Ảnh hưởng của các thông số vận hành hệ thống MBR lên hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 
 43 
Ảnh hưởng của các thông số vận hành hệ thống MBR 
lên hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt 
Nguyễn Minh Kỳ 1,*, Nguyễn Hoàng Lâm2 
1Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, P. Linh Trung, Q. Thủ Đức, TP.HCM, Việt Nam 
2Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng, 54 Nguyễn Lương Bằng, Đà Nẵng, Việt Nam 
Nhận ngày 09 tháng 02 năm 2017 
Chỉnh sửa ngày 01 tháng 03 năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 15 tháng 03 năm 2017 
Tóm tắt. Bài báo trình bày kết quả ảnh hưởng của các thông số HRT, MLSS, DO lên hiệu quả xử 
lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt của hệ thống MBR. Bể phản ứng được thiết kế với 
dung tích hữu ích 36 lít (kích thước L.W.H = 24*20*75cm) và module màng nhúng chìm có kích 
thước lỗ lọc 0,4µm. Mô hình thí nghiệm được vận hành trong thời gian 4 tháng với các tải trọng 
hữu cơ (OLR) từ 1,7 đến 6,8 kgCOD/m3.ngày. Thời gian lưu (HRT) là thông số quan trọng trong 
quá trình vận hành hệ thống MBR. Ở các ngưỡng giá trị MLSS khác nhau, hiệu quả loại bỏ chất ô 
nhiễm cũng khá tương đồng. Nồng độ oxy hòa tan DO có vai trò quan trọng cung cấp dưỡng khí 
để vi sinh vật oxy hóa cơ chất. Ngoài ra, nghiên cứu còn cho thấy mối liên hệ tương quan giữa các 
thông số ô nhiễm sau xử lý với các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình vận hành hệ thống. Phần lớn 
hệ số tương quan thể hiện ở mức độ khá chặt và có ý nghĩa thống kê (p<0,05). 
Từ khóa: Ảnh hưởng, MLSS, HRT, MBR, nước thải, hiệu quả. 
1. Đặt vấn đề 
Công nghệ màng lọc sinh học MBR 
(Membrane Bioreactor) là sự kết hợp quá trình 
bùn hoạt tính sinh học và màng lọc [1]. Với 
việc sử dụng màng lọc có kích thước lỗ màng 
dao động từ 0,01-0,4μm nên vi sinh vật, chất ô 
nhiễm, bùn bị giữ lại tại bề mặt màng. Mô hình 
thí nghiệm MBR là sự kết hợp giữa hai quá 
trình cơ bản: Phân hủy sinh học chất hữu cơ và 
kỹ thuật tách sinh khối vi sinh bằng màng. Nhờ 
nồng độ sinh khối cao nên gia tăng hiệu quả xử 
lý nước thải so với phương pháp truyền thống. 
Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm thường đạt mức 
_______ 
 Tác giả liên hệ. ĐT: 84-916121204. 
 E-mail: nmky@hcmuaf.edu.vn 
cao đối với các thông số ô nhiễm như BOD5, 
COD, TSS, TN, TP [2-4]. Nhìn chung, công 
nghệ màng MBR thích hợp xử lý nước thải 
công nghiệp và sinh hoạt (Roest, et al. 2002) 
[5, 6]. Đây là một trong những phương pháp hiện 
đại, đã được áp dụng xử lý thành công nhiều loại 
đối tượng khác nhau từ nước thải sinh hoạt cho tới 
các loại nước thải công nghiệp khó xử lý. MBR là 
công nghệ thích hợp cho mục đích kiểm soát ô 
nhiễm và bảo vệ môi trường. 
