Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho bệnh viện Đại học Y dược TP Hồ Chí Minh

Trang 1

Luận văn tốt nghiệp

Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho bệnh viện Đại học Y

dược TP Hồ Chí Minh

Trang 2

CHƯƠNG 1 - MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của đất nước, đời sống người dân được nâng cao Từ đó, người dân quan tâm đến sức khoẻ hơn và nhu cầu khám và chữa bệnh của người dân tăng Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu khám và chữa bệnh của người dân, nhiều dự án xây dựng mới, nâng cấp và mở rộng bệnh viện đang được thực hiện

Trong quá trình khám chữa bệnh, bệnh viện cũng sinh ra một lượng nước thải đáng kể Nếu nước thải không được xử lý thì nó gây ô nhiễm cho nguồn tiếp nhận Hàng ngày, cả

TP Hồ Chí Minh thải ra: 12.000 ÷ 14000 m3 và thải ra 1.1 ÷ 2.5 tấn BOD Đặc biệt trong nước thải bệnh viện chứa số lượng lớn các loại vi khuẩn gây bệnh ảnh hưởng đến sức khoẻ con người Do đó, nước thải bệnh viện cần được xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào nguồn tiếp nhận

Bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh vừa là một cơ sở thực tập đào tạo nên các thầy thuốc và nơi tập trung các nhà khoa học đầu ngành, tài giỏi về chuyên môn, vừa là nơi khám và chữa bệnh có uy tính Bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh đang ngày càng quá tải Được Bộ Y tế phê duyệt tại quyết định số 5324/QĐ-BYT ngày 12/12/2001, dự án đầu tư xây dựng, nâng cấp, mở rộng Bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh với mục tiêu: Xây dựng hoàn chỉnh một bệnh viện hiện đại, với trang thiết bị tiên tiến có dịch vụ y tế và trình độ khám chữa bệnh cao cấp đạt tiêu chuẩn khu vực ASEAN và quốc tế

Do đó, việc khảo sát hiệu quả xử lý nước thải tại các bệnh viện là việc cần thiết Từ đó, đề xuất các biện pháp cải tạo, nâng cao năng suất xử lý cũng như nghiên cứu đề xuất công nghệ thích hợp cho các bệnh viện nói chung và Bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh là điều cần thiết

v Nghiên cứu, đề xuất công nghệ xử lý nước thải thích hợp cho các bệnh viện quy mô vừa và lớn

v Ứng dụng nghiên cứu trên thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Bệnh viện Đại học Y dược TP Hồ Chí Minh

v Nghiên cứu được tiến hành thực tế tại một số trạm xử lý nước thải hiện hữu của các bệnh viện tại TP Hồ Chí Minh có quy mô trên 100 giường

v Các mẫu thí nghiệm phân tích được thực hiện tại khoa Công nghêï môi trường, trường Đại học Nông Lâm

v Thí nghiệm Jar-test được tiến hành ở phòng thí nghiệm của khoa Công nghêï môi trường, trường Đại học Nông Lâm

v Nghiên cứu được tiến hành từ tháng 03/2005 đến tháng 06/2005

Trang 3

Chương II - TỔNG QUAN

Các cơ quan trực thuộc Sở Y Tế TP Hồ Chí Minh quản lý (Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Số lượng các cơ quan thuộc ngành y tế

Nguồn: www.medinet.hochiminhcity.gov.vn

(*) : Công ty và xí nghiệp

Hàng năm, thành phố đào tạo lực lượng bác sĩ đều tăng Tuy nhiên, tỉ lệ bác sĩ /10.000 dân (Biểu đồ 2.1) vẫn còn khiêm tốn mà lượng bệnh nhân điều trị ngày càng đông (Biểu đồ 2.2)

Biểu đồ 2.1 Tỉ lệ bác sĩ /10.000 dân qua các năm (1996-2003)

6.72 6.77 6.79

9.14

7.31 7.04 7.14 7.27

5 6 7 8 9 10

Trang 4

Biểu đồ 2.2 Số bệnh nhân điều trị nội trú (1996-2003).

