Đồ án tốt nghiệp :
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thai bệnh viện đa khoa tinh Binh Dinh cơng suất 650 m°⁄ngày.đêm
MỤC LỤC
Lời nĩi đầu -2222222222222222222222111222222222211111222222111112122222201112222222111122222222 1
Tĩm tắt bài luận 2:+:++++22222222222222221EEE E ETrrrrrr 1111111rrrrree ii
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 22-222©2222+222222E2E22EEEECEEEECEEErrrrrrrrrrrrcee 11 Nhận xét của giáo viên phản biỆn - 2-52 525225 S922 2E2E2EESE2E2EeErErrrrvrvrrrrrrrrrrrrrrrer IV Danh mục hình 2+ + ss S2 2S S2 E28 SE 25 32355525 125 1151 1 111111111111 21 111111 E11 010110111111 3
CHUONG 1: TONG QUAN VE THANH PHAN, TINH CHAT VA DAC
TRUNG NUOC THAI BỆNH VIỆN ĐA KHOA TỈNH BÌNH ĐỊNH VÀ CAC
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HIỆN NAY 22222 222212222221112.221E E2 cEccee 9
1.1 Vị trí — địa lý tự nhiên 2222+++222222222++2222222111122 22222221112 re 9
1.2 Những đặc điểm chính của nước thải bệnh viện -©222z+22222222222222222xe, 10
1.3 Nguồn gây tác động mơi trường
1.4 Tính chất nước thải bệnh viện -2=+2E++EE+2EE+2EE+2EEE27EE27EE2E1E27E721E271.27 xxx 16 1.5 Đặc trưng của nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định - 20 1.6 Các phương pháp xử nước thải bệnh viện 25252 s+2z+*2S+Ezzz£zzzzxzzrzrzzrecxs 20 1.7 Một số cơng trình xử lý nước thải bệnh viện điển hình -2 2 49
CHƯƠNG 2: ĐÈ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ, LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ, -©222cccccEEveccrrrex 54
2.1 Cơ sở đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý 22: 2++++22EE+++2222E22222222xecrrrex 54 2.2 Lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải bệnh viện Đa Khoa tỉnh Bình Định 55 2.3 Tính tốn các cơng trình đơn vị -++5++zvzxzztzrtztrrrrkrrrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrree 68
Trang 2
CHƯƠNG 3: KHAI TỐN KINH TẾ VA QUY TAC VAN HANH VA QUAN LÝ HỆ THĨNG XỬ LÝ NƯỚC THÁI 22 ©22222222E22222233222221222222E 116 3.1 Chi phi xây dựng và thiết bị -22¿©V2222+EEE2222222222222221222222222 22222 116
3.2 Các nguyên tắc chung vận hành 2-22¿22VE222222EEE22222222zttE222zrrrrrke 127
EU ANI .ốốe L, 128
Em ơm a 130
Trang 3Đồ án tốt nghiệp „
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 m'⁄ngày.đêm
DANH MỤC HÌNH
Hình I.I VỊ trí bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định 2-22 2+8 S2 EzEzzEzE*z£zz£zzzzszxzz 9 Hình 1.2 Phối cảnh Bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định 2-2222 10
Hình 1.3 Các loại song chan rac
Hình 1.4 Bề lọc sinh học nhỏ giọt 2222222222222EE222222222522222112222221122222222 xe 26
Hình 1.5 Bể lọc sinh học cao tải 22222 22522255225222112212221122112212212 2e 27
II) 0008.000.5000 3À 002) AANT 29
Hình 1.7 Mơ tả quá trình xử lý của bề MBBR hiếu khí a, và thiếu khí b
Hình 1.8 Các loại giá thể Kaldnes 2-©2ss 221 2EE2E1222112211221121152211221211 211211 2Eecer 31
Hình 1.9 Màng biofilm trên giá thể 2 22222 +222E22E22E22EEE2EE22E222E 2x rrerrr 32
Hình 1.10 Hệ màng biofilm theo khái niệm -22-©22552222+c++z+++svx+sexerrx 33
Hình 1.11 Bề lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) -2 22¿222222zz+22222zz+zzzzx 4I
li 08V ái) 0 0 48
Hình I.13 Cơng nghệ xử lý nước thải bệnh viện Đa Khoa An Sương 49 Hình 1.14 Cơng nghệ xử lý nước thải bệnh viện nhiệt đới TP.HCM 50 Hinh 1.15 Céng nghệ xử lý nước thải bệnh viện da liễu TP.HCM - =2 52
Hình 2.1 Song chắn rác thơ kiểu đứng, -22222++222222EE2222222222222222222222222222e, 71
Hình 2.2 Song chắn rác tỉnh kiểu đứng -222222++22222222222222222222212222222222222.e, 79
Hình 2.3 Thơng sĩ thiết kế bồn lọc áp lực -22222222222EEE2222222zzz+222zzz 105
Trang 4
DANH MỤC BẢNG
Bang 1.1 Thanh phan, tinh chất nước thải tại một số bệnh viện Hà Nội 12 Bang 1.2 Thanh phan, tính chất nước thải tại bệnh viện Phú Nhuận 13
Bang 1.3 Lượng nước thải ở các bệnh viỆn 2+ +52 +2+2+S+zSE+EzEzEzzzzzzvzvzzrrrrrrerre 14
Bang 1.4 Thơng số nước thải đầu vào Bệnh Viện Tinh Bình Định -22 20
Bang 1.5 Các cơng trình xử lý cơ hỌc + 22522222 +22E2E2222z2EzEzErxrrrrrrrrrrrrrrrrrrree 21 Bang 1.6 Ap dụng các quá trình hố học trong xử lý nước thải -22-522222zz2 22 Bang 1.7 Thơng số các loại giá thể Kaldnes
Bang 1.8 Cac giá trị điển hình của bề MBBR theo tải trọng BOD - 44
Bảng 2.1 Thơng số nước thải đầu vào Bệnh Viện Tỉnh Bình Định cơng suất 650
b2 2 55
Bảng 2.2 Giá trị của hệ số K 22-22222222222222222212122222222221111122271711111 2 1 56
Bảng 2.3 Bảng hiệu suất cơng trình
Bang 2.4 Hệ số khơng điều hịa của nước thải ©22222222222222EEE22222222222222222, 68
