Ứng Dụng Công Nghệ Màng Chuyển Động Quy Mô Pilot Xử Lý Nước Thải Canteen Kết Hợp Loại Bỏ Vi Nhựa

• Tác giả: Nguyen Phuong Thao
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Xuân Thành
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Ứng Dụng Công Nghệ Màng Chuyển Động Quy Mô Pilot Xử Lý Nước Thải Canteen Kết Hợp Loại Bỏ Vi Nhựa
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION
• 2. CHƯƠNG 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Definition, source and classification
• 2.2. Effect of microplastic on the environment, organisms and human health
• 2.3. Removal technologies for microplastic, advantages and disadvantage
• 2.4. Membrane fouling and control methods
• 2.5. Overall research content
• 2.5.1. Content 1: Evaluate the performance and fouling control of the reciprocating MBR
• 2.5.1.1. Reciprocating MBR system
• 2.5.2. Content 2: Evaluate the performance of treating pollutants and microplastics removal coupling with fouling control of MBR system
• 2.5.2.1. System set-up
• 2.5.2.2. Wastewater and feed sludge
• 2.5.2.3. Performance and fouling control of rMBR
• 2.5.2.4. pH and DO control
• 2.5.2.5. Nutrient treatment performance
• 2.5.2.6. Fouling control and energy consumption
• 2.5.2.7. Performance of treating pollutants and microplastics removal coupling with fouling control of MBR system
• 2.5.2.8. pH and DO control
• 2.5.2.9. Nutrient treatment performance
• 2.5.2.10. Microplastic metabolism in MBR system
• 5. CHAPTER 5: CONCLUSION AND RECOMMENDATION

I. Tổng Quan Xử Lý Nước Thải Canteen và Loại Bỏ Vi Nhựa

Ô nhiễm vi nhựa đang là vấn đề toàn cầu, đe dọa nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người. Các hạt vi nhựa có kích thước nhỏ hơn 5mm, tồn tại dai dẳng trong môi trường và dễ dàng xâm nhập vào chuỗi thức ăn. Nguồn phát sinh vi nhựa rất đa dạng, trong đó nước thải từ các khu dân cư, khu công nghiệp, đặc biệt là nước thải canteen, nhà hàng, quán ăn đóng vai trò quan trọng. Các hệ thống xử lý nước thải hiện tại chưa được thiết kế để loại bỏ hiệu quả vi nhựa, dẫn đến việc chúng tiếp tục phát tán ra môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng công nghệ màng chuyển động trong xử lý nước thải canteen và loại bỏ vi nhựa một cách hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Theo Carpenter và Smith (1972), vi nhựa được phát hiện lần đầu vào những năm 1970, cho thấy đây là vấn đề môi trường đã tồn tại từ lâu và cần được giải quyết.

1.1. Định Nghĩa và Nguồn Gốc Ô Nhiễm Vi Nhựa Hiện Nay

Vi nhựa là các hạt nhựa có kích thước nhỏ hơn 5mm, hình thành từ quá trình phân rã của các sản phẩm nhựa lớn hơn hoặc từ các nguồn trực tiếp như hạt vi nhựa trong mỹ phẩm. Theo Talvitie et al. (2017), kích thước là yếu tố quan trọng để xác định vi nhựa. Các nguồn gốc chính bao gồm rác thải nhựa không được xử lý đúng cách, nước thải công nghiệp, và các sản phẩm tiêu dùng hàng ngày. Sự tồn tại lâu dài của vi nhựa trong môi trường do tính ổn định hóa học của chúng là một vấn đề đáng lo ngại, gây ra những hệ lụy khó lường cho hệ sinh thái.

1.2. Tác Động Tiêu Cực của Vi Nhựa Đến Môi Trường và Sức Khỏe

Ô nhiễm vi nhựa gây ra những tác động tiêu cực nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người. Trong môi trường, vi nhựa có thể hấp thụ các chất ô nhiễm khác, trở thành nguồn lây nhiễm độc hại cho sinh vật biển. Động vật biển có thể ăn nhầm vi nhựa, dẫn đến tắc nghẽn tiêu hóa, suy dinh dưỡng và thậm chí tử vong. Vi nhựa cũng có thể xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây nguy cơ phơi nhiễm hóa chất độc hại cho con người. Theo Ma et al. (2019), việc hấp thụ vi nhựa trong chuỗi thức ăn là một trong những mối quan ngại lớn nhất về sức khỏe con người.