637100 647282

Vấn đề đáp ứng nhu cầu khám và chữa trị của 5.660.000 người (UB Dân số Gia đình và trẻ em thành phố, 2004) là một điều không dễ dàng Trong khi đó, số lượng giường bệnh lại không nhiều (Bảng 2.2)

Bảng 2.2 Tổng số lượng giường bệnh của các bệnh viện và TT Y tế

Nguồn: www.medinet.hochiminhcity.gov.vn

Điều này đã cho thấy sự quá tải của các bệnh viện nói riêng và ngành y tế nói chung Để giảm sự quá tải và cả áp lực làm việc của các cán bộ công nhân viên, một số bệnh viện như Trung tâm Y khoa Medic, bệnh viện Triều An, … đã mở cửa phòng khám từ 4-5 h sáng (báo Tuổi trẻ, 05/01/2005) Do đó, trong tương lai, thành phố Hồ Chí Minh còn phát triển và xây dựng thêm nhiều cơ sở khám và điều trị mới

Theo ước tính, hiện nay, các bệnh viện trên TP Hồ Chí Minh đã thải ra

· Lượng nước: Q » 12000 ÷ 14000 m3/ngày

· Tổng tải lượng ô nhiễm theo chất hữu cơ: L » 1.1 ÷ 2.5 Tấn/ngày

Trang 5

Thành phần tính chất nước thải đặc trưng các bệnh viện ở TP Hồ Chí Minh

Bảng 2.3 Thành phần và tính chất nước thải bệnh viện ở TP Hồ Chí Minh

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị max Giá trị min Giá trị trung bình

Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải bệnh viện TP Hồ Chí Minh

v Phần lớn các bệnh viện không có hoăïc có hệ thống xử lý chưa đạt hiệu quả cao Vì vậy, chúng tác động môi trường rất lớn Đặc biệt là các bệnh phẩm và vi trùng gây bệnh

v Do thành phần và tính chất nước thải tương đối thấp, nên các công nghệ áp dụng hiện nay thông thường là phương pháp sinh học hiếu khí

Như vậy, việc nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn TCVN 6772:2000 rất cần thiết trong thời buổi hiện nay Do đó, khoá luận ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu trên

2.3 TỔNG QUAN BỆNH VIỆN ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH

2.3.2 Quy mô bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh

v Bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh được thành lập 1994, nâng cấp từ Trung tâm Y Tế

v Bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh với số công nhân viên là 500 người Hiện tại bệnh viện có 200 giường và dự kiến sau khi nâng cấp là 400 giường Vậy tổng cộng, bệnh viện có 490 giường (90 giường ở 213 Hồng Bàng)

v Đây là một bệnh viện đa khoa, với 29 khoa (trừ khoa nhi)

Trang 6

Chương III – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

v Khảo sát quy mô bệnh viện

· Số lượng gường bệnh

· Lưu lượng nước cấp trung bình hàng tháng

v Khảo sát, đánh giá hiệu quả xử lý của các dây chuyền công nghệ hiện hữu tại các bệnh viện ở TP Hồ Chí Minh:

· Lấy mẫu đầu vào và đầu ra của các hệ thống xử lý (9 bệnh viện)

· Xác định các chỉ tiêu cơ bản của nước thải bệnh viện: pH, BOD5, COD, N, P, SS,

Coliform

· So sánh kết quả để đánh giá hiệu quả xử lý các dây chuyền công nghệ khác nhau

· So sánh các chỉ tiêu đầu ra của các công trình xử lý với TCVN 6772:2000

· So sánh hiệu quả xử lý các công trình hiện hữu theo thứ tự: COD, BOD5, N-NH4+,

Ptổng, SS

v Xác định thông số thiết kế các công trình xử lý đơn vị hiện hữu

· Xác định hàm lượng BOD5, COD, SS, pH, N, P, Coliform đầu vào và đầu ra

· Xác định thời gian lưu nước

· Xác định tải trọng công trình

· Đánh giá hiệu quả xử lý của các công trình xử lý đơn vị

v Khảo sát đánh giá lưu lượng, thành phần tính chất nước thải, mạng lưới thoát nước của bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh

v Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh

· Dựa vào các thông số thiết kế của các công trình đơn vị để tính toán thiết kế cho bệnh viện ĐH Y Dược