Bảng 2.5 Các loại lưới chắn rác -22222222221222122122122222 2e 70 Bang 2.6 Tổng hợp các thơng sĩ tính tốn song chin rac th6 75 Bảng 2.7 Tĩm tắt kết quả tính tốn bề tiếp nhận 22 ©22++22EEE2z2222222zrrrzrx 77 Bảng 2.8 Các loại lưới chắn rác . -s+222122122212212211221112211211271212E re 78
Bảng 2.9 Tổng hợp các thơng số tính tốn song chắn rác tỉnh - §0 Bảng 2.10 Thơng số dùng thiết kế bê điều hịa
Trang 5Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 m°/ngày.đêm
Bảng 2.13 Giá trị điển hình của các thơng số thiết kế bê Hiếu khí Sinh học 93
Bang 2.14 Téng hop các thơng số thiết kế bể Sinh học hiếu khí - 99
Bang 2.15 Tĩm tắt thơng số của bé Ming 2 eect 104
Bảng 2.16 Tĩm tắt thơng số của bồn lọc áp lực :::::¿2 -222222222222222rcrrrrver 107
Bang 2.17 Cac thong số thiết kế cho bể tiếp xúc Chlorine - 2s 108 Bảng 2.18 Liều lượng Chlorine cho vào khử trùng -22222cz2+222222zscc2 109
Bảng 2.19 Tĩm tắt thơng số của bề khử trùng
Bảng 2.20 Tĩm tắt thơng số của bể trung gian 2 -©2222222222222222222222vzcee 11 Bảng 2.21 Tĩm tắt các thơng số thiết kế bề nén bùn 2¿£222z¿+22222zz+e 115
Trang 6
DANH MUC CAC TU VIET TAT
TSS: Téng chất rắn lơ lửng BOD:: Nhu cầu oxi sinh học COD: Nhu cầu oxi hĩa học
SS: Chất rắn lơ lửng
DO: Lượng oxi hịa tan TDS: Tong chất rắn hịa tan NTU: Đơn nguyên của độ đục TC: Tổng coliform
FC: Colifom phan
NTU: Don nguyén cua tinh Coliform UASB: Bề xử lý sinh học nhân tao ky khí VSV: Vi sinh vật
SBR: Bê phản ứng sinh học theo mẻ RBC: Bé loc sinh hoe tiếp xúc quay MLVSS: Luong chất rắn lơ lửng bay hơi
MLSS: Lượng chất rắn lơ lửng cĩ trong nước thải
SVI: Chỉ số thể tích bùn
HTXLNT: Hệ thống xử lý nước thải TVTS: Thực vật thủy sinh
QCVN 28:2010/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải y tế của Bộ Tài
Trang 7Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm MỞ ĐẦU a) Ly do chon dé tai
Để phục vụ và đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội, hiện nay cĩ nhiều các trung tâm, bệnh viện tư nhân cũng như Nhà nước được thành lập và mở rộng Bên cạnh những lợi ích đĩng gĩp to lớn thì ngành y tế cũng tạo ra được một lượng nước thải chứa hĩa chất, hỗn hợp hữu cơ, vi sinh vật gây ảnh hưởng xấu đến mơi trường sống Xử lý nguơn thải này như thé nao trước khi thai chúng vào hệ thống thốt nước cơng cộng vẫn là câu trả lời cịn nhiều bỏ ngõ hiện nay Mặc dù đã cĩ luật, cĩ văn bản quy
phạm pháp luật, hướng dẫn thực hiện về vấn đề xử lý và quản lý nước thải, chất thải
bệnh viện, song thực tế trong những năm qua việc triển khai thi hành luật vẫn cịn nhiều bắt cập Bệnh viện Da khoa tỉnh Bình Định hiện nay đang bị quá tải và chưa đáp ứng đủ nhu cầu khám và chữa bệnh của nhân dân tỉnh nhà nên Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Định đồng ý đề xuất chủ trương đề xuất của bệnh viện là mở rộng quy mơ Bệnh viện và xây dựng hệ thống xử lý nước thải tương đối hồn chính Đây chính là một
mối nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng nếu chính quyền các cấp trong Thành phố hiện nay coi việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải bệnh viện là việc cần thiết để phù
hợp với quy định của nhà nước đề ra
Bệnh viện Đa khoa tinh Bình Định đã được ỦY 84W NHÂN DÂN TỈNH BÌNH
ĐỊNH phê duyệt đề án ngày 17/06/2015 của chủ tịch Ủy Ban Nhân Dân Tỉnh Trong
đĩ, Bệnh viện Đa khoa tinh Bình Định sẽ gĩp tối thiểu 40% vốn điều lệ bằng giá trị
thương hiệu và giá trị đầu tư cơ sở hạ tầng, Cơng ty cd phan Dau tu Cotec Healthcare 51% và Cơng ty cỗ phần Kỹ thuật xây dựng vật liệu xây dựng 9% gĩp bằng tiền mặt Việc đầu tư vận hành dự án này được thực hiện theo mơ hình xã hội hĩa y tế quy định
tại Nghị quyết số 93/NQ-CP ngày 15.12.2014 của Chính phủ về một số cơ chế chính
sách phát triển y tế
Theo hồ sơ, tổng mức đầu tư của dự án 1.300 tỉ đồng, quy mơ đầu tư xây dựng 12 tầng với 700 giường bệnh Bệnh viện được xây dựng theo tiêu chuẩn bệnh viện khách Sạn cao cấp, tâm cỡ quốc tế với các chuyên khoa sâu: khoa hiếm muộn, Nam khoa, khoa Quốc tế; khoa phục hồi chức năng, khoa chạy thận nhân tạo Bệnh viện khi đi vào hoạt động cĩ cơng suất phục vụ khám chữa bệnh khoảng 1.500 lượt người/ngày với dịch vụ chăm sĩc sức khỏe cĩ chất lượng cao, hiện đại đáp ứng nhu cầu khám chữa bệnh của người dân trong và ngồi tỉnh Đặc biệt, đáp ứng được nhu cầu chăm sĩc sức khỏe của người nước ngồi đến cơng tác và làm việc tại Bình Định
Dự án sẽ triển khai trong vịng 4 năm và được chia làm hai giai đoạn đầu tư Giai đoạn 1 từ nay đến thang 12.2017, sé thi cơng xong khối nhà 12 tang, đưa vào khai thác