II. Thách Thức Xử Lý Nước Thải Canteen và Loại Bỏ Vi Nhựa

Nước thải canteen là nguồn gây ô nhiễm đáng kể, chứa nhiều chất hữu cơ, dầu mỡ, chất dinh dưỡng và đặc biệt là vi nhựa từ các sản phẩm nhựa sử dụng hàng ngày. Các hệ thống xử lý nước thải truyền thống thường không hiệu quả trong việc loại bỏ hoàn toàn vi nhựa, dẫn đến việc chúng tiếp tục phát tán ra môi trường. Việc kiểm soát và xử lý nước thải canteen một cách hiệu quả, đặc biệt là loại bỏ vi nhựa, là một thách thức lớn đặt ra cho các nhà quản lý môi trường và các nhà khoa học. Yêu cầu đặt ra là cần có những giải pháp công nghệ tiên tiến, hiệu quả và bền vững. Nghiên cứu về xử lý nước thải canteen và loại bỏ vi nhựa bằng màng chuyển động là một hướng đi tiềm năng.

2.1. Thành Phần và Đặc Tính Ô Nhiễm của Nước Thải Canteen

Nước thải canteen có thành phần phức tạp, bao gồm các chất hữu cơ từ thực phẩm thừa, dầu mỡ từ quá trình chế biến, chất tẩy rửa và vi nhựa từ các sản phẩm nhựa dùng một lần. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải canteen thường cao hơn so với nước thải sinh hoạt thông thường, gây khó khăn cho quá trình xử lý. Các thông số quan trọng cần quan tâm bao gồm BOD, COD, TSS, dầu mỡ và nồng độ vi nhựa. Việc phân tích kỹ lưỡng thành phần nước thải canteen là bước quan trọng để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp.

2.2. Hạn Chế của Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Canteen Hiện Tại

Các công nghệ xử lý nước thải truyền thống như bể lắng, bể lọc sinh học thường không hiệu quả trong việc loại bỏ vi nhựa do kích thước nhỏ của chúng. Một số công nghệ có thể loại bỏ được một phần vi nhựa, nhưng hiệu quả còn thấp và chi phí vận hành cao. Ngoài ra, việc sử dụng hóa chất trong quá trình xử lý có thể tạo ra các sản phẩm phụ độc hại, gây ô nhiễm thứ cấp. Vì vậy, cần có những giải pháp công nghệ mới, hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn để xử lý nước thải canteen và loại bỏ vi nhựa.

III. Giải Pháp Ứng Dụng Màng Chuyển Động Xử Lý Nước Thải Canteen

Công nghệ màng chuyển động (Reciprocating Membrane Bioreactor - rMBR) là một giải pháp tiềm năng trong xử lý nước thải canteen và loại bỏ vi nhựa. rMBR kết hợp quá trình xử lý sinh học với quá trình lọc qua màng, giúp loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ, chất dinh dưỡng và vi nhựa. Màng chuyển động tạo ra dòng chảy xáo trộn, giúp giảm thiểu hiện tượng tắc nghẽn màng và tăng hiệu quả xử lý. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của rMBR trong xử lý nước thải canteen và loại bỏ vi nhựa ở quy mô pilot.

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động của Công Nghệ Màng Chuyển Động rMBR

Công nghệ màng chuyển động (rMBR) hoạt động dựa trên nguyên lý kết hợp giữa quá trình xử lý sinh học và quá trình lọc qua màng. Nước thải được đưa vào bể sinh học, nơi các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ. Sau đó, nước thải được lọc qua màng, giữ lại các chất rắn lơ lửng, vi sinh vật và vi nhựa. Điểm đặc biệt của rMBR là màng được chuyển động qua lại, tạo ra dòng chảy xáo trộn, giúp giảm thiểu hiện tượng tắc nghẽn màng và tăng hiệu quả xử lý.