· Tính toán kinh tế cho các công nghệ lựa chọn

· So sánh, lựa chọn công nghệ phù hợp

v Thí nghiệm khử trùng (tiến hành thí nghiệm ở phần phụ lục II)

Làm thí nghiệm Jar-test xác định hàm lượng Chlorine tối ưu trong công đoạn khử trùng

Sử dụng thiết bị Jar-test Thiết bị gồm hệ thống 6 cánh khuấy có thể điều chỉnh tốc độ khuấy Cánh khuấy được đặt trong bình beaker 1000 mL chứa nước thải cần nghiên cứu

Trang 7

Hình 3.1 Thiết bị thí nghiệm Jar-test

· Mẫu nước thải dùng làm thí nghiệm được lấy sau bể lắng II của trạm xử lý bệnh viện Nhiệt Đới Mẫu nước thí nghiệm đảm bảo hàm lượng SS và COD thấp để không ảnh hưởng đến quá trình khử trùng

· Dùng phương pháp định phân xác định Chlorine dư

· Dùng phương pháp MPN/100 mL xác định hàm lượng Coliform

v Khảo sát thu thập số liệu

v Lấy mẫu thực địa

v Phân tích các chỉ tiêu: pH, Coliform tổng, chlo dư

v Tổng hợp, thống kê, xử lý số liệu

v Lập mô hình thí nghiệm khử trùng

Trang 8

CHƯƠNG IV- KẾT QUẢ – THẢO LUẬN

4.1.1 Quy mô và lưu lượng nước thải của các bệnh viện khảo sát

Bảng 4.1 Quy mô và lưu lượng nước thải của các bệnh viện khảo sát

STT Tên bệnh viện (số giường) Quy mô (m 3 /ngày) Q

q (m 3 /giường.ngày)

Trang 9

4.1.2 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải của các bệnh viện khảo sát

Bảng 4.2 Các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải các bệnh viện khảo sát

I II III IV V VI VII VIII IX

8

Sinh

học và

cơ học

VI Nhiệt Đới

VII TT Ung Bướu

VIII Thống Nhất

Trang 10

4.2 HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA MỘT SỐ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HIỆN HỮU 4.2.1 Hiệu quả xử lý của một số dây chuyền công nghệ hiện hữu

Bảng 4.3 Các chỉ tiêu ô nhiễm đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý của các dây chuyền

công nghệ xử lý nước thải nghiên cứu

STT Tên bệnh viện Đánh giá

Chỉ tiêu ô nhiễm

SS mg/L

COD mg/L

Trang 11

v Các chỉ tiêu, bệnh viện đạt hiệu quả cao nhất

Bảng 4.4 Bệnh viện đạt hiệu quả xử lý lớn nhất ở mỗi chỉ tiêu

4.2.3 Lựa chọn công nghệ

Qua kết quả phân tích trên, 2 phương án (tương ứng với 2 công nghệ xử lý nước thải của bệnh viện Nhiệt Đới và bệnh viện 175) được đề xuất để xử lý nước thải bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh:

· Phương án I

· Phương án II

·

4.3.1 Bệnh viện Nhiệt Đới

4.3.1.1 Bể Aerotank

v Kích thước bể (2 ngăn):

Mỗi ngăn: B ´ L ´ H = 3.5 ´ 12 ´ 3.5 (m)

Ngăn tiếp

nhận + SCR

Bể điều hoà

Aerotank Bể lắng

Bể lọc sinh học (3 bậc)

Bể lắng

II

Khử trùng

Trang 12

v Thời gian lưu nước

35.740

5.3125.3

14240

v Hiệu quả xử lý COD

9.66

%100142

47142

v Hệ số tuần hoàn

25.040

v Cường độ không khí trên diện tích bề mặt

3.4125.32

606

Q

Qbk : Lưu lượng máy bơm khí

4.3.1.2 Bể lắng II (lắng đứng)

v Tải trọng bùn

f F

Q Q SS F

Q Q SS

´

3.210)5.05.38(

25.1401723

´-

´

v Tải trọng thuỷ lực

3.15.05.38

25.1

Trang 13

v Thời gian lắng

3.225.140

3)5.05.38()