Trang 8
sử dụng trước 300 giường Giai đoạn hai từ tháng 1.2018 đến thang 1.2020, sẽ hồn thiện đưa vào khai thác sử dụng tiếp 400 giường, nâng tơng số giường được sử dụng là 700 giường
Do vậy việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Bệnh viện Đa khoa tỉnh Bình Định được chọn làm đồ án tốt nghiệp nhằm gĩp phần đề xuất biện pháp kỹ thuật xử lý
thích hợp, phần nào khắc phục tình hình ơ nhiễm thực tại, đảm bảo tiêu chuẩn xả thải
theo quy định với kinh phí đầu tư phù hợp b) Mục tiêu nghiên cứu
Dé tai nghiên cứu thực trạng xả thải và đặc tính của nước thải Bệnh viện Đa khoa
tỉnh Bình Định, từ đĩ tính tốn thiết kế ra một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả cho
Bệnh viện Thời gian bắt đầu từ 28/1 1/2016 và kết thúc vào ngày 01/04/2017
©) Phương pháp nghiên cứu
e1) Nghiên cứu lý thuyết
- Tổng quan tài liệu
- Lay ý kiến chuyên gia trong ngành c2) Khảo sát thực nghiệm
~ Khảo sát thực địa
- Tính tốn kỹ thuật, thiết kế các cơng trình đơn vị đ) Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan các vấn đề nghiên cứu cĩ liên quan
- Ơ nhiễm mơi trường và nước thải tại Bệnh viện Đa khoa Tinh Binh Dinh
- Tống quan các phương pháp xử lý nước thải bệnh viện và lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải cho Bệnh viện Đa khoa Tỉnh Bình Định
~ Tính tốn, thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện Đa khoa Tinh Bình Định cơng
Trang 9Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm
¬ CHUONGI
TONG QUAN VE THANH PHAN, TINH CHAT VA ĐẶC TRƯNG NƯỚC THÁI BỆNH VIỆN ĐA KHOA TINH BÌNH ĐỊNH VÀ CÁC PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ HIỆN NAY
1.1 Vị trí - địa lý tự nhiên
Dự án Bệnh viện Đa khoa tỉnh Bình Định mở rộng được xây dựng tại khu đất cĩ diện tích 13.604 m, số 39A đường Phạm Ngọc Thạch, phường Trần Pha, TP Quy Nhon, đối diện với Bệnh viện Đa khoa tinh hiện nay
Cĩ các ranh giới như sau:
Phía Đơng Bắc giáp với đường Phạm Ngọc Thạch
Phía Tây Bắc giáp với đường Tơ Vĩnh Diện
Phía Tây Nam giáp với đường Đơ Đốc Bảo Phía Đơng Nam giáp với đường Nguyễn Huệ = = >> ss SS s _= = = S Bénh vi a khoa Tinh Binh > = Benh vien da khoa SS <ˆ i > ir >i mm _== = * he he + oe => 2, % = > == = se = = ee —- = = Se >> << << = << = = = a — SS — sos es Noss = So ogle 1 as => Hình 1.1 Vị trí bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định
Trang 10Đồ án tối nghiệp Thiết kế hệ thơng xử lý nước thai bệnh viện da khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 m°/ngày.đêm -————~ = rere gl ET TET nee ELT 2 ew iii S| Ske
Hinh 1.2 Phoi cảnh Bệnh viện Đa khoa Bình Định
1.2 Những đặc điểm chính của nước thải bệnh viện
1.2.1 Nguồn và chế độ hình thành nước thải bệnh viện
Nước thải bệnh viện là một dạng của nước thải sinh hoạt và chỉ chiếm một phần nhỏ
trong tổng số lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư Tuy nhiên, nước thải bệnh
viện cực kỳ nguy hiểm về phương diện vệ sinh dịch tễ, bới vì ở các bệnh viện tập trung những ngưởi mắc bệnh là nguồn của nhiều loại bệnh với bệnh nguyên học đã
biết hay chưa biết đối với y học hiện đại
Nước thải bệnh viện ngồi ơ nhiễm thơng thường (ơ nhiễm khống chất và ơ nhiễm
các chất hữu cơ) cịn chứa các tác nhân gây bệnh — những vi trùng, động vật nguyên sinh gây bệnh, trứng giun, virus, Chúng sẽ nhiều nếu bệnh viện cĩ khoa truyền
nhiễm Cịn nguy hiểm hơn về phương diện dịch tễ là nước thải bệnh viện truyền
nhiễm chuyên khoa, các khoa lao và những khoa khác Các chất ơ nhiễm vào hệ thống thốt nước thơng qua những thiết bị vệ sinh như: nhà tắm, bồn rửa mặt, nơi giặt
giũ, khi mà những đối tượng tiếp xúc với người bệnh
1.2.2 Những đặc điểm hĩa lý của nước thải bệnh viện
Trong nước thải bệnh viện cĩ những chất bân khống và hữu cơ đặc thù: các chế
phẩm thuốc, các chất khử trùng, các đồng vị phĩng xạ được sử dụng trong quá trình
khám và điều trị bệnh Những chất này đã làm giảm hiệu quả xử lý nước thải bệnh
Trang 11Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm
Việc sử dụng các chất hoạt động bề mặt đã làm giảm khá năng tạo huyền phù trong bể lắng, đa số các vi khuẩn tích tụ lại trong bọt Những chất tây rửa riêng biệt ảnh hưởng đến quá trình làm sạch sinh học nước thải, chất tẩy rửa anion làm tăng lượng bùn hoạt tính, chất tây rửa cation lại làm giảm đi
Lượng chất bân từ một giường bệnh trong ngày lớn hơn so với lượng chất ban cua một người của khu dân cư thải vào hệ thống thốt nước là do việc hịa vào dịng thải khơng chỉ chất thải từ người bệnh mà cịn là bộ phận phục vụ, chất thải từ quá trình điều trị Nồng độ chất bẩn cịn phụ thuộc vào nguồn nước sử dụng từ hệ thống đường ống cấp nước do nhà máy cung cấp hay từ hệ thơng khoan giếng cục bộ