3.2. Ưu Điểm Vượt Trội của rMBR So với MBR Truyền Thống

So với công nghệ MBR truyền thống, rMBR có nhiều ưu điểm vượt trội. Màng chuyển động giúp giảm thiểu hiện tượng tắc nghẽn màng, kéo dài tuổi thọ màng và giảm chi phí vận hành. rMBR có khả năng loại bỏ chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) hiệu quả hơn so với MBR truyền thống. Ngoài ra, rMBR tiêu thụ ít năng lượng hơn so với MBR truyền thống do không cần sục khí mạnh để chống tắc nghẽn màng.

IV. Nghiên Cứu Pilot Hiệu Quả Xử Lý Nước Thải Canteen và Loại Bỏ Vi Nhựa

Nghiên cứu này tiến hành xử lý nước thải canteen bằng hệ thống rMBR quy mô pilot tại trường Đại học Bách Khoa TP.HCM. Nước thải được lấy trực tiếp từ khu canteen và được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào hệ thống rMBR. Kết quả nghiên cứu cho thấy rMBR có khả năng loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ (COD, BOD), chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) và vi nhựa trong nước thải canteen. Hiệu quả loại bỏ COD đạt trên 97%, hiệu quả loại bỏ nitơ đạt trên 80%. Nghiên cứu cũng đánh giá khả năng kiểm soát tắc nghẽn màng và tiêu thụ năng lượng của hệ thống rMBR.

4.1. Phương Pháp Nghiên Cứu Thiết Kế Thí Nghiệm và Phân Tích Mẫu

Nghiên cứu sử dụng hệ thống rMBR quy mô pilot với công suất 1 m3/ngày. Hệ thống được vận hành liên tục trong nhiều tháng để đánh giá hiệu quả xử lý và ổn định của hệ thống. Nước thải đầu vào và đầu ra được phân tích các thông số như COD, BOD, TSS, nitơ, photpho và nồng độ vi nhựa. Các phương pháp phân tích được sử dụng bao gồm phương pháp chuẩn độ, phương pháp quang phổ và phương pháp kính hiển vi.

4.2. Kết Quả Đáng Chú Ý Loại Bỏ Vi Nhựa và Tiết Kiệm Năng Lượng

Kết quả nghiên cứu cho thấy rMBR có khả năng loại bỏ vi nhựa hiệu quả, với hiệu suất loại bỏ đạt trên 99%. Hệ thống rMBR cũng tiêu thụ ít năng lượng hơn so với hệ thống MBR truyền thống, giúp giảm chi phí vận hành. Nghiên cứu cũng cho thấy việc điều chỉnh tần số chuyển động của màng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý và kiểm soát tắc nghẽn màng.

V. Thảo Luận Cơ Chế Loại Bỏ Vi Nhựa Bằng Màng Chuyển Động

Cơ chế loại bỏ vi nhựa bằng màng chuyển động (rMBR) chủ yếu dựa trên quá trình lọc cơ học. Màng với kích thước lỗ nhỏ hơn kích thước của vi nhựa sẽ giữ lại các hạt vi nhựa, ngăn không cho chúng thoát ra ngoài. Ngoài ra, các hạt vi nhựa có thể bị hấp phụ lên bề mặt màng hoặc bị vướng vào các lớp biofilm hình thành trên màng. Màng chuyển động giúp giảm thiểu hiện tượng tắc nghẽn màng, duy trì hiệu quả loại bỏ vi nhựa trong thời gian dài. Tuy nhiên, cần nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các yếu tố khác như loại vi nhựa, nồng độ vi nhựa, và tính chất nước thải đến hiệu quả loại bỏ vi nhựa.