Trong bể phản ứng MBR, các thông số vận 
hành như thời gian lưu thủy lực HRT, thời gian 
lưu bùn SRT, nồng độ sinh khối MLSS, nồng 
độ oxy hòa tan DO có vai trò rất quan trọng để 
duy trì hoạt động của hệ thống. Việc cung cấp 
oxy hoà tan nhằm đảm bảo hoạt động sống của 
vi sinh vật trong việc sử dụng cơ chất, thúc đẩy 
 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 
44 
 Bảng 1. Kết quả chất lượng nước thải sinh hoạt và giới hạn tiếp nhận 
Kết quả 
TT Chỉ tiêu Đơn vị 
Trung bình Độ lệch chuẩn 
QCVN 14:2008/BTNMT 
(Cột A) 
1 pH - 7,6 0,4 5-9 
2 DO mg/l 1,1 0,13 ≥2a 
3 BOD5 mg/l 312 14,5 30 
4 COD mg/l 630 27,8 75b 
5 TSS mg/l 270,4 98,3 50 
6 TN mg/l 33 4,7 20b 
7 TP mg/l 21 3,2 4b 
8 Coliforms MPN/100 ml 2,1.106 102 3000 
Chú thích: QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt 
 aQCVN 39:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dùng cho tưới tiêu 
bQCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (cột A)2.2. Mô hình thí nghiệm 
các quá trình hóa sinh và giảm thiểu các chất ô 
nhiễm. Nồng độ MLSS có vai trò quan trọng 
trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ 
(Xing et al., 2000) [7]. Thời gian lưu thủy lực 
HRT quyết định tải trọng và dung tích của bể 
phản ứng. Nhìn chung, các thông số vận hành 
trong bể phản ứng MBR có tầm quan trọng duy 
trì hoạt động hiệu quả xử lý nước thải nên có 
nhiều công trình nghiên cứu đã được thực hiện 
[8, 9, 10]. Mục đích của nghiên cứu nhằm khảo 
sát và đánh giá ảnh hưởng của các thông số vận 
hành lên hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt 
bằng công nghệ màng lọc MBR. 
2. Phương pháp nghiên cứu 
2.1. Vật liệu mô hình nghiên cứu 
Màng MBR sử dụng là màng sợi rỗng và có 
kích thước lỗ lọc 0,4μm (nhãn hiệu Mitsubishi, 
Japan). Nước thải nghiên cứu được lấy từ một 
số khu dân cư ở TP. Hồ Chí Minh. Thành phần 
và hàm lượng các chất ô nhiễm được thể hiện 
chi tiết ở Bảng 1. 
2.2. Mô hình thí nghiệm 
Bể phản ứng được thiết kế với dung tích 
hữu ích 36 lít (kích thước L.W.H = 
24*20*75cm) và module màng nhúng chìm có 
diện tích bề mặt 0,9 m2. Thời gian lưu bùn SRT 
được kiểm soát theo chế độ 25 ngày. Chu kỳ 
hoạt động và nghỉ của màng lọc với thời gian 
10:1 phút. Để duy trì DO ≥ 2,0 mg/l trong quá 
trình vận hành, nghiên cứu sử dụng thiết bị cấp 
khí có lưu lượng 1,7 m3/h. Hiệu suất lọc qua 
màng tương đương 15-20 l/(m2.h). Không khí 
được cung cấp để vi sinh vật phân hủy chất hữu 
cơ, thúc đẩy quá trình nitrate hóa và giảm tắc 
nghẽn màng. Nồng độ MLSS ban đầu trong bể 
phản ứng duy trì tương đương 10.000 mg/l. 
Hình 1. Sơ đồ mô hình thí nghiệm. 
 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 45 
Bảng 2. Điều kiện vận hành bể phản ứng MBR 
OLR 
Thông số Đơn vị 
OLR1 OLR2 OLR3 OLR4 
Q lít/giờ 4 8 12 16 
SRT ngày 25 25 25 25 
F/M ngày-1 0,006±0,0009 0,013±0,0017 0,018±0,0045 0,027±0,0058 
OLR kgCOD/m3.ngày 1,7 3,4 5,1 6,8 
HRT giờ 9,0 4,5 3,0 2,25 
MLSS mg/l 10431,1±1114,5 11092,5±1886,9 11403,5±2501,9 10773,4±2756,8 
pH - 7,4±0,5 8,0±0,2 7,2±0,4 7,5±0,4 
DO mg/l 6,1±0,4 5,2±0,3 4,1±0,2 3,9±0,1 
Nhiệt độ 0C 32,0±1,6 34,9±2,1 37,0±1,9 40,6±1,2 
Nghiên cứu điều chỉnh pH dao động trong 
khoảng 6,5-8,0 và vận hành trong thời gian 121 
ngày với chế độ HRT, MLSS, DO khác nhau 
(Bảng 2) để khảo sát, đánh giá ảnh hưởng lên 
hiệu quả xử lý BOD5, COD, TSS, N, P. Trong 
quá trình vận hành chỉ rửa súc màng bằng nước 
máy, sục khí bề mặt và không bổ sung dinh 
dưỡng. Thí nghiệm với dòng nước thải: 4, 8, 12, 
16 lít/giờ. Tương ứng HRT lần lượt 9,0; 4,5; 3,0 
và 2,25 giờ. Giá trị OLR dao động trong 
khoảng 1,7 đến 6,8 kgCOD/m3.ngày. 