1.2.3 Đặc trưng về vi trùng, virus và giun sán của nước thải bệnh viện
Điểm đặc thù của thành phần nước thải bệnh viện khác với nước thải sinh hoạt của bệnh nhân là sự lan truyền rất mạnh của các loại vi khuẩn gây bệnh Về phương diện này đặc biệt nguy hiểm là những bệnh viện cĩ các khoa truyền nhiễm hay khoa lao, cũng như các khoa lây các bệnh soma
Đặc biệt nguy hiểm là nước thải nhiễm các vi khuẩn gây bệnh cĩ thể dẫn đến dịch bệnh cho người và động vật qua nguồn nước, qua các loại rau được tưới bằng nước thải Những bệnh truyền nhiễm là bệnh tả, thương hàn, phĩ thương hàn, khuẩn salmonella, ly, bệnh do amip, bệnh do Lamblia, bệnh do Brucella, giun sán, viêm gan, Nước thải bệnh viện khác với nước thải sinh hoạt bởi những đặc điểm sau: + Lượng chất ban gay ơ nhiễm tính trên một giường bệnh lớn hơn 2 - 3 lần lượng chất bẩn tính trên một đầu người Ở cùng một tiêu chuẩn sử dụng thì nước thải bệnh viện đặc hơn, nghĩa là nồng độ chất bân cao hơn nhiều
+ Thành phần nước thải bệnh viện khơng ồn định, do chế độ làm việc của bệnh viện
khơng đều
+ Nước thải bệnh viện cịn chứa những chất bản hữu cơ, khống đặc biệt và một lượng
lớn các vi khuẩn gây bệnh (chất tây rửa, đồng vị phĩng xa, )
Trang 12
Bảng 1.1 Thành phần, tính chất nước thái tại một số bệnh viện Hà Nội Lưu lượng nước thải int? ing pH - 7.21 8.05 7.26 7.03 IHam lượng cặn lơlững| mg/l 96 90 80 92 Độ duc NTU 135 149 _ _ BOD; mg/l 195 180 160 190 COD mg/l 260 250 210 240 DO mg/l 14 1ã 1.6 127 NH, mg/l 12.5 14.0 43 14 PO, mg/l 3.02 3.02 5.2 39 Téng sé coliform [MPN/100ml 1.8x106 1Ix1I06 22x105 1.8x106 Vi khuẩn kị khí VK/ml 3x107 6107 76x10 | 7xI0Ÿ
(Nguơn: Cơng nghệ xử lý nước thải bệnh viện - PGS TSKH Nguyên Xuân Nguyên, TS Phạm Hong Hải, NXB Khoa học và kỹ thuật, năm 2004 )
GVHD: PGS.TS Lé Hoang Nghiém
Trang 13Đồ án tối nghiệp Thiết kế hệ thơng xử lý nước thai bệnh viện đa khoa tinh Binh Dinh cơng suất 650 m°⁄ngày.đêm Báng 1.2 Thành phần, tính chất nước thải tại bệnh viện Phú Nhuận 1 pH - TS 6.5-8.5 2 BOD,(20'C) mg/l 250 30 3 CoD mg/l 345 50 4 | Tống chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 250 50 5 TKN mg/l 40 30
6 Amoni (tinh theo N) mg/l 20 5
7 Nitrat (tinh theo N) mg/l 15 30
8 Phosphat (tinh theo P) mg/l 7 6
9 Dâu mỡ động thực vật mg/l 8 10
10 Tong coliforms MPN/100ml 7108 3000
(Nguơn: Bệnh viện Phú Nhuận, năm 2010) 1.3 Nguồn gây tác động mơi trường
1.3.1 Nguồn gây ơ nhiễm nước
Nước thải của bệnh viện chứa nhiều các chat ban hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh (trực
khuẩn Shigella gây bệnh lị, Salmonella gây bệnh đường ruột, S.typhimurium gây bệnh thương hàn ), ngồi ra trong nước thải bệnh viện cịn chứa chat phĩng xạ
a) Nước thải bệnh viện phát sinh từ những nguồn chính sau:
-_ Nước thải sinh hoạt của cán bộ cơng nhân viên y tế trong bệnh viện, của bệnh nhân và của người nhà bệnh nhân đến thăm và chăm sĩc bệnh nhân
Trang 14
-_ Nước thải ở nhà ăn, nhà vệ sinh, nhà tắm, từ các khu làm việc Lượng nước thải này phụ thuộc vào số cán bộ cơng nhân viên bệnh viện, số giường bệnh và số người nhà bệnh nhân thăm nuơi bệnh nhân, số lượng người khám bệnh -_ Nước thải sinh hoạt chiếm gần 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt Nước
thải sinh hoạt thường chứa những tạp chất khác nhau Các thành phần này bao
gồm: 52% chất hữu cơ, 48% chất vơ cơ Ngồi ra cịn chứa nhiều loại VSV gây bệnh, phần lớn các VSV cĩ trong nước thải là các virus, vi khuẩn gây bệnh tả, li, thương hàn Bảng 1.3 Lượng nước thải ở các bệnh viện 1 < 100 700 70 2 200-300 700 100-200 3 300-500 600 200-300 4 500-700 600 300-450 5 >700 600 >500
6 _ |Bệnh viện kết hợp với nghiên 1000 —
cứu & đào tạo
(Nguơn: Cơng nghệ xử lý nước thải bệnh viện - PGS TSKH Nguyễn Xuân Nguyên, TS Phạm Hong Hải, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2004) b) Nước thải từ các hoạt động khám và điều trị như
-_ Nước thải từ các phịng xét nghiệm như: Huyết học và xét nghiệm sinh hố chứa chất dịch sinh học (nước tiểu, máu và dịch sinh học, hố chất)
-_ Khoa xét nghiệm vi sinh: Chứa chất dịch sinh học, vi khuẩn, virus, nam, ky sinh trùng, hố chất
- Khoa gidi phẫu bệnh: Gồm nước rửa sản phẩm các mơ, tạng tế bảo -_ Khoa X-Quang: Nước rửa phim
Trang 15Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm
c) Tac động của nước thai