5.1. Ảnh Hưởng của Biofilm Đến Quá Trình Loại Bỏ Vi Nhựa

Biofilm là lớp vi sinh vật hình thành trên bề mặt màng, có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình loại bỏ vi nhựa. Biofilm có thể hấp phụ các hạt vi nhựa, tạo thành các cụm lớn hơn, dễ dàng bị giữ lại bởi màng. Tuy nhiên, biofilm cũng có thể gây tắc nghẽn màng, làm giảm hiệu quả xử lý. Cần có các biện pháp kiểm soát biofilm để duy trì hiệu quả loại bỏ vi nhựa và kéo dài tuổi thọ màng.

5.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Loại Bỏ Vi Nhựa

Hiệu quả loại bỏ vi nhựa bằng màng chuyển động (rMBR) có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm kích thước và hình dạng của vi nhựa, loại vật liệu vi nhựa, nồng độ vi nhựa trong nước thải, pH, nhiệt độ và thành phần hóa học của nước thải. Cần nghiên cứu kỹ lưỡng các yếu tố này để tối ưu hóa quá trình loại bỏ vi nhựa.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Xử Lý Nước Thải Canteen Bền Vững

Nghiên cứu này đã chứng minh tính hiệu quả của công nghệ màng chuyển động (rMBR) trong xử lý nước thải canteen và loại bỏ vi nhựa. rMBR là một giải pháp tiềm năng để xử lý nước thải canteen một cách bền vững, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình xử lý, giảm chi phí vận hành và mở rộng ứng dụng của công nghệ rMBR. Cần có sự phối hợp giữa các nhà khoa học, nhà quản lý và doanh nghiệp để triển khai các giải pháp xử lý nước thải canteen hiệu quả, góp phần xây dựng một môi trường sống xanh, sạch, đẹp.

6.1. Triển Vọng Ứng Dụng rMBR trong Xử Lý Nước Thải Thực Tế

Công nghệ màng chuyển động (rMBR) có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải ở nhiều quy mô khác nhau, từ quy mô hộ gia đình đến quy mô khu công nghiệp. rMBR đặc biệt phù hợp với các khu vực có diện tích đất hạn chế, nơi cần có các giải pháp xử lý nước thải hiệu quả và tiết kiệm diện tích. Việc triển khai rMBR trong thực tế cần được thực hiện theo từng bước, từ thí điểm đến nhân rộng, đảm bảo tính khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật.

6.2. Nghiên Cứu Tiếp Theo Tối Ưu Hóa Quy Trình và Giảm Chi Phí

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải bằng màng chuyển động (rMBR), giảm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ màng. Các hướng nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các vật liệu màng mới, cải tiến thiết kế hệ thống, và áp dụng các phương pháp kiểm soát tắc nghẽn màng hiệu quả hơn. Ngoài ra, cần nghiên cứu về khả năng tái sử dụng nước thải sau khi xử lý để tiết kiệm tài nguyên nước.

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh gia tăng nhanh chóng của ô nhiễm nhựa và vi nhựa trên toàn cầu, việc xử lý nước thải chứa các hạt vi nhựa trở thành một thách thức lớn đối với ngành kỹ thuật môi trường. Theo ước tính, sản lượng nhựa toàn cầu đã tăng từ 1,5 triệu tấn năm 1950 lên đến 359 triệu tấn năm 2018, với dự báo đạt 500 triệu tấn vào năm 2025. Vi nhựa, với kích thước nhỏ hơn 5 mm, có khả năng tồn tại hàng nghìn năm trong môi trường do tính ổn định hóa học cao, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Nước thải sinh hoạt, đặc biệt từ các khu vực như căng tin, là nguồn phát thải vi nhựa đáng kể do các hệ thống xử lý truyền thống chưa được thiết kế để loại bỏ triệt để các hạt này.