2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 
Phương pháp phân tích các thông số chất 
lượng nước theo phương pháp chuẩn APHA, 
2005 [11]. Tần suất đo đạc các chỉ tiêu chất 
lượng nước được thực hiện 3 lần/tuần. Các giá 
trị pH, nhiệt độ, DO được đo bằng thiết bị đo 
nhanh WTW 340i (Đức). Xác định chỉ tiêu 
BOD5 bằng phương pháp ủ trong tủ cấy ở điều 
kiện 200C và 5 ngày (Tủ ủ BOD Aqualytic, 
Đức). Nồng độ COD, TN, TP đo bằng máy 
quang phổ UV-VIS. Chỉ số TSS, MLSS, 
MLVSS được xác định theo phương pháp trọng 
lượng TCVN 6625:2000 (lọc bằng giấy lọc có 
kích thước 0,45µm rồi sấy khô đến khối lượng 
không đổi ở các nhiệt độ 105 và 5500C). 
Các số liệu nghiên cứu được thống kê và xử 
lý bằng các phần mềm Microsoft Excel 2010, 
SPSS 13.0 for Windows. 
Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm được tính toán 
theo công thức: H = [(Ci – Ce)*100]/Ci (%). 
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 
3.1. Ảnh hưởng của HRT lên hiệu quả xử lý 
chất ô nhiễm 
Quá trình khảo sát ảnh hưởng của HRT đối 
với các thông số ô nhiễm như TSS, BOD5, 
COD, TN, TP được thực hiện và có kết quả 
trình bày ở Bảng 3. Thời gian lưu HRT là thông 
số quan trọng trong quá trình vận hành hệ thống 
MBR. HRT thấp, tương ứng là kết quả của việc 
tăng tải trọng hữu cơ OLR và qua đó sẽ tăng 
cường hoạt động của vi sinh vật. Ở cả 4 giai 
đoạn vận hành với thời gian lưu HRT khác 
nhau, hiệu quả loại bỏ BOD5 và COD đều đạt 
trên 90%. Trong khi khả năng xử lý chất dinh 
dưỡng TN, TP lần lượt nhỏ hơn 13 mg/l và 4,0 
mg/l. Trong bể phản ứng MBR, quá trình cấp 
khí liên tục có vai trò thúc đẩy quá trình loại bỏ 
N và P dựa trên các cơ chế nitrate hóa - khử 
nitrate hóa và hấp thụ - giải phóng Photpho. 
MBR hiếu khí được xem là giải pháp thích hợp 
để loại bỏ Nito trong nước thải sinh hoạt nhờ 
vào sự khử nitrate hóa không hoàn toàn [12]. 
Hiệu quả xử lý chất hữu cơ có xu hướng tăng 
dần theo thời gian khi tăng tải trọng hữu cơ 
OLR từ 1,7 lên 6,8 kgCOD/m3.ngày. 
 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 
46 
Bảng 3. Hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm theo các tải trọng khác nhau 
HRT (OLR) 
9,00 (1,7) 4,50 (3,4) 3,00 (5,1) 2,25 (6,8) 
Thông số 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
mg/l 21,4 4,7 17,7 4,8 13,6 3,3 13,4 4,4 
BOD5 H,% 93,2 1,7 94,4 1,6 95,3 1,0 95,6 1,5 
mg/l 48,5 4,3 46,6 5,9 40,1 7,1 44,7 5,2 
COD 
H,% 91,9 0,9 92,4 1,2 93,1 1,5 92,9 0,7 
mg/l 40,2 5,7 31,0 7,6 23,8 4,6 24,0 2,7 
TSS 
H,% 86,4 3,4 88,2 2,5 90,2 2,7 93,2 0,8 
mg/l 12,5 1,3 9,2 2,5 8,3 2,3 11,7 1,8 
TN 
H,% 59,0 5,3 65,9 9,0 69,7 8,0 64,4 6,9 
mg/l 3,7 0,3 2,4 0,6 3,1 0,4 3,0 0,4 
TP 
H,% 78,0 5,2 79,6 7,8 78,0 3,9 81,2 2,6 
Trong suốt các giai đoạn vận hành mô hình 
MBR, hiệu suất xử lý BOD5 và COD đều thỏa 
mãn Quy chuẩn xả thải hiện hành đối với nước 
thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT và nước 
thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT (Cột 
A). Điều này cho thấy tính hiệu quả của công 
nghệ màng lọc sinh học trong việc ứng dụng xử 
lý nước thải. Mức độ loại bỏ hàm lượng TSS 
dao động từ 86,4% (giai đoạn 1) tăng nhẹ lên 
88,2; 90,2% (giai đoạn 2,3) và đạt cao nhất ở 
giai đoạn 4 (tương ứng 93,2%). Đối với các 
chất dinh dưỡng (N, P), tuy hiệu quả xử lý thấp 
hơn so với mức độ loại bỏ chất rắn và chất hữu 
cơ nhưng vẫn duy trì ở mức độ ổn định và đạt 
mức tối thiểu 59%. Mối liên hệ giữa thời gian 
lưu HRT với hàm lượng các thông số chất 
lượng nước đầu ra được thể hiện ở Bảng 2. 