Nước thải y tế cĩ đặc tính là khi chưa bị phân hủy chứa nhiều cặn lơ lửng và cĩ mùi tanh khĩ chịu Trong nước thải y tế cĩ chứa nhiều vi khuẩn, mầm bệnh, máu, hĩa chat, thuốc men và các chất thải mang các chất ơ nhiễm khác nhau sau khi thực hiện cơng tác khám và chữa bệnh thải ra mơi trường nước Nước thải y tế thải ra chứa vơ số vi
sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn với số lượng 103~ 10° té bao trong | ml nước thải Nước
thải này cĩ khả năng gây nguy hại tới con người và động thực vật nếu thải ra mơi trường mà khơng xử lý triệt để
Nước thải sinh hoạt vượt quá quy chuân quy định, cĩ thé gây ơ nhiễm nguồn nước tiếp nhận do hàm lượng hữu cơ cao, lượng cặn lơ lửng lớn và chứa vi khuẩn vi sinh thường chứa trong ruột người như E.coli, salmonella đi vào nước thải theo phân và nước tiêu, đĩ là những vi sinh vật cĩ khả năng gây bệnh
Hàm lượng hữu cơ cao trong nước thải sinh hoạt sau một thời gian tích lũy sẽ lên men, phân hủy, tạo ra các khí, mùi và màu đặc trưng, ảnh hưởng đến mỹ quan mơi trường
Mặt khác, nước thải chứa nhiều chất hữu cơ sẽ là mơi trường thuận lợi cho vi trùng phát triển, khi thốt ra mơi trường sẽ gây ơ nhiễm nguơn nước, làm cho nguồn nước khơng sử dụng vào các mục đích khác được
1.3.2 Các nguồn phát sinh chất thải rắn
Dự án sẽ triển khai trong vịng 4 năm và được chia làm hai giai đoạn đầu tư Giai đoạn | tir nay đến tháng 12.2017, sẽ thi cơng xong khối nhà 12 tầng, đưa vào khai thác sử dụng trước 300 giường Giai đoạn hai từ tháng 1.2018 đến tháng 1.2020, sẽ hồn
thiện đưa vào khai thác sử dụng tiếp 400 giường, nâng tổng số giường được sử dụng là
700 giường Mỗi ngày tiếp nhận khám chữa bệnh cho hàng trăm lượt bệnh nhân nên nguồn rác thải y tế là rất lớn Rác thải y tế được phân làm các loại sau:
a) Rac thai sinh hoat:
Bao gom các loại rác sinh hoạt của cán bộ CNV của bệnh viện va của bệnh nhân và thân nhân nuơi bệnh Lượng rác thải này nêu khơng được thu gom xử lý hợp lý sẽ gây các mùi hơi thối ảnh hưởng đến mơi trường trong khuơn viên bệnh viện
b) Rác thải y tế:
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 16Gồm các loại bệnh phẩm thải ra sau các ca phau thuật, các dụng cụ y khoa sau khi sử dụng như kim tiêm, ơng chuyền, chai lọ đựng thuốc, bơng băng, gạc .đây là những chất thải cĩ nguy cơ lây nhiễm cao và chứa nhiều vi trùng, vi khuẩn gây bệnh Nếu
chất thải này khơng được thu gom và xử lý triệt để thì sẽ ảnh hưởng rất lớn đến mơi trường và là mầm mồng phát sinh dịch bệnh nguy hiểm
1.3.3 Các nguồn gây ơ nhiễm khơng khí
Trong quá trình hoạt động của bệnh viện, nguồn cĩ thê gây ơ nhiễm khơng khí là: -_ Khí thải từ quá trình chạy máy phát điện của bệnh viện, để đảm bảo cơng tác
điều trị bệnh nhân, bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định đã trang bị 2 máy phát điện dự phịng với cơng suất 25KVA và 34KVA Máy phát điện sử dụng nguyên liệu là dầu DO nên khi hoạt động sẽ sinh ra các chất gây ơ nhiễm khơng khí như: nhiệt độ, NO,, SO,, CO;, bụi nhưng do bệnh viện nằm ở trung tâm
thành phĩ nên nguồn điện tương đối ơn định, cộng với thời gian hoạt động của máy phát điện là khơng đáng kế
- Nguồn thải do các hoạt động vệ sinh của bệnh viện Các chất tây rửa làm vệ sinh cĩ thể gây mùi khĩ chịu cho bệnh nhân và những người cĩ mặt trong bệnh viện Nhưng những loại khí này chỉ phát sinh trong thời gian ngắn
- Khí thải phát ra từ nhà kho chứa và phân loại rác thải bệnh viện
1.3.4 Chất thải nguy hại
Chất thải phĩng xạ lỏng là dung dịch cĩ chứa tác nhân phĩng xạ phát sinh trong quá trình chân đốn, điều trị như nước tiểu của người bệnh, các chất bài tiết, nước súc rửa các dụng cụ cĩ chứa phĩng xạ (Nước súc rửa dụng cụ trong chẩn đốn hình ảnh cĩ chứa hạt nhân phĩng xạ tia)
1.4 Tính chất nước thải bệnh viện
1.4.1 Các chất rắn trong nước thải y tế (TS, TSS và TDS)
Thanh phan vật lý cơ bản trong nước thải y tế gồm cĩ: tơng chất rắn (TS); tổng chất
rắn lơ lửng (TSS); tổng chất rắn hịa tan (TDS) Chất rắn hịa tan cĩ kích thước hạt 108
- 10° mm, khơng lắng được Chất rắn lơ lửng cĩ kích thước hạt từ 103 - 1 mm và lắng được Ngồi ra trong nước thải cịn cĩ hạt keo (kích thước hạt từ 105 - 10 mm) khĩ lắng Theo báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học Bộ Xây dựng “Xây dựng TCVN: Trạm
Trang 17Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm
Nội, 2008, trong nước thải bệnh viện hoặc các cơ sở y tế khác, hàm lượng cặn lơ lứng dao động từ 75 mg/L đến 250 mg/L Hàm lượng của các chất 3 rắn lơ lửng trong nước thải phụ thuộc vào sự hoạt động của các bể tự hoại trong cơ sở y tế
1.4.2 Các chỉ tiêu hữu cơ của nước thải y tế (BODs, COD)
