất hòa tan,..), nhưng phần lớn sẽ bị nghẹt nếu dùng cho hệ MBR, do có tổng nồng độ chất rắn cao trong nước thải và dễ bị ảnh hưởng bởi sự hình thành bùn cặn.”

Điều này dẫn đến thảo luận về nồng độ bùn. DL cho rằng nồng độ MLSS cao nhất để vận hành hệ MBR ổn định là khoảng 18 g/L và bảo rằng ngưỡng này là là cơ bản áp đặt bởi sư trao đổi oxy. SJ nhắc về nghiên cứu bởi Tamas Zsirai et al at Cranfield University, sự gia tặng tỉ lệ cặn bùn diễn ra ở nồng độ 18 g/L, có thể do thay đổi về lưu biến chất.

6. Có nhiều người cho rằng sẽ có nhiều ích lợi khi sử dụng MBR để xử lý nước thải công nghjiệp sản xuất giấy, nhưng những những công trình lắp đặt hoàn chỉnh và những nghiên cứu còn khá hạn chế. A) Bạn đánh giá khả năng phát triển MBR trong ngành công nghiệp này như thế nào? B) Những thách thức lớn mà bạn đúc kết từ kinh nghiệm thực tiễn là gì? Khum Gurung (KG)

DL: “Chúng tôi hiện thời đang lên một trạm xử lý thử nghiệm. Tất nhiên, tất cả sợi, vụn nhỏ trong nước đầu ra cũng đáng lo ngại. nhưng chúng ta không trong vị thế đưa ra lời khuyên.”

KG: “Có rất ít thông tin cho việc ứng dụng theo hướng này. Tôi hơi quan ngại về khả năng hoạt động của màng MBR khi tiếp xúc với nước thải có lượng mảnh vụn cao, COD cao và hoạt chất Chlorine cao từ quá trình tẩy rửa.”

SJ: “Trên thực tế, có rất ít thông tin về ứng dụng theo hướng này. Hãy liên hệ với Dennis vào khoảng 6 tháng sau, có thể lúc đó anh ấy đã thử nghiệm như thế.”

DL sau đó bàn đến dòng chảy, đặc biệt là tầm quan trọng trong việc biết được khoản thời gian lưu lượng đạt cực đại và giá trị và tần xuất. Việc này là phù hợp dành cho nhà máy sản xuất giấy thử nghiệm công nghệ này. SJ chỉ ra rằng, nồng độ chất hữu cơ đạt cực đại, kèm thêm vào nồng độ chất hữu cơ thủy lực, rất quan trọng cho công tác này và phần lớn các dòng nước thải ở các ngành công nghiệp khác.

7. Hiện tượng tĩnh điện có ảnh hưởng nhiều trong quá trình vận hành màng dạng ống không? Làm thế nào có thể tăng hiệu suất xử lý với nước thải hỗn hợp dễ thay đổi? Ana Maria Rincon Munera (AMRM)

AMRM giải thích rằng vấn đề này liên quan đến khi ứng dụng cho quá trình xử lý nước rỉ rác, bùn bám trên bề mặt màng. Điều này có thể xảy ra do tĩnh điện.

SJ: “Không chắc rằng tĩnh điện gây ra tắc nghẽn trên màng. Đóng cặn thường có nguyên nhân là do chất lượng của nước thải. Nước rỉ rác, đặc biệt là nước rỉ rác lâu năm, ít có khả năng lọc bằng màng đạt chất lượng tốt.”

DL: “Việc đầu tư vào polymer tăng thông lượng hoặc chất keo tụ tạo bông, để có thể kết trộn vật chất keo tụ và giảm khả năng bám dính lên màng. Hóa chất tăng thông lượng có thể làm tăng khả năng thấm của nước thải qua màng 20-50% trong một số trường hợp – dù là ngắn hạn.”

8. Bạn có ý kiễn gì về bùn nở/ bùn filamentous/ chỉ số thể tích bùn tăng lên trong hệ thống MBR hiếu khí? Johan Raap (JR)

DL: “ Bùn nở thường biểu thị cho sức khỏe của vi sinh và chất lượng của bùn trong quá trình, đặc biệt là khả năng lọc. Nếu nó là một vấn đề, chúng tôi khuyên rằng nên áp dụng giải pháp lâu dài như tăng nồng độ DO, thêm chất dinh dưỡng và giảm thời gian lưu nước SRT. Giải pháp ngắn hạn có thể dùng là châm polymer theo mẻ, kèm thêm việc dùng hóa chất tẩy rửa nếu khuynh hướng đóng cặn trên màng bị ảnh hưởng (thường thi đây là lý do chính)”

SJ: Thông thường, bùn filamentous liên quan đến quá trình tạo bọt trong màng MBR, tương tự như quá trình bùn hoạt tính.