Nồng độ chất ô nhiễm BOD5, COD, TSS, TN, 
TP có xu hướng gia tăng ở các pha vận hành 
theo thời gian. Trong trường hợp BOD5, mức 
độ hiệu quả xử lý gia tăng thể hiện từ 93,2% 
(pha 1) lên lần lượt 94,4; 95,3% (pha 2, 3) và 
cao nhất ở pha 4 (tương ứng 95,6%). Kết quả 
nghiên cứu cho thấy sự tương đồng mức độ xử 
lý chất ô nhiễm với tải trọng hữu cơ. Trong qúa 
trình vận hành, do thời gian lưu ngắn nên giảm 
được nguy cơ tắc nghẽn màng lọc và góp phần 
tăng hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm (Chae et 
al., 2006) [13]. Ngoài ra, quá trình phân tích 
phương sai ANOVA cho thấy mức độ ảnh 
hưởng khác nhau của các thời gian lưu HRT lên 
hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm có ý nghĩa 
thống kê (p<0,05). Trong đó, ảnh hưởng khác 
nhau của thời gian lưu HRT lên hiệu quả loại 
bỏ các hợp chất hữu cơ lần lượt với các đại 
lượng df=3; F=9,018; p<0,001 (trường hợp 
BOD5) và df=3; F=4,179; p=0,012<0,001 
(trường hợp COD). Qua đó, củng cố giả thuyết 
về sự ảnh hưởng khác nhau của HRT lên khả 
năng xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước 
thải sinh hoạt bằng công nghệ màng lọc sinh 
học MBR. Đối với hiệu quả xử lý TSS khá ổn 
định với các điều kiện vận hành và đều đạt mức 
>80%. Sự khác nhau cũng được thể hiện bởi 
các đại lượng kiểm định lần lượt: df =3; 
F=21,182 và Sig.<0,001. Tương tự với trường 
hợp của TN và TP, chỉ số kiểm định lần lượt 
như sau: TN (df=3; F=10,373; Sig.<0,001) và 
TP (df=3; F=13,350; Sig.<0,001). Như vậy, 
phép kiểm định ANOVA khẳng định mức độ 
ảnh hưởng của HRT lên kết quả nồng độ các 
chất ô nhiễm sau xử lý có ý nghĩa thống kê 
(p<0,05). 
3.2. Ảnh hưởng của MLSS lên hiệu quả xử lý 
chất ô nhiễm 
Theo Metcalf & Eddy, 2002 [14], bể phản 
ứng MBR duy trì nồng độ bùn ở mức cao và 
hiệu quả sau xử lý cao hơn các bể phản ứng bùn 
hoạt tính truyền thống. Bùn sinh học sẽ được 
giữ lại trong bể phản ứng, mật độ vi sinh cao 
nên nâng cao hiệu suất xử lý chất ô nhiễm [15]. 
Bảng 4 trình bày biến động hàm lượng chất ô 
nhiễm theo các ngưỡng tác động của MLSS. 
Hiệu suất xử lý BOD5, COD, TSS, TN, TP lần 
lượt tương ứng 94,6; 92,6; 89,4; 64,6 và 79,2%. 
Ở các ngưỡng giá trị MLSS khác nhau, hiệu 
quả loại bỏ chất ô nhiễm cũng khá tương đồng. 