´

´-

=+

´-

=+

=

th

h f F Q Q

V

v Hiệu suất xử lý

98.96

%1001723

521723

4.3.2 Bệnh viện 175

4.3.2.1 Bể lọc sinh học

v Tải trọng theo COD

1.01000416.63

145

*50

v Tải trọng theo thể tích

7.0416.63

50

416.633

v Hiệu quả xử lý COD qua từng bể

· Bể lọc sinh học bậc I

%24.17145

)120145(

E

· Bể lọc sinh học bậc II

%83.40120

)71120(

E

Trang 14

· Bể lọc sinh học bậc III

%17.2871

)4971(

E

v Lưu lượng không khí đơn vị

1250

4.3.2.2 Bể lắng II (lắng ngang)

v Kích thước bể lắng

v Vận tốc nước thải

5.16.333

Q

v Thời gian lắng

44.150

383

50173

SS

SS SS

v Nước thải phát sinh từ các hoạt động khám và điều trị bệnh

v Nước thải từ các quá trình khác: rữa xe, rữa máy móc, …

4.4.1.2 Thành phần và tính chất nước thải

v Nước mưa được quy ước là sạch nên được thải trực tiếp ra cống nước thải thành phố

v Nước thải từ các hoạt động khám và điều trị bệnh nhân: phát sinh từ nhiều khâu và quá trình khác nhau trong bệnh viện

· Nhà vệ sinh: chứa nhiều chất hữu cơ và lượng lớn vi khuẩn

· Nước thải khu mỗ: chứa máu, các bệnh phẩm,…

Trang 15

· Nước thải khu X quang, rửa phim: chứa nhiều kim loại nặng và chất phóng xạ Đối với nước thải này cần được thu gom và xử lý riêng

· Nước thải khu xét nghiệm: chứa nhiều vi trùng gây bệnh khác nhau

v Nguồn khác: chứa nhiều chất hoạt động bề mặt, dầu mỡ, …

v Kết quả phân tích nước thải cống chung

Bảng 4.5 Thành phần và tính chất nước thải bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí

85.75 – 132.3 m3/ngày

v Theo số liệu khảo sát bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh:

· Hiện tại, bệnh viện sử dụng 227 m3 nước cấp mỗi ngày

· Sau khi nâng cấp, bệnh viện sử dụng 454 m3 nước cấp mỗi ngày

· Như vậy, trong tương lai, lưu lượng nước thải: 454 m3/ngày

v Theo số liệu tham khảo từ các bệnh viện khác có quy mô tương tự (Bảng 4.1), nước thải bệnh viện Đại học Y Dược TP Hồ Chí Minh

377 – 446 m3/ngày

v Hàng năm, số lượng bệnh nhân khám và điều trị đều tăng (Biểu đồ 2.2), lượng nước thải sinh ra tăng theo Như vậy, để đảm bảo hệ thống xử lý nước thải có thể hoạt động

an toàn và không quá công suất, bệnh viện cần phải xây dựng hệ thống xử lý nước

thải với công suất:

Q = 454 ´ k = 454 ´ 1.1 » 500 m3/ngày (k : hệ số an toàn)

Trang 16

4.4.2 Hệ thống thoát nước

v Hiện nay, bệnh viện:

· Chưa có hệ thống xử lý nước thải, chỉ có bể tự hoại

· Hệ thống thoát nước:

ü Thoát nước chung (nước thải phát sinh từ các hoạt động khám và điều trị bệnh, nước mưa)

ü Thoát nước riêng: nước mưa

· Nước thải được xả vào 2 hệ thống thu nước thải thành phố

v Dự án trong tương lai, hệ thống thoát nước sẽ tách 2 nguồn riêng biệt:

· Nước thải từ các hoạt động khám và điều trị bệnh được thu gom và xử lý trước khi thải vào hệ thống thu gom nước thải thành phố

· Nước mưa được xả trực tiếp vào hệ thống thu gom nước thải thành phố

Bảng 4.6 Hàm lượng Chlorine dư và Coliform còn lại trong mẫu thí nghiệm

Chỉ tiêu mẫu Hàm lượng Chlorine sử dụng (mg/l)