Luận văn này tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng chuyển động quy mô pilot (reciprocating membrane bioreactor - rMBR) trong xử lý nước thải căng tin, đồng thời đánh giá khả năng loại bỏ vi nhựa kết hợp với kiểm soát bẩn màng. Mục tiêu cụ thể bao gồm: so sánh hiệu quả xử lý chất hữu cơ và dinh dưỡng giữa hệ thống rMBR và MBR truyền thống; đánh giá khả năng kiểm soát bẩn màng và tiêu thụ năng lượng; nghiên cứu sự chuyển hóa vi nhựa trong hệ thống. Nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa, TP. Hồ Chí Minh, trong giai đoạn từ tháng 9/2020 đến tháng 12/2021, sử dụng nước thải thực tế từ căng tin và nước thải tổng hợp trong phòng thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả xử lý nước thải có chứa vi nhựa, giảm tiêu thụ năng lượng và mở rộng ứng dụng công nghệ màng trong môi trường đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: công nghệ màng sinh học (Membrane Bioreactor - MBR) và cơ chế bẩn màng trong quá trình xử lý nước thải. MBR là sự kết hợp giữa quá trình sinh học và lọc màng, giúp loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng và vi nhựa. Tuy nhiên, bẩn màng là vấn đề lớn ảnh hưởng đến hiệu suất và chi phí vận hành. Công nghệ rMBR được phát triển nhằm giảm bẩn màng bằng cách thay thế khí sục bằng chuyển động qua lại của màng, tạo lực quán tính và lực cắt để loại bỏ lớp bẩn trên bề mặt màng.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Bẩn màng (Membrane fouling): sự tích tụ các chất hữu cơ, vi sinh vật và hạt rắn trên hoặc trong màng, làm giảm lưu lượng thấm và tăng áp lực xuyên màng (TMP).
• Hiệu quả xử lý COD, TKN, TP: các chỉ số đánh giá khả năng loại bỏ chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải.
• Năng lượng tiêu thụ đặc trưng (SED): lượng điện năng tiêu thụ trên một mét khối nước thải xử lý, phản ánh hiệu quả năng lượng của hệ thống.
• Vi nhựa (Microplastics): hạt nhựa kích thước nhỏ hơn 5 mm, có thể tồn tại lâu dài và gây hại sinh thái.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được chia thành hai nội dung chính với hai hệ thống thí nghiệm khác nhau:

1. Nội dung 1:

   • Hệ thống rMBR quy mô pilot (1 m³/ngày) đặt tại căng tin Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh.
   • Nước thải thực tế được lấy trực tiếp từ hệ thống thoát nước căng tin, đã qua xử lý sơ bộ.
   • Bùn hoạt tính lấy từ nhà máy xử lý nước thải Coopmart Ly Thuong Kiet.
   • So sánh hiệu quả xử lý và kiểm soát bẩn màng giữa rMBR (tần số chuyển động 0,3 và 0,46 Hz) và MBR truyền thống (khí sục).
   • Đo đạc các chỉ số COD, TKN, NH4+-N, NO3--N, TP, TMP, pH, DO, MLSS, MLVSS.
   • Thời gian nghiên cứu: 8 tháng liên tục.

2. Nội dung 2:

   • Hệ thống AO-MBR quy mô phòng thí nghiệm (18 L/ngày) tại Phòng thí nghiệm Công nghệ xử lý nước thải tiên tiến.
   • Sử dụng nước thải tổng hợp với thành phần COD 600 mg/L, NH4+-N 60 mg/L, TP 4 mg/L.
   • Thêm vi nhựa dạng mảnh kích thước 0,6 mm với nồng độ ban đầu 1.000 hạt/L để theo dõi sự chuyển hóa và loại bỏ.
   • Đánh giá hiệu quả xử lý ô nhiễm và vi nhựa, kiểm soát bẩn màng qua các chỉ số tương tự nội dung 1.
   • Thời gian nghiên cứu: 6 tháng.

Phân tích dữ liệu sử dụng mô hình điện trở nối tiếp để đánh giá các thành phần bẩn màng (Rt, Rm, Rf, Rc). Các phương pháp phân tích hóa lý theo tiêu chuẩn SMEWW, đo đạc protein và polysaccharides để đánh giá EPS. Vi nhựa được phân tích bằng phương pháp lọc, xử lý hóa học và quan sát kính hiển vi điện tử quét (SEM). Cỡ mẫu được lựa chọn dựa trên tính đại diện và khả năng vận hành hệ thống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ và dinh dưỡng:

   • Hệ thống rMBR đạt hiệu quả loại bỏ COD trung bình 97%, tương đương với MBR truyền thống.
   • Hiệu quả loại bỏ TKN của rMBR vượt 80%, cao hơn MBR truyền thống (76%).
   • Loại bỏ NH4+-N và TP cũng đạt trên 85%, đảm bảo tiêu chuẩn xả thải.