 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 47 
Bảng 4. Hiệu quả xử lý trong mối liên hệ với nồng độ MLSS 
MLSS 
MLSS1 MLSS2 MLSS3 Tổng Thông số 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
mg/l 15,1 5,1 18,4 5,3 14,3 6,1 16,6 5,4 
BOD5 
H,% 95,0 1,7 94,1 1,7 95,4 1,8 94,6 1,7 
mg/l 42,8 5,6 46,2 5,9 51,0 8,7 45,1 6,3 
COD 
H,% 92,8 1,2 92,4 1,2 92,3 1,2 92,6 1,2 
mg/l 28,1 8,4 32,6 8,6 24,0 5,6 30,0 8,7 
TSS 
H,% 89,7 3,9 89,2 3,3 89,5 4,7 89,4 3,6 
mg/l 10,3 2,6 10,8 2,5 9,1 4,1 10,5 2,6 
TN 
H,% 65,8 8,0 62,8 7,8 69,5 11,0 64,6 8,1 
mg/l 3,1 0,5 3,1 0,7 2,7 1,2 3,1 0,6 
TP 
H,% 79,2 4,9 79,0 5,5 80,3 6,1 79,2 5,2 
Hiệu suất xử lý BOD5 và COD cao và được 
thể hiện bởi hiệu suất thấp nhất cũng lần lượt 
đạt 90,5 và 89,6%. Trong khi, mức độ loại bỏ 
chất ô nhiễm cao nhất đạt 97,1 và 94,9% lần 
lượt đối với BOD5 và COD. Kết quả loại các 
chất rắn lơ lửng TSS và dinh dưỡng N, P thấp 
nhất và cao nhất tương ứng 80,8; 52,5; 64,6% 
và 94,2; 81,3; 85,1%. Quá trình loại nitơ khá 
cao do nguyên nhân thời gian lưu bùn SRT dài 
(25 ngày) nên vi khuẩn nitrat hóa được giữ lại 
trong bể phản ứng MBR và qua đó thúc đẩy 
việc xử lý nitơ [16]. Kết quả nghiên cứu cho 
thấy nồng độ bùn MLSS không có tác động tiêu 
cực nào đến hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm 
trong bể phản ứng. Thông thường, nồng độ bùn 
cao trong bể phản ứng thường ảnh hưởng đến 
chất lượng nước đầu ra trong hệ thống bùn hoạt 
tính truyền thống. Tuy nhiên, đối với bể MBR 
có ưu điểm có thể khắc phục và hạn chế tình 
trạng này nhờ màng lọc với kích thước siêu 
nhỏ, có chức năng lọc các hạt chất bẩn trong 
hệ thống. 
Nghiên cứu tiến hành xem xét đánh giá ảnh 
hưởng của nồng độ MLSS tác động lên hiệu 
quả xử lý các chất rắn, chất hữu cơ và dinh 
dưỡng trong nước thải với các ngưỡng giá trị 
khác nhau: MLSS1<10 g/l; MLSS2=10-14 g/l và 
MLSS3>14 g/l. Những ảnh hưởng của hàm 
lượng MLSS được thể hiện ở Bảng 3. Phần lớn 
các thông số ô nhiễm sau xử lý thấp, ổn định và 
thuộc trong ngưỡng giới hạn xả thải cho phép 
của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải 
sinh hoạt và công nghiệp. Bởi lẽ, với thời gian 
lưu bùn dài, bể phản ứng MBR duy trì nồng độ 
sinh khối ở mức cao và dẫn đến tăng hiệu quả 
xử lý chất các chất ô nhiễm (Katayon et al., 
2004) [17]. Hàm lượng BOD5 và COD đầu ra 
duy trì ở mức khá thấp, điều này cho thấy khả 
năng xử lý hiệu quả chất hữu cơ của bể phản 
ứng màng lọc sinh học MBR. Kết quả phân tích 
ANOVA cho thấy không có sự khác nhau giữa 
các nhóm nồng độ MLSS lên quá trình xử lý 
(p>0,05). Điều này có thể lý giải khoảng biến 
thiên MLSS trong bể phản ứng rộng hơn so với 
quá trình bùn hoạt tính truyền thống. 