600

210 300

970

1500

y = 3.0966Ln(x) + 94.092 R2 = 0.9967

y = -1207.7Ln(x) + 2304.3

R 2 = 0.9987

91.00 92.00 93.00 94.00 95.00 96.00 97.00 98.00 99.00 100.00

Trang 18

Chương V - ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ – THIẾT KẾ CHI TIẾT HỆ

VIỆN ĐẠI HỌC Y DƯỢC TP HỒ CHÍ MINH.

v Trên cơ sở nghiên cứu lựa chọn công nghệ hiện hữu đạt hiệu quả xử lý

v Thành phần tính chất nước thải, lưu lượng tính toán đã khảo sát của bệnh viện ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh

v Mặt bằng xây dựng trạm xử lý

v Chi phí xây dựng và vận hành thấp

v Vận hành đơn giản

Từ các cơ sở lựa chọn trên, 2 công nghệ xử lý được lựa chọn

(Tính toán ở phần phụ lục)

5.2.1 Phương án I (phương pháp sinh học hiếu khí lơ lửng)

Ghi chú:

1 Ngăn tiếp nhận và SCR

2 Bể điều hoà

8 Tháp hấp phụ

5.2.1.1 Ngăn tiếp nhận

Trang 19

5.2.1.2 Bể điều hoà

v Thông số đầu vào:

v Kích thước tính toán

Trang 20

5.2.1.7 Thiết bị hấp phụ

v Thông số đầu vào

1 Ngăn tiếp nhận và SCR

2 Bể điều hoà

3 Bể lọc sinh học bậc I

4 Bể lọc sinh học bậc II

5 Bể lọc sinh học bậc II

6 Bể lắng II

7 Ngăn khử trùng

8 Ngăn chứa bùn

9 Máy nén khí

10 Tháp hấp phụ

5.2.2.1 Ngăn tiếp nhận

Ngăn tiếp nhận tương tự phương án I

5.2.2.2 Bể điều hoà

Bể điều hoà tương tự phương án I

10

9

8

Trang 21

5.2.2.3 Bể lọc sinh học

5.2.2.5 Ngăn tiếp xúc

Bể tiếp xúc tương tự phương án I

5.2.2.6 Bể phân huỷ bùn kị khí

v Kích thước tính toán:

5.2.2.7 Thiết bị hấp phụ

Trang 22

5.3 TÍNH TOÁN KINH TẾ

Tính toán kinh tế ở phần phụ lục I

Bảng 5.1 Bảng chi phí cho công trình xử lý nước thải

1 Đầu tư xây dựng hệ thống:TC 1.945.000.000 2.115.000.000

Trang 23

CHƯƠNG VI - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

v Bể lắng đứng

v Bể lọc sinh học

v Bể lắng ngang

Nghiên cứu bể khử trùng: Hàm lượng chlorine khử trùng tối ưu 10 mg/l

v Do thời gian khoá luận hạn chế nên thí nghiệm khử trùng chỉ dừng lại ở xác định hàm lượng Chlorine tối ưu Do đó, nếu khoá luận có thêm thời gian nghiên cứu tiếp thì thí nghiệm khử trùng sẽ phát triển thêm:

· Xác định thời gian tiếp xúc tối ưu

· Nghiên cứu các hoá chất khử trùng khác chlorua vôi, dung dich Jarvel,…

v Trong các công nghệ xử lý thì phương pháp xử lý bằng bể lắng hai vỏ tốn ít diêïn tích và hiệu suất xử lý cao Do đó, khoá luận có thể phát triển thêm về nghiên cứu phương pháp xử lý nước thải bệnh viện bằng bể lắng hai vỏ đạt hiệu quả cao

Trang 24

PHỤ LỤC

Bao gồm các giai đoạn xử lý sau

1 Ngăn tiếp nhận và song chắn rác

2 Bể điều hoà

3 Bể Aerotank

4 Bể lắng đợt II

6 Bể tiếp xúc

6 Ngăn chứa bùn

7 Tháp hấp phụ

1.1.1 Ngăn tiếp nhận

v Cấu tạo thép không gỉ, sắp xếp cạnh nhau và hàn cố định trên khung thép