Hệ thống màng MBR trong xử lý nước thải – Những điều cần lưu ý khi thiết kế và vận hành

Hệ thống màng MBR (Membrane Bioreactor) là một trong những công nghệ xử lý nước thải tiên tiến nhất hiện nay, kết hợp giữa quá trình sinh học hiếu khí và lọc màng trong cùng một khối xử lý. Với khả năng loại bỏ chất ô nhiễm hiệu quả, tiết kiệm diện tích và cho chất lượng nước đầu ra cao, hệ thống màng MBR ngày càng được ưa chuộng trong các nhà máy, khu đô thị, khách sạn và khu dân cư cao cấp.

Tuy nhiên, để phát huy tối đa hiệu suất và kéo dài tuổi thọ màng lọc, việc thiết kế và vận hành hệ thống màng MBR cần được thực hiện đúng kỹ thuật, tuân thủ các thông số tiêu chuẩn và kiểm soát tốt quá trình vận hành.

Bài viết này Hòa Bình Xanh sẽ tổng hợp một số các lưu ý quan trọng khi thiết kế và vận hành hệ thống màng MBR, giúp các bạn tránh được rủi ro và đảm bảo hiệu quả xử lý ổn định lâu dài.

Xem thêm: Màng MBR là gì? Ưu nhược điểm và ứng dụng trong xử lý nước thải

1.Khái quát về hệ thống màng MBR

Hệ thống màng MBR là sự tích hợp giữa bể sinh học hiếu khí (nơi vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ) và cụm màng lọc (giữ lại vi sinh vật và chất rắn lơ lửng, cho phép nước sạch đi qua).

Không giống các công nghệ truyền thống phải sử dụng bể lắng 2, bể lọc cát và khử trùng riêng biệt, hệ thống màng MBR đơn giản hóa quá trình xử lý, đồng thời nâng cao chất lượng nước đầu ra.

Tuy nhiên, đây là một công nghệ phức tạp hơn về mặt vận hành và kỹ thuật thiết kế, đặc biệt liên quan đến lưu lượng, áp suất, kiểm soát bùn, sục khí và bảo trì màng. Nếu thiết kế không chuẩn hoặc vận hành sai cách, màng dễ bị tắc nghẽn (fouling), hiệu suất suy giảm nhanh và chi phí vận hành tăng cao.

2. Các yếu tố quan trọng cần lưu ý khi thiết kế hệ thống màng MBR

2.1 Lưu lượng thiết kế và áp suất hút màng

Việc xác định đúng lưu lượng thiết kế là yếu tố tiên quyết khi xây dựng hệ thống màng MBR. Mỗi cụm màng chỉ vận hành tốt trong khoảng lưu lượng và áp suất nhất định, thông thường áp suất hút màng dao động trong khoảng -0,1 đến -0,5 bar. Nếu vượt quá mức này, màng sẽ nhanh xuống cấp và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.

Bên cạnh đó, cần cân đối thời gian hút – nghỉ hợp lý trong chu trình hoạt động của bơm hút để tránh hiện tượng áp lực âm kéo dài, gây tổn hại màng lọc.

2.2 Duy trì nồng độ bùn MLSS

Một ưu điểm lớn của hệ thống màng MBR là khả năng duy trì nồng độ bùn hoạt tính (MLSS) ở mức cao, thường từ 8.000 – 12.000 mg/L, giúp tăng hiệu quả phân hủy hữu cơ và giảm lượng bùn thải phát sinh. Tuy nhiên, nếu nồng độ quá cao sẽ gây tăng độ nhớt, ảnh hưởng đến dòng chảy và tăng nguy cơ fouling màng.

Do đó, khi thiết kế hệ thống màng MBR, cần tính toán thể tích bể sinh học, thời gian lưu, chu kỳ xả bùn và khả năng phân phối oxy phù hợp với MLSS mong muốn.

2.3. Hệ thống sục khí và phân phối khí

Sục khí đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống màng MBR, không chỉ cung cấp oxy cho vi sinh vật mà còn làm sạch bề mặt màng. Nếu thiết kế sục khí không đồng đều hoặc lưu lượng khí quá thấp, các cặn bẩn sẽ bám chặt vào bề mặt màng và gây tắc nhanh chóng.

Lưu lượng khí nên được duy trì trong khoảng 0,3 – 0,5 Nm³/h trên mỗi mét vuông màng, kết hợp luân phiên thổi khí giữa các cụm để tiết kiệm điện và tránh hao mòn không đều.

2.4. Vị trí lắp đặt và không gian bảo trì

Hệ thống màng MBR cần được bố trí trong bể với độ sâu hợp lý, đảm bảo ngập hoàn toàn cụm màng. Các thiết bị như bơm hút, van, đường ống, máy thổi khí cần lắp đặt ở vị trí dễ thao tác để bảo trì và kiểm tra định kỳ. Cần thiết kế đủ không gian cho việc nâng hạ cụm màng, rửa màng tại chỗ hoặc thay thế khi cần.