2. Kiểm soát bẩn màng và tiêu thụ năng lượng:

   • Tốc độ tăng TMP trong rMBR với tần số 0,3 Hz chậm hơn đáng kể so với MBR truyền thống, cho thấy bẩn màng được kiểm soát tốt hơn.
   • Năng lượng tiêu thụ đặc trưng (SED) của rMBR thấp hơn MBR truyền thống gần 4 kWh/m³, tương đương giảm hơn 10% tổng năng lượng hệ thống.
   • Việc thay thế khí sục bằng chuyển động qua lại giúp giảm đáng kể chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ màng.

3. Loại bỏ và chuyển hóa vi nhựa:

   • Toàn bộ vi nhựa được giữ lại trên màng, không phát hiện vi nhựa trong nước thải sau xử lý.
   • Quan sát SEM cho thấy vi nhựa hình thành lớp biofilm, trở thành giá thể treo trong bể sinh học, góp phần chuyển hóa vi nhựa.
   • Vi nhựa không bị phân hủy hoàn toàn nhưng được giữ lại và hạn chế phát tán ra môi trường.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy rMBR không chỉ duy trì hiệu quả xử lý ô nhiễm tương đương MBR truyền thống mà còn cải thiện đáng kể khả năng kiểm soát bẩn màng và tiết kiệm năng lượng. Nguyên nhân chính là do cơ chế làm sạch màng bằng chuyển động qua lại tạo lực quán tính và lực cắt hiệu quả hơn khí sục trong việc loại bỏ lớp bẩn. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ưu điểm của rMBR trong giảm bẩn màng và tiêu thụ năng lượng.

Việc giữ lại hoàn toàn vi nhựa trên màng và sự hình thành biofilm trên bề mặt vi nhựa cho thấy tiềm năng ứng dụng của hệ thống trong xử lý vi nhựa, một vấn đề môi trường mới nổi. So với các công nghệ xử lý truyền thống, rMBR cung cấp giải pháp hiệu quả hơn trong việc ngăn chặn vi nhựa phát tán ra môi trường. Biểu đồ TMP theo thời gian và biểu đồ so sánh SED giữa hai hệ thống minh họa rõ ràng sự khác biệt về hiệu quả kiểm soát bẩn và tiêu thụ năng lượng.

Tuy nhiên, việc chuyển hóa vi nhựa vẫn còn hạn chế, cần nghiên cứu thêm về các phương pháp kết hợp sinh học hoặc hóa học để phân hủy vi nhựa hiệu quả hơn trong tương lai.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai rộng rãi công nghệ rMBR trong xử lý nước thải sinh hoạt có chứa vi nhựa:

   • Mục tiêu giảm tiêu thụ năng lượng ít nhất 10% so với MBR truyền thống.
   • Thời gian áp dụng: 1-2 năm.
   • Chủ thể thực hiện: các nhà máy xử lý nước thải đô thị, khu công nghiệp.

2. Nâng cao công tác kiểm soát và bảo trì màng bằng chuyển động qua lại:

   • Định kỳ kiểm tra TMP và điều chỉnh tần số chuyển động để tối ưu hiệu quả kiểm soát bẩn.
   • Thời gian thực hiện: hàng tháng.
   • Chủ thể: kỹ thuật viên vận hành hệ thống.

3. Phát triển nghiên cứu kết hợp xử lý sinh học và vật lý để phân hủy vi nhựa:

   • Tập trung vào việc tăng cường chuyển hóa vi nhựa trong biofilm.
   • Thời gian nghiên cứu: 3-5 năm.
   • Chủ thể: các viện nghiên cứu, trường đại học.