3.3. Ảnh hưởng của DO lên hiệu quả xử lý chất 
ô nhiễm 
Trong quá trình vận hành bể phản ứng 
MBR, nồng độ oxy hòa tan có vai trò quan 
trọng cung cấp dưỡng khí để vi sinh vật oxy 
hóa cơ chất. Nồng độ các thông số chất ô nhiễm 
đầu ra và hiệu suất xử lý được trình bày ở Bảng 
5. Đồng thời, để đánh giá sự ảnh hưởng và khác 
biệt liên quan đến chất lượng sau xử lý, nghiên 
cứu tiến hành kiểm định thống kê bằng phép 
phân tích ANOVA với các khoảng giá trị DO1-3: 
DO1 <4,0 mg/l; DO2 = 4,0-5,0 mg/l và DO3 
>5,0 mg/l. 
 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 
48 
Bảng 5. Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong mối liên hệ với nồng độ DO 
DO 
DO1 DO2 DO3 Tổng Thông số 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
Trung 
bình 
Độ lệch 
chuẩn 
mg/l 14,3 4,3 13,0 3,2 20,7 4,6 16,6 5,4 
BOD5 
H,% 95,3 1,4 95,7 1,1 93,4 1,6 94,6 1,7 
mg/l 42,6 4,7 42,1 6,8 48,7 4,7 45,1 6,3 
COD 
H,% 93,1 1,1 93,0 1,1 92,0 1,1 92,6 1,2 
mg/l 23,5 2,4 25,1 4,5 37,0 8,0 30,0 8,7 
TSS 
H,% 93,0 0,7 89,9 3,3 87,4 3,2 89,4 3,6 
mg/l 10,9 2,3 9,7 2,6 10,9 2,7 10,5 2,6 
TN 
H,% 66,0 7,3 65,5 8,7 63,2 8,2 64,6 8,1 
mg/l 3,0 0,3 3,0 0,5 3,2 0,8 3,1 0,6 
TP 
H,% 79,9 2,8 80,4 4,2 77,9 6,5 79,2 5,2 
Trung bình hiệu quả xử lý BOD5 lần lượt có 
giá trị 95,3% (SD=1,4); 95,7% (SD=1,1) và 
93,4% (SD=1,6) ứng với các khoảng trị số DO1-
3. Mức độ loại bỏ hàm lượng COD trung bình 
ổn định và được dao động từ 92,0% đến 93,1%. 
Giá trị COD sau xử lý trong các khoảng giá trị 
DO tương ứng 42,6 (SD=4,7); 42,1 (SD=6,8) và 
48,7 (SD=4,7) mg/l. Mức độ xử lý khác nhau 
giữa các khoảng giá trị DO được khẳng định 
bởi quá trình kiểm định ANOVA với các đại 
lượng thống kê df=2; F=16,200; Sig.<0,001 
(BOD5) và df=2; F=6,682; Sig.=0,003 (COD). 
Tương tự, sự khác nhau về hàm lượng TSS 
trong quá trình vận hành bể phản ứng MBR 
cũng được thể hiện rõ trong các khoảng DO 
(df=2; F=21,315; Sig.<0,001). Tuy nhiên, sự 
chênh lệch hàm lượng các chất dinh dưỡng N 
và P không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống 
kê (p>0,05). 
3.4. Phân tích tương quan giữa các thông số ô 
nhiễm và yếu tố ảnh hưởng 
Hình 2-4 thể hiện mối liên hệ tương quan 
giữa các thông số ô nhiễm sau xử lý với các yếu 
tố ảnh hưởng trong quá trình vận hành hệ thống 
xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ màng 
lọc sinh học MBR. Phần chi tiết hệ số tương 
quan được thống kê và tổng hợp ở Bảng 6. 
Hình 2. Mối liên hệ giữa nồng độ chất ô nhiễm sau 
xử lý với HRT. 
Hình 3. Mối liên giữa nồng độ chất ô nhiễm với hàm 
lượng MLSS. 
 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 49 
Hình 4. Mối liên giữa nồng độ chất ô nhiễm với hàm 
lượng DO. 
Hình 2 biểu diễn mối liên hệ tương quan 
giữa nồng độ các chất ô nhiễm sau xử lý theo 
các pha vận hành với HRT khác nhau. Thời 
gian lưu thủy lực HRT có mối tác động thuận 
với chất lượng các thông số đầu ra như BOD5, 
COD, TSS, TN và TP. Nhìn chung, hệ số tương 
quan thể hiện mối liên hệ khá tốt giữa thông số 
chất lượng nước sau xử lý với thời gian lưu 
HRT và đều có ý nghĩa thống kê (p<0,05). 