Các chỉ tiêu hữu cơ của nước thải y tế gồm cĩ: nhu cầu oxy sinh hĩa (BOD) và nhu cầu oxy hĩa học (COD)
s* BOD: gián tiếp chỉ ra mức độ ơ nhiễm do các chất cĩ khả năng bị oxy hố sinh
học, mà đặc biệt là các chất hữu cơ
BOD: thường được xác định bằng phương pháp phân hủy sinh học trong thời gian 5 ngày nên được gọi là chỉ số BODs
Cĩ thể phân loại mức độ ơ nhiễm của nước thải thơng qua chỉ số BOD: như sau: - BODs < 200 mg/lít (mức độ ơ nhiễm thấp)
- 350 mg/l < BODs <500 mg/lit (mức độ ơ nhiễm trung bình) - 500mg/I < BODs <750 mg/lit (mire dé 6 nhiém cao)
- BODs >750 mg/lít (mức độ ơ nhiễm rất cao)
4 COD là chỉ tiêu để đánh giá mức độ ơ nhiễm nước thải kể cả chất hữu cơ dễ phân huỷ và khĩ phân huỷ sinh học Đối với nước thải, hàm lượng ơ nhiễm hữu cơ được xác định gián tiếp thơng qua chỉ số COD
Cĩ thê phân loại mức độ ơ nhiễm thơng qua chỉ số COD như sau:
- COD < 400 mg/lít (mức độ ơ nhiễm thấp)
- 400 mg/l < COD < 700 mg/lit (mire dé ơ nhiễm trung bình) - 700 mg/l < COD < 1500 (mức độ ơ nhiễm cao)
- COD > 1500 mg/lít (mức độ ơ nhiễm rất cao)
Các chất hữu cơ trong nước thải bệnh viện đa phần là những chất dé phân huỷ sinh học Hàm lượng các chất hữu cơ dễ bị vi sinh vật phân huỷ được xác định một cách gián tiếp thơng qua nhu cầu oxy sinh hố (BOD) của nước thải
Thơng thường người ta lấy giá trị BOD; để đánh giá độ nhiễm bản chất hữu cơ
cĩ trong nước thải Sự cĩ mặt của các chất hữu cơ là nguyên nhân chính gây ra
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 18sự giảm lượng oxy hồ tan trong nước, gây ảnh hướng tới đời sống của động thực vật thuỷ sinh
1.4.3 Các chất dinh dưỡng của N, P
Trong nước thải y tế cũng chứa các nguyên tố dinh dưỡng gồm Nitơ và Phốt pho Các nguyên tố dinh dưỡng này cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật và thực vật
Nước thải y tế thường cĩ hàm lượng N-NH¿
+ Phụ thuộc vào loại hình cơ sở y tế Thơng thường nước thải phát sinh từ các phịng khám và các Trung tâm y tế quận/ huyện thấp (300 — 350 lí/giường.ngày) nhưng chi
số tổng Nitơ cao khoảng từ 50 - 90 mg/I Các giá trị này chỉ cĩ tính chất tham khảo,
khi thiết kế hệ thống xử lý cần phải khảo sát và đánh giá chính xác nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải ở các thời điểm khác nhau Trong nước, nitơ tồn tại dưới dạng nitơ hữu cơ, nitơ amơn, nitơ nitrit va nito nitrat Nitơ gây ra hiện tượng phú dưỡng va
độc hại đối với nguồn nước sử dụng ăn uống Phốt pho trong nước thường tồn tại dưới
dạng orthophotphat (PO4*, HPOa7, H;POx, HạPO4) hay polyphotphat [Na3(PO3)6] và
phốt phát hữu cơ Phốt pho là nguyên nhân chính gây ra sự bùng nỗ tảo ở một số nguồn nước mặt, gây ra hiện tượng tái nhiễm bân và nước cĩ màu, mùi khĩ chịu Các chất thải bệnh viện (nước thải và rác thải) khi xả ra mơi trường khơng qua xử lý cĩ nguy cơ làm hàm lượng nitơ và photpho trong các sơng, hồ tăng Trong hệ thống thốt nước và sơng, hồ, các chất hữu cơ chứa nitơ bị amơn hố Sự tồn tại của NH4 hoặc NHạ chứng tỏ sơng, hồ bị nhiễm bản bởi các chất thải Trong điều kiện cĩ ơxy, nitơ amơn trong nước sẽ bị các loai vi khuan Nitrosomonas va Nitrobacter chuyén hoa thanh nitorit va nitorat Ham lượng nitorat cao sẽ cản trở khả năng sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt, ăn uống
1.4.4 Chất khử trùng và một số chất độc hại khác
Do đặc thù hoạt động của các cơ sở y tế, đặc biệt là các bệnh viện, các hĩa chất khử
Trang 19Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm
trình thu gom phân loại khơng triệt để sẽ đi vào hệ thống nước thải cĩ nguy cơ gây ra ơ nhiễm nguồn nước tiếp nhận Vì vậy nước thải loại này cần thu gom và xử lý riêng trước khi cho vào hệ thống xử lý sinh học chung Tuy nhiên, hiện nay khả năng hĩa
chất phát sinh tại phịng nảy rất hạn chế do các bệnh viện đã áp dụng cơng nghệ kỹ
thuật số trong việc chụp X-quang hoặc việc xử lý chất thải phĩng xạ được kiểm tra và giám sát chặt chẽ
1.4.5 Các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải y tế
Nước thải y tế cĩ thể chứa các vi sinh vat gay bénh nhu: Samonella typhi gay 5 bệnh thương hàn, Sømonella paratyphi gây bệnh phĩ thuong han, Shigella sp Gay bénh ly, Vibrio cholerae gay bénh ta, Ngoai ra trong nước thai y tế cịn chứa các vi sinh vật gây nhiễm bản nguồn nước từ phân như sau:
- Colifbrms và Fecal coliforms: Coli/orm là các vi khuẩn hình que gram âm cĩ khả
năng lên men lactose để sinh ga ở nhiệt độ 35 + 0.5°C Colj/ozm cĩ khả năng sống
