Hiện tượng nghẹt màng trong bể MBR (Membrane Bioreactor) và biện pháp khắc phục

g 
polysaccarit trong bể phản ứng và tăng 
hiện tượng nghẹt màng. 
2.3.5. Tính chất màng 
Tính chất màng bao gồm tính chất bề 
mặt, vật liệu và kích thước lỗ của màng. 
Màng kị nước bền với nhiệt độ và hóa chất 
nhưng dễ bị nghẹt hơn so với màng ưa 
nước. Do đó người ta thường hiệu chỉnh bề 
mặt màng kị nước bằng cách phủ lên bề 
mặt các polymer ưa nước để giảm nguy cơ 
nghẹt màng và tăng tốc độ dòng thấm. 
Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước lỗ 
của màng đến hiệu quả lọc và nguy cơ 
nghẹt màng, He và cộng sự (2005) đã kết 
luận rằng kích thước lỗ của màng ít ảnh 
hưởng đến hiệu quả xử lý của quá trình 
MBR. Theo Jeison và các cộng sự (2007) 
thì kích thước lỗ của màng dùng trong xử 
lý nước thải là 0,02 – 0,5µm. 
3. Biện pháp khắc phục hiện tượng 
nghẹt màng 
3.1. Kiểm soát nghẹt màng do bông bùn 
3.1.1. Biện pháp vật lý 
Biện pháp vật lý thường được sử dụng 
để loại bỏ bông bùn bám trên bề mặt màng 
bằng cách rửa ngược, sục khí, sử dụng 
sóng siêu âm hay rung động... (Lin, 2010). 
Những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng 
giải pháp mới được sử dụng để kiểm soát 
nghẹt màng là dựa vào sự rung động bằng 
từ. Quá trình rung động được vận hành 
gián đoạn (2 phút bậc, 2 phút tắt) có thể 
làm giảm tốc độ nghẹt màng với lưu lượng 
dòng thấm cao (14–26 L/m2.h) và tiêu thụ 
năng lượng (2,03 kWh/m3) thấp hơn so với 
bể MBR thông thường (6,06 kWh/m3) 
(Bilad, 2012). 
3.1.2. Biện pháp hóa học 
Biện pháp hóa học thường được sử 
dụng để kiểm soát sự phát triển và bám 
dính của màng vi sinh trên bề mặt màng 
(Xiong, 2010). Các nghiên cứu gần đây cho 
rằng sự có mặt của các phân tử ngoại bào 
đóng vai trò chính trong việc hình thành 
màng vi sinh trong nước thải. Ví dụ N-acyl 
homoserine lactone (AHL) hiện diện trong 
bể MBR sẽ tiết ra EPS gây nghẹt màng. Do 
đó, việc thêm acylaza vào bể MBR để giảm 
hoạt tính của AHL là một giải pháp có khả 
năng giảm nghẹt màng (Yeon, 2009). Xu và 
Liu cũng sử dụng 2,4-dinitrophenol (DNP) 
để giảm hiện tượng nghẹt màng vì DNP có 
thể phá vỡ sự trao đổi chất của vi sinh vật 
và tăng cường quá trình tách màng vi sinh 
ra khỏi màng lọc (Xu và Liu, 2011). 
3.2. Kiểm soát nghẹt màng do các 
sản phẩm của vi khuẩn trong dung dịch 
(SMP) 
Để kiểm soát hiện tượng nghẹt màng 
gây ra do các thành phần SMP, biện pháp 
hiệu quả và quan trọng nhất là giảm nồng 
độ của chúng trong bể MBR. Tối ưu hóa 
điều kiện vận hành như kiểm soát hàm 
HIỆN TƯỢNG NGHẸT MÀNG TRONG BỂ MBR (MEMBRANE BIOREACTOR) VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 
64 
lượng oxy hòa tan và thời gian lưu bùn 
(SRT - sludge retention time) đồng thời vận 
hành ổn định quá trình được coi là giải pháp 
để kiểm soát hiện tượng nghẹt màng này. 
Ngoài ra, các biện pháp làm giảm sự 
tương tác giữa các thành phần trong dung 
dịch với màng sẽ giảm nguy cơ nghẹt 
màng. Việc thêm các vật liệu hấp phụ (như 
than hoạt tính, zeolite) hoặc các chất keo 
tụ, đông tụ (như polyamide, polyaluminum 
chloride, diatomite) vào bể MBR để hấp 
phụ hoặc kết tủa các cơ chất trong dung 
dịch là giải pháp hiệu quả để kiểm soát 
hiện tượng nghẹt màng được gây nên do 
các thành phần SMP. Việc thêm diatomite 
(50 mg/L) vào bể MBR có thể nâng cao 
hiệu quả của quá trình (tốc độ nghẹt màng 
giảm từ 0,47kPa/ngày xuống còn 0,11 
kPa/ngày) nhờ vào việc giảm các chất keo 
mịn và các chất hòa tan trong bể phản ứng. 