4. Tăng cường giám sát và đánh giá vi nhựa trong nước thải và môi trường:

   • Xây dựng hệ thống quan trắc vi nhựa định kỳ tại các điểm xả thải.
   • Thời gian thực hiện: liên tục.
   • Chủ thể: cơ quan quản lý môi trường, các tổ chức nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và kỹ sư vận hành nhà máy xử lý nước thải:

   • Lợi ích: áp dụng công nghệ rMBR để nâng cao hiệu quả xử lý và tiết kiệm năng lượng.
   • Use case: cải tạo hệ thống xử lý nước thải căng tin, khu dân cư.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật môi trường:

   • Lợi ích: tham khảo phương pháp nghiên cứu, dữ liệu thực nghiệm về xử lý vi nhựa và bẩn màng.
   • Use case: phát triển đề tài nghiên cứu, luận văn thạc sĩ, tiến sĩ.

3. Cơ quan quản lý môi trường và chính sách:

   • Lợi ích: xây dựng chính sách quản lý vi nhựa và khuyến khích áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến.
   • Use case: ban hành quy chuẩn, hướng dẫn kỹ thuật xử lý nước thải.

4. Doanh nghiệp sản xuất và cung cấp thiết bị xử lý nước thải:

   • Lợi ích: phát triển sản phẩm màng và hệ thống rMBR phù hợp với nhu cầu thị trường.
   • Use case: thiết kế, sản xuất và thương mại hóa công nghệ màng chuyển động.

Câu hỏi thường gặp

1. Công nghệ rMBR khác gì so với MBR truyền thống?
   rMBR sử dụng chuyển động qua lại của màng để kiểm soát bẩn thay vì khí sục như MBR truyền thống, giúp giảm tiêu thụ năng lượng và hạn chế bẩn màng hiệu quả hơn.

2. Hiệu quả loại bỏ vi nhựa của hệ thống rMBR đạt bao nhiêu?
   Nghiên cứu cho thấy vi nhựa được giữ lại hoàn toàn trên màng, với hiệu quả loại bỏ gần 100%, ngăn chặn vi nhựa phát tán ra môi trường.

3. Việc chuyển động màng có ảnh hưởng đến tuổi thọ màng không?
   Chuyển động qua lại với tần số thấp và biên độ cố định giúp giảm bẩn màng mà không gây hư hại cơ học đáng kể, từ đó có thể kéo dài tuổi thọ màng.

4. Năng lượng tiêu thụ của rMBR so với MBR truyền thống như thế nào?
   rMBR tiêu thụ năng lượng thấp hơn khoảng 10% so với MBR truyền thống do không cần khí sục liên tục để kiểm soát bẩn màng.

5. Có thể áp dụng công nghệ này cho các loại nước thải khác không?
   Có, rMBR có thể được điều chỉnh để xử lý nhiều loại nước thải khác nhau như nước thải sinh hoạt, công nghiệp nhẹ, với hiệu quả xử lý cao và tiết kiệm năng lượng.

Kết luận

• Công nghệ rMBR thể hiện hiệu quả xử lý COD đạt 97% và loại bỏ TKN trên 80%, vượt trội so với MBR truyền thống.
• Kiểm soát bẩn màng bằng chuyển động qua lại giúp giảm tốc độ tăng TMP và tiết kiệm năng lượng hơn 10%.
• Vi nhựa được giữ lại hoàn toàn trên màng, đồng thời hình thành biofilm trên bề mặt vi nhựa, góp phần hạn chế phát tán.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển công nghệ xử lý nước thải tiết kiệm năng lượng và hiệu quả trong loại bỏ vi nhựa.
• Đề xuất triển khai ứng dụng rMBR rộng rãi, đồng thời tiếp tục nghiên cứu nâng cao khả năng phân hủy vi nhựa trong hệ thống.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các nhà máy xử lý nước thải áp dụng công nghệ rMBR và các nhà nghiên cứu phát triển giải pháp kết hợp xử lý vi nhựa hiệu quả hơn.