ngồi đường ruột của động vật (tự nhiên), đặc biệt trong mơi trường khí hậu nĩng Nhĩm vi khuan coliform chi yéu bao gdm cac loai nhw Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella va ca Fecal coliforms (trong đĩ E coli là lồi thường dùng để chỉ định nguồn nước bị ơ nhiễm bởi phân) Trong quá trình xác định số lượng Fecal coliform cần lưu ý kết quả cĩ thể bị sai lệch do cĩ một số vi sinh vật (khơng cĩ nguồn
gốc từ phân) phát triển được ở nhiệt độ 44°C
- Fecal streptococci: nhơm này bao gồm các vi khuân chủ yếu sơng trong đường ruột của động vật như Šeprococeus bovis và S.equinus Một sơ lồi cĩ phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật như S.ƒ/zecalis và S faecium hoac cĩ 2 biotype Các loại biotype cĩ khả năng xuất hiện cả trong nước ơ nhiễm và khơng ơ nhiễm Việc đánh gia sé luong Fecal streptococci trong nước thải được tiễn hành thường xuyên Tuy nhiên, nĩ cĩ các giới hạn như cĩ thê lẫn lộn với các biotype sống tu nhién Fecal streptococci rất dễ chết đối với sự thay đổi nhiệt độ Các thử nghiệm về sau vần khuyến khích việc sử dụng chỉ tiêu này, nhất là trong việc so sánh với kha năng sĩng sĩt của Sølmonella
- Clostridium perfringens: day 1a loai vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử trong mơi
trường yếm khí Do đĩ, nĩ được sử dụng để chỉ thị các ơ nhiễm theo chu kỳ hoặc các ơ
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 20nhiễm đã xảy ra trước thời điểm khảo sát do khả năng sống sĩt lâu của các bào tử Đối với các cơ sở tái sử dụng nước thải, chỉ tiêu này là chỉ tiêu quan trọng đê đánh giá do các bào tử của nĩ cĩ khả năng sống sĩt tương đương với một số loại virus và trứng ký sinh trùng
1.5 Đặc trưng của nước thải bệnh viện đa khoa tính Bình Định
Bang 1.4 Théng số nước thải đầu vào Bệnh Viện Tính Bình Định 1 pH - 15 6.5-8.5 2 TSS mg/L 300 100 3 BOD; mg/L 450 50 4 CoD mg/L 500 100 Tong Photpho mg/L 12 10 6 Amoni (NH, ) mg/L 30 10 7 Nitrat (NO;) mg/L 60 50 8 Téng Coliforms | MNP/100 105- 107 5000 ml (Nguơn: Viện mơi trường & tài nguyên Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh, 2015) 1.6 Các phương pháp xử lý nước thải bệnh viện
1.6.1 Phương pháp cơ học
Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, thường người ta sử dụng các quá trình thuỷ cơ Việc lựa chọn phương pháp xử lý tuỳ thuộc vào kích thước hạt, tính chât hố
lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết
Phương pháp xử lý cơ học cĩ thế loại bỏ được đến 60% các tạp chất khơng hồ tan cĩ trong nước thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất của các cơng trình xử lý
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 21Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm cơ học cĩ thẻ dùng biện pháp làm thống sơ bộ Hiệu quả xử lý cĩ thê lên tới 75% chất lơ lửng và 40% + 50% BOD
Quá trình xử lý cơ học hay cịn gọi là quá trình tiền xử lý thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của qui trình xử lý Tùy vào kích thước, tính chất hĩa lí, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết mà ta sử dụng một trong các
quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực li
tâm, trọng trường và lọc Các cơng trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dâu, bể lắng (đợt 1), lọc Ưu điểm: đơn giản, chỉ phí thấp, hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao Bảng 1.5 Các cơng trình xử lý cơ học Song chắn rác Tach cac chất rắn thơ và cĩ thể lắng
Lưới chắn rác Tách các chất rắn cĩ kích thước nhỏ hơn
Nghiền rác Nghiền các chất rắn thơ đến kích thước nhỏ hơn, đồng nhất
Bé điều hịa Điều hịa lưu lượng và nồng dé (tai trong BOD, SS)
Khuấy trộn Khuấy trộn hĩa chất và chất khí với nước thải, giữ cặn lắng ở trạng thái lơ lửng Tạo bơng Giúp cho việc tập hợp các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn lớn hơn để cĩ thé tach ra bằng lắng trọng lực Lắng Tach các cặn lắng và nén bùn Tuyển noi Tách các hạt cặn nhỏ và các hạt cặn cĩ tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng của nước, hoặc sử dụng đê nén bùn sinh học
Lọc Tách các hạt cặn cịn lại sau xử lý sinh học, hĩa học Mang loc Tương tự như quá trình lọc Tách tảo từ nước thải sau hồ ơn
Vận chuyển khí Bồ sung và tách khí
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 22
Hình 1.3 Các loại song chắn rác 1.6.2 Phương pháp hĩa học
Dựa vào các phản ứng hĩa học giữa các chất ơ nhiễm và hĩa chất thêm vào
Các phương pháp xử lý hĩa học gồm cĩ: oxy hĩa khử, trung hịa - kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chất độc hại
Bảng 1.6 Áp dụng các quá trình hố học trong xử lý nước thải
Trung hồ Đưa pH của nước thải về khoảng 6,5 — 8,5 thích hợp cho cơng
đoạn xử lý tiếp theo