Johir và cộng sự cho rằng cacbon hoạt tính 
dạng hạt có thể xử lý hiệu quả các chất hữu 
cơ như amino axit, biopolymer, các hợp 
chất axit humic, axit fulvic do đó giảm trở 
lực tổng từ 51.1011m−1 xuống 20. 1011m−1 
(Johir, 2011). Koseoglu và cộng sự so sánh 
hiệu quả của các chất phụ gia tích điện 
dương và cho thấy rằng hiệu quả xử lý 
SMP lên đến 72% bởi biopolymer cation 
(Koseoglu, 2012). Teychene đã sử dụng 
các hạt nano trơ (polystyrene latex, 
melamine) để thay đổi hình thái của lớp 
bánh bám trên bề mặt màng (chẳng hạn 
như từ lớp bánh nén chặt có lỗ rỗng nhỏ 
thành lớp bánh ít nén có lỗ rỗng lớn hơn) 
để gia tăng khả năng lọc của màng 
(Teychene, 2011). Bên cạnh các giải pháp 
được đưa ra thì việc lựa chọn loại màng 
thích hợp cũng làm tăng hiệu quả và tính 
ổn định của màng. 
4. Kết luận 
Từ khi quá trình MBR được thương 
mại hóa (1960), cơ chế gây nghẹt màng và 
biện pháp kiểm soát nghẹt màng vẫn đang 
được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. 
Nhiều biện pháp giảm nghẹt màng được 
đưa ra từ tối ưu hóa quá trình vận hành đến 
điều chỉnh hoạt động của vi khuẩn. Việc 
xác định thành phần chính gây nghẹt màng 
là cơ sở để xác định biện pháp kiểm soát 
nghẹt màng hiệu quả. Mặt dù có nhiều nổ 
lực để kiểm soát hiện tượng nghẹt màng 
trong bể MBR tuy nhiên các giải pháp cụ 
thể và thích hợp trong trường hợp thực tế 
cũng như tính khả thi về kinh tế vẫn chưa 
rõ ràng do sự phức tạp của quá trình MBR. 
Trong tương lai cần có thêm các nghiên 
cứu về chức năng của các loài vi khuẩn 
liên quan đến nghẹt màng, các thành phần 
chính gây nghẹt màng cũng như tính khả 
thi của các biện pháp giảm nghẹt màng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Bae, T.H.; Tak, T.M., (2005), “Interpretation 
of fouling characteristics of ultrafiltration 
membranes during the filtration of 
membranebioreactror mixed liquor”, J. Membr. 
Sci., 264, 151–160. 
2. Bilad, M.R.; Mezohegyi, G.; Declerck, P.; 
Vankelecom, I.F., (2012), “Novel magnetically 
induced membrane vibration (MMV) for 
fouling control in membrane bioreactors”, 
Water Res, 46, 63–72. 
3. Chang, I.S.; Kim, S.N., (2005), “Water 
treatment using membrane filtration - Effect of 
biosolids concentration on cake resistance”, 
Process Biochem, 40, 1307–1314. 
4. Choo, K.-H.; Kang, I.-J.; Yoon, S.-H.; Park, H.; 
Kim, J.-H.; Adiya, S.; Lee, C.-H., (2000), 
“Approaches to membrane fouling control in 
anaerobic membrane bioreactors”, Water Science 
& Technology, Vol. 41, No. 10/11, p.363. 
5. Defrance, L.; Jaffrin, M.Y.; Gupta, B.; Paullier, 
P.; Geaugery, V., (2000), “Contribution of 
various constituents of activated sludge to 
membrane bioreactor fouling”, Bioresour. 
Technol., 73, 105–112. 
6. Gao, D.-W.; Fu, Y.; Tao, Y.; Li, X.-X.; Xing, 
M.; Gao, X.-H.; Ren, N.-Q., (2011), “Linking 
TRƯƠNG THỊ BÍCH HỒNG 
65 
microbial community structure to membrane 
biofouling associated with varying dissovled 
oxygen concentrations”, Bioresour. Technol., 
102, 5626–5633. 
7. He, Y.; Xu, P.; Li, C.; Zhang, B., (2005), 
“High-concentration food waste treatment by 
an anaerobic membrane bioreactor”, Water 
Res, 39, 4110–4118. 