Trong đó, mối liên hệ giữa giữa HRT với TSS 
thể hiện rõ nhất với hệ số tương quan chặt, với r 
= 0,8 (p<0,01). Các mối tương tác còn lại lần 
lượt thể hiện với hệ số tương quan khá chặt, 
tương ứng lần lượt bằng 0,4 (COD-HRT, TN-
HRT); 0,5 (TP-HRT) và 0,6 (BOD5-HRT). 
Khác với những ảnh hưởng của HRT, ảnh 
hưởng của MLSS lên chất lượng nước đầu ra 
không có ý nghĩa thống kê, p>0,05. Hệ số 
tương giữa chúng cũng khá thấp và dao động từ 
-0,2 đến 0,2 (Bảng 6). Có thể thấy, mối liên hệ 
hay tác động của hàm lượng MLSS lên nồng độ 
BOD5, COD, TSS, TN, TP là không được thể 
hiện rõ ràng với các khoảng giá trị MLSS được 
khảo sát. Trong khi, mức độ tương quan cùng 
chiều của hàm lượng DO với các thông số chất 
lượng nước được thể hiện khá tốt, cụ thể như 
trường hợp của BOD5 (r=0,6; p<0,01); COD 
(r=0,4; p<0,001 và TSS (r=0,8; p<0,01). Đối 
với hệ số tương quan Pearson giữa hàm lượng 
DO với nồng độ TN và TP khá nhỏ (r=0,2; 
p>0,05). Từ đó, cho thấy mức độ ảnh hưởng 
qua lại giữa chúng không thực sự chặt chẽ. 
4. Kết luận 
Bể phản ứng MBR kết hợp quá trình bùn 
hoạt tính với màng để tách bùn ra khỏi dòng sau 
xử lý được vận hành trong thời gian 4 tháng với 
thời gian lưu bùn SRT = 25 ngày. Ảnh hưởng 
của HRT, MLSS được khám phá và cho thấy 
kết quả chất lượng nước đầu ra đảm bảo sự đáp 
ứng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 
40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc 
gia về nước thải công nghiệp. 
Hiệu suất loại bỏ các chất hữu cơ BOD5 và 
COD cao và ổn định trên ngưỡng 90%. Hàm 
lượng chất rắn lơ lửng, nitơ, phốtpho đầu ra khá 
thấp. Xem xét dưới góc độ tính hiệu quả, công 
nghệ màng lọc sinh học MBR thích hợp cho 
việc xử lý các chất ô nhiễm và có tiềm năng lớn 
cho mục đích tái sử dụng các nguồn nước thải 
sinh hoạt./. 
Bảng 6. Hệ số tương quan giữa các thông số chất ô nhiễm với các yếu tố vận hành. 
 BOD5 COD TSS TN TP 
HRT Hệ số Pearson 0,6(**) 0,4(*) 0,8(**) 0,4(*) 0,5(**) 
 Sig.(2-tailed) 0,000 0,016 0,000 0,017 0,003 
 N 41 41 41 41 41 
MLSS Hệ số Pearson -0,1 0,04 -0,2 -0,2 -0,2 
 Sig.(2-tailed) 0,627 0,802 0,356 0,345 0,320 
 N 41 41 41 41 41 
DO Hệ số Pearson 0,6(**) 0,4(**) 0,8(**) 0,2 0,2 
 Sig.(2-tailed) 0,000 0,008 0,000 0,184 0,125 
 N 41 41 41 41 41 
Chú thích: ** α=0,01; * α=0,05. 
 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 
50 
Tài liệu tham khảo 
[1] Baker R.W., (2004). Membrane Technology and 
Application, 2nd Ed. Jonh Wiley & Sons Ltd, USA. 
[2] Trần Đức Hạ, Trần Thị Việt Nga, Trần Hoài Sơn 
(2012). Ứng dụng công nghệ AO-MBR để xử lý 
nước thải sinh hoạt Hà Nội. Tạp chí Khoa học và 
Công nghệ, Viện KH&CN Việt Nam, 50(2B): 
40-47. 
[3] Porntip, C.S., Jansongkod, K., Anthony, P., & 
Christelle, W. (2006). Benefits of MBR in 
seafood wastewater treatment and water reuse: 
study case in Southern part of Thailand. 
Desalination., 200: 712-714. 
[4] Saima Fazal, Beiping Zhang, Zhengxing Zhong, 
Lan Gao, Xiejuan Lu (2015). Membrane 
Separation Technology on Pharmaceutical 
Wastewater by Using MBR (Membrane 
Bioreactor). Journal of Environmental 
Protection, 6: 299-307. 