9. Đôi lúc nồng độ BOD nước đầu vào thấp có thể làm giảm dòng sau lọc của màng MBR do tắc nghẽn, làm thế nào để xử lý vấn đề này? Nilesh Kothari (NK)

DL: “Nếu nồng độ BOD thấp trong thời gian dài, lượng VSS (chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong nước) giảm (do phân hủy nội sinh) khi tuổi bùn tăng. Quá trình phân hủy nội sinh gia tăng nồng độ EPS (lớp polimer ngoại bào), gây ra tắc nghẽn màng. Có thể xử lý bằng cách xả bùn (giảm thời gian lưu nước) để làm lượng MLSS – xuống nồng độ 2-5 g/L, nếu cần thiết. Nếu vẫn chưa giải quyết được, thử tạm dừng vận hành các bể quá trình để làm giảm thể tích làm việc.

Nếu quá trình bao gồm việc loại bỏ chất hữu cơ sinh học thì nên cung cấp thêm cacbon hữu cơ để duy trì lượng vi sinh vật.”

10. Khi ứng dụng cho quá trình tái sử dụng nước, có cần thiết để thực hiện kiểm tra hiệu năng (như MITs) để đảm bảo an toàn cho cộng đồng? Katherine Scott (KS)

DL: “Kiểm tra độ đục đã cho thấy rằng đây là phương án kiểm tra thay thể cho kiểm tra tính toàn vẹn của màng lọc. Trong quá khứ, khoảng năm 2001-2004, có sự thúc đẩy để giới thiệu MITs cho màng MBR trong công tác tái sử dụng gián tiếp nước uống được. Nhưng lỗ rỉ nhỏ nào trong màng MBR sẽ được lấp bằng mảnh vụn trong nước thải, không phụ thuộc vào hình dạng của màng, tuy vậy lỗ rồng màng hiệu quả là dưới 0.1 µm. Giá trị SDI của dòng thấm màng MBR thường là <3 hoặc một số <1 và độ đục < 0.05-0.1 NTU. Cho nên, tôi không nghĩ rằng quy trình MITs là cần thiết nhưng nó phụ thuộc vào ứng dụng thực tế và quy định. Nếu không, quan trắc độ đục là đủ.”

11. Ở đường ống nước sau MBR, chúng tôi thường thấy vi lượng của nước thải trong một thời gian ngắn trong chu trình xả nước, và sau đó đường ống sạch trở lại. Anh có biết lý do tại sao có vi lượng nước thải trong chu trình xả nước không? Kevin Aziba (KA)

DL: “Có thể là do có lỗ rĩ ở điểm nào đó, nên mới gây ra việc vi sinh phát triển ở đường ống dòng thấm . Cần vệ sinh lỗ rĩ trên đường ống để loại bỏ nguồn này. Ngoài ra, cũng có thể có tồn tại lỗ rĩ nào đó (trên bít ống nước hoặc trên bít trên màng, thay vì chỉ lỗ rỉ trên màng) đã gây ra dòng chảy nước thải bên trong dẫn đến nước sau lọc trước khi màng chặn lại và TSS của nước sau lọc giảm xuống. Kiểm tra hết các chỗ khớp nối, mép bích,…lỗ rĩ có thể là trong khớp nối hơn là ở màng MBR.”

Và cuối cùng…

Hội thảo MBR Clinic đầu tiên đã đưa ra những vấn đề liên quan đến quá trình vận hành và quản lý thực tế từ vấn đề lắp đặt, chất lượng bùn nhưng đã có vài câu hỏi về công nghệ và quy trình. Có rất nhiều vấn đề cần bàn luận và rất là tuyệt vời để trao đổi kiến thức với nhau.

The MBR Site xin gửi lời cảm ơn đến mọi người đã dành thời gian và, mong rằng đây đã là hội thảo hữu ích. Lời cảm ơn dành cho Dennis Livingston đã dành thời gian và cung cấp rất nhiều thông tin hữu ích.

Nếu có nhiều sự quan tâm, chúng tôi có thể sẽ tổ chức hội thảo lần nữa…