8. Jeison, D.; Van Lier, J.B., (2007), 
“Thermophilic treatment of acidified and 
partially acidified wastewater using an 
anaerobic submerged MBR: factors governing 
long term operational flux”, Water Res, 41, 
3868–3879. 
9. Jin, Y.L.; Lee, W.N.; Lee, C.H.; Chang, I.S.; 
Huang, X.; Swaminathan, T., (2006), “Effect of 
DO concentration on biofilm structure and 
membrane filterability in submerged membrane 
bioreactor”, Water Res., 40, 2829–2836. 
10. Johir, M.A.H.; Aryal, R.; Vigneswaran, S.; 
Kandasamy, J.; Grasmick, A., (2011), 
“Influence of supporting media in suspension 
on membrane fouling reduction in submerges 
membrane bioreactor (SMBR)”, J. Membr. 
Sci., 374, 121–128. 
11. Koseoglu, H.; Yigit, N.O.; Civelekoglu, G.; 
Harman, B.I.; Kitis, M., (2012), “Effects of 
chemical additives on filtration and rheological 
characteristics of MBR sludge”, Bioresour. 
Technol., 117, 48–54. 
12. Lin, J.C.T.; Lee, D.J.; Huang, C., (2010), 
“Membranefouling mitigation: Membrane 
cleaning”, Sep. Sci. Technol., 45, 858–872. 
13. Miyoshi, T.; Tsuyuhara, T.; Ogyu, R.; Kimura, 
K.; Watanabe, Y., (2009), “Seasonal variation 
in membrane fouling in membrane bioreactors 
(MBRs) treating municipal wastewater”, Water 
Res., 43, 5109–5118. 
14. Saddoud, A.; Ellouze, M.; Dhouib, A.; Sayadi, 
S., (2006), “A Comparative Study on the 
Anaerobic Membrane Bioreactor Performance 
During the Treatment of Domestic 
Wastewaters of Various Origins”, 
Environmental Technology, 27(9): p. 991-999. 
15. Teychene, B.; Guigui, C.; Cabassud, C., 
(2011), “Engineering of an MBR supernatant 
fouling layer by fine particles addition: A 
possible way to control cake compressibility”, 
Water Res., 45, 2060–2072. 
16. Ueda, T.; Hata, K.; Kikuoka, Y.; Seino, O., 
(1997), “Effects of aeration on suction pressure 
in a submerged membrane bioreactor”, 
Wat.Res., Vol. 31, No. 3, pp.489-494. 
17. Wu, B.; Yi, S.; Fane, A.G., (2011), “Microbial 
community developments and biomass 
characteristics in membrane bioreactors under 
different organic loadings”, Bioresour. 
Technol., 102, 6808–6814. 
18. Wu, B.; Yi, S.; Fane, A.G., (2011), “Microbial 
behaviors involved in cake fouling in 
membrane bioreactors under different solids 
retention times”, Bioresour. Technol., 102, 
2511–2516. 
19. Xiong, Y.; Liu, Y., (2010), “Biological control 
of microbial attachment: A promising 
alternative for mitigating membrane 
biofouling”, Appl. Microbiol. Biotechnol., 86, 
825–837. 
20. Xu, H.; Liu, Y., (2011), “Control and cleaning 
of membrane biofouling by energy uncoupling 
and cellular communication”, Environ. Sci. 
Technol., 45, 595–601. 
21. Yamamoto, K.; Hiasa, M.; Mahmood, T.; 
Matsuo, T., (1989), “Direct Solid-liquid 
Separation Using Hollow Fiber Membrane in 
An Activated Sludge Aeration Tank”, Wat. Sci. 
Tech., Vol. 21, Brighton, pp. 43-54. 
22. Yeon, K.M.; Cheong, W.S.; Oh, H.S.; Lee, 
W.N.; Hwang, B.K.; Lee, C.H.; Beyenal, H.; 
Lewandowski, Z., (2009), “Quorum sensing: A 
new biofouling control paradigm in a membrane 
bioreactor for advanced wastewater treatment, 
Environ”, Sci. Technol., 43, 380–385. 
23. Zhang, J.; Zhou, J.; Liu, Y.; Fane, A.G., 
(2010), “A comparison of membrane fouling 
under constant and variable organic loadings 
in submerge membrane bioreactors”, Water 
Res., 44, 5407–5413. 
Ngày nhận bài: 26/5/2015 Biên tập xong: 15/9/2015 Duyệt đăng: 20/9/2015