[5] Van der Roest, H.F., Lawrence, D.P., Van 
Bentem, A.G.N., (2002). Membrane bioreactors 
for municipal wastewater treatment. IWAI 
Publishing, Cornwall, UK. 
[6] Rosenburger, S., Kruger, U., Witzig, W., Manz, 
W., Szewzyk, U., Kraume, M. (2002). 
Performance of a Bioreactor with Submerged 
membranes for Anaerobic Treatment of 
Municipal Waste Water. Water Research., 36(2): 
413-420. 
[7] Xing C.H., Tardieu E., Qian Y., Wen W.H., 
(2000). Ultrafiltration membrane bioreactor for 
urban wastewater reclamation. J. Membr. Sci., 
177: 73-82. 
[8] Zhang J., H.C.Chua, J.Zhou, Fane A.G., (2006). 
Factors affecting the membrane performance in 
submerged membrane bioreactors. J. Membr. 
Sci., 284: 54-66. 
[9] Bai R. and Leow H.F., (2002). Microfiltration of 
activated sludge wastewater: the effect of system 
operation parameters. Sep. Purif. Technol., 29: 
189-198. 
[10] Ren N., Z. Chen, A. Wang, D. Hu (2005). 
Removal of organic pollutants and analysis of 
MLSS-COD removal relationship at different 
HRTs in a submerged membrane bioreactor. Int. 
Biodeterior. Biodegrad., 55: 279-284. 
[11] APHA, AWWA, WEF (2005). Standard 
Methods for the Examination of Water and 
Wastewater, 21st Ed. American Public Health 
Association, Washington DC. 
[12] Ueda, T., Hata, K., and Kikuoka, Y., (1996). 
Treatment of domestic sewage from rural 
settlements by a membrane bioreactor. Water 
Sci. Technol., 34:189-196. 
[13] Chae S.-R., Ahn Y.-T., Kang S.-T., Shin H.-S., 
(2006). Mitigated membrane fouling in a vertical 
submerged membrane bioreactor (VSMBR). J. 
Membr. Sci. 280: 572-581. 
[14] Metcalf & Eddy (2002). Wastewater 
Engineering, Treatment, Reuse, 4th Edition. MC 
Graw-Hill, New York. 
[15] Water Enviroment Federation (2006). Membrane 
systems for wastewater treatment. Press 
McGraw-Hill, New York. 
[16] Muller E.B., A.H. Stouthamer, Van Verseveld 
H. W., (1995). A novel method to determine 
maximal nitrification rates by sewage sludge at a 
non-inhibitory nitrite concentration applied to 
determine maximal rates as a function of the 
nitrogen load. Water Research 29(4), 1191-1197 
[17] Katayon S., M.J. Megat Mohd Nool, J. Ahmad, 
L.A. Abdul Ghani, H. Nagaoka, H. Aya, (2004). 
Effects of mixed liquor suspended solid 
concentrations on membrane bioreactor 
efficiency for treatment of food industry 
wastewater. Journal of Desalination, 167: 153-158. 
 Effects of MBR Operational Parameters on Pollutants 
Removal Efficiency from Domestic Wastewater 
Nguyen Minh Ky1, Nguyen Hoang Lam2 
1Nong Lam University of Ho Chi Minh City, Linh Trung Ward, Thu Duc Dist., Ho Chi Minh City, Vietnam 
2Danang University of Techmology, 54 Nguyen Luong Bang, Danang City, Vietnam 
Abstract: This paper presents the results of effects of MBR operational parameters HRT, MLSS, 
DO on polluted matters removal efficiency from domestic wastewater. Reactors are designed with 
 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 51 
working volume of 36 liters (L.W.H = 24*20*75cm) and submerged membrane modules with a pore 
size 0.4μm. Laboratory pilot model is operated for 4 months with the organic loading rates OLRs from 
1.7 to 6.8 kgCOD/m3.d. Hydraulic retention time HRT is an important parameter in the operating 
process of MBR system. At the different MLSS values, pollutant removal efficiecy are equal in 
studying results. Dissolved oxygen is an important parameter and supply oxygen during the substrate 
oxidation process in microbial cells. In addition, the study also showed the strong correlation 
relationship between effluent polluted parameters and MBR operational parameters. A most of 
correlation coefficient show the strong relation and the statistically significant (p<0.05). 
Keywords: Effect, MLSS, HRT, MBR, wastewater, efficiency.