2.5. Hệ thống điều khiển tự động

Việc tích hợp PLC hoặc HMI cho hệ thống màng MBR giúp theo dõi thời gian hút, áp suất hút, cảnh báo tắc nghẽn và điều khiển luân phiên sục khí. Đây là yếu tố thiết kế quan trọng trong các hệ thống hiện đại, giúp giảm nhân công và nâng cao tính ổn định khi vận hành.

3. Những lưu ý quan trọng khi vận hành hệ thống màng MBR

3.1 Vận hành chu kỳ hút – nghỉ đúng kỹ thuật

Trong vận hành hệ thống màng MBR, bơm hút màng thường hoạt động theo chu kỳ hút – nghỉ (ví dụ: hút 10 phút, nghỉ 2 phút) để giảm áp lực lên màng và kéo dài tuổi thọ. Vận hành liên tục không nghỉ có thể gây giảm lưu lượng nhanh chóng và tăng fouling.

3.2 Rửa màng định kỳ bằng hóa chất (CIP)

Sau một thời gian vận hành, các cặn sinh học hoặc vô cơ sẽ tích tụ gây giảm lưu lượng hút và tăng áp suất hút. Khi đó, cần tiến hành rửa hóa chất màng (CIP) bằng:

• NaOCl (0,5–1%) để loại bỏ cặn sinh học gây tắc nghẽn.

• Acid citric hoặc HCl loãng để loại bỏ cáu cặn vô cơ như CaCO₃, Fe(OH)₃.

Chu kỳ rửa thường từ 1–3 tháng/lần, tùy theo điều kiện nước thải và hiệu suất màng.

3.3 Theo dõi các thông số vận hành

Hệ thống màng MBR cần được giám sát liên tục các chỉ số như:

• Áp suất hút màng (TMP): tăng dần là dấu hiệu màng bị bám bẩn.

• Lưu lượng nước qua màng

• MLSS, DO, pH, nhiệt độ trong bể sinh học

• Chất lượng nước đầu ra (TSS, COD, vi sinh)

Việc ghi chép đầy đủ và phân tích xu hướng giúp phát hiện sớm sự cố và chủ động xử lý.

3.4 Xả bùn định kỳ và duy trì vi sinh khỏe mạnh

Mặc dù hệ thống màng MBR có thể vận hành với thời gian lưu bùn dài (SRT > 30 ngày), nhưng việc xả bùn định kỳ vẫn cần thiết để duy trì nồng độ MLSS ổn định. Đồng thời, cần kiểm soát tải lượng hữu cơ, chất dinh dưỡng (N:P) để đảm bảo vi sinh khỏe mạnh, tránh hiện tượng tạo bọt, chết vi sinh hoặc phát sinh mùi.

Xem thêm: 5+ Sự cố hệ thống MBR thường gặp: Nguyên nhân và biện pháp khắc phục

Hệ thống màng MBR là công nghệ tiên tiến, hiệu quả cao và phù hợp với xu hướng xử lý nước thải hiện đại, đặc biệt tại các khu đô thị, nhà máy tái sử dụng nước và công trình xanh. Tuy nhiên, để hệ thống màng MBR vận hành ổn định, tiết kiệm và bền vững, việc thiết kế đúng kỹ thuật và vận hành có kế hoạch là điều bắt buộc.

Từ khâu lựa chọn thiết bị, bố trí không gian, cài đặt chu trình hút – nghỉ, đến kiểm soát MLSS và rửa màng định kỳ, mỗi bước đều góp phần đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, ít sự cố và đạt chất lượng nước đầu ra cao. Việc đầu tư đúng ngay từ đầu và đào tạo nhân sự bài bản sẽ giúp bạn khai thác tối đa tiềm năng của công nghệ màng MBR trong xử lý nước thải.

Dịch vụ xử lý chất thải – Công ty TNHH Công nghệ môi trường Hòa Bình Xanh

Bạn có nhu cầu xử lý nước thải với hệ thống màng MBR, hãy đến với chúng tôi:

Công ty TNHH Công nghệ môi trường Hòa Bình Xanh với đội ngũ thạc sỹ, kỹ sư giàu kinh nghiệm đã đầu tư nghiên cứu, đánh giá kỹ lưỡng các công nghệ xử lý và tìm các phương án xử lý chất lượng tốt nhất, chi phí hợp lý trong thời gian ngắn nhất. Sự hiểu biết và tận tâm của đội ngũ là yếu tố quan trọng giúp chúng tôi đảm bảo hiệu quả và an toàn cho từng dự án.

Quý doanh nghiệp có nhu cầu hợp tác công ty hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline 0943.466.579 để nhận được sự hỗ trợ nhanh nhất và tận tình nhất.