Ket tua Tach phospho và nâng cao hiệu quả của việc tách cặn lơ lửng ở
bé lang dot 1
Hấp phụ Tách các chất hữu cơ khơng được xử lý bằng phương pháp hố học thơng thường hoặc bằng phương pháp sinh học Nĩ cũng được sử dụng đề tách kim loại nặng, khử Chlorine của nước thải
trước khi xả vào nguồn
Khử trùng băng Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh Chlorine là loại hố
Chlorine chất được sử dụng rộng rãi nhất
Trang 23Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm Ưu điểm: hiệu quả xử ly cao, thường được dùng trong các hệ thống xử lý nước khép kín Nhược điểm: chỉ phí vận hành cao, khơng thích hợp cho các hệ thống xử lý nước thai cĩ quy mơ lớn 1.6.3 Phương pháp hĩa
Áp dụng các quá trình vật lý và hĩa học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đĩ để gây tác động đến các chất ơ nhiễm nhằm biến đổi hĩa học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hịa tan nhưng khơng độc hại hoặc khơng gây ơ nhiễm mơi trường
Các phương pháp hĩa lý bao gồm: keo tụ, tạo bơng, tuyên nồi, trao đổi ion, đơng tụ,
hấp phụ, thấm lọc ngược và siêu lọc
Giai đoạn xử lý hĩa lý cĩ thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hĩa học, sinh học
1.6.4 Phương pháp sinh học
Xử lý bằng phương pháp sinh học là việc sử dụng khả năng sống và hoạt động của
vi sinh vật dé khống hố các chất bân hữu cơ trong nước thải thành các chat vơ cơ,
các chất khí đơn giản và nước Các vi sinh vật sử dụng một số hợp chất hữu cơ và một số khống chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận được các chất làm vật liệu xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên khối lượng sinh khối được tăng lên
Phương pháp sinh học thường được sử dụng để làm sạch hồn tồn các loại nước thải cĩ chứa các chất hữu cơ hịa tan hoặc các chất phân tán nhỏ, keo Do vậy, phương pháp này thường dùng sau khi loại các tạp chất phân tán thơ ra khỏi nước thải bằng các quá trình đã trình bày ở phần trên Đối với các chất vơ cơ chứa trong nước thai thi phương pháp này dùng để khử sulfide, muối amoni, nitrate — tức là các chất chưa bị oxy hĩa hồn tồn Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hĩa các chất bẩn sẽ là: khí CO;, Nạ, nước, ion sulfate, sinh khối .Cho đến nay, người ta đã biết nhiều
loại vi sinh vật cĩ thể phân hủy tat cả các chất hữu cơ cĩ trong thiên nhiên và rất nhiều
chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo
Giải pháp xử lý bằng biện pháp sinh học cĩ thể được xem là tốt nhất trong các phương pháp trên với các lí do sau:
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 24+ Chỉ phí thấp
+ Cĩ thể xử lý được độc tố
+ Xử lý được N-NH; + Tính ồn định cao
a) Điều kiện nước thải được phép xử lý sinh học:
Nước thải phải là mơi trường sống của quần thé vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ cĩ trong nước thải Nghĩa là nước thải phải thõa các điều kiện sau:
Khơng cĩ chất độc làm chết hoặc ức chế hệ vi sinh vật trong nước thải Trong số các chất độc phải chú ý đến các kim loại nặng Theo mức độ độc hại của các kim loại,
;z 3
sắp xếp theo thứ tự là: Sb > Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb >Cr_> Cd> Zn > Fe
Muối của các kim loại này ảnh hưởng nhiều đến đời sống của các vi sinh vật, nếu quá nồng độ cho phép, các vi sinh vật khơng thé sinh trưởng được và cĩ thể bị chết
Chat hữu cơ cĩ trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn C và năng lượng
cho vi sinh vật Các hợp chất hydratcacbon, protein, lipid hồ tan thường là cơ chất dinh dưỡng, rất tốt cho vi sinh vật
Nước thải đưa vào xử lý sinh học cĩ 2 thơng số đặc trưng là BOD và COD T¡ số
của 2 thơng số này phải là COD/BOD < 2 hoặc BOD/COD > 0.5 thì mới cĩ thể đưa vào xử lý sinh học (hiếu khí) Nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đĩ nếu cĩ
cellulose, hemicellulose, protem, tĩnh bột chưa tan thì phải qua xử lý sinh học kị khí b) Nước thải khi đưa tới cơng trình xử lý sinh học cần thộ mãn các yếu tỗ sau: + Nước thải phải cĩ PH trong khoảng 6.5 —8.5
+ Nhiệt độ nước thải trong khoảng từ L0 — 40°C
+ Tổng hàm lượng các muối hồ tan khơng vượt quá 15g/L 1.6.5 Một số cơng nghệ được áp dụng hiện nay
Trang 25Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm
Thiết bị lọc sinh học là thiết bị được bố trí đệm và cơ câu phân phối nước cũng như
khơng khí Trong các thiết bị lọc sinh học, nước thải được lọc qua lớp vật liệu đệm bao phủ bởi màng vi sinh vật Vi sinh trong màng sinh học sẽ oxy hĩa các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng Như vậy chất hữu cơ được tách ra
khỏi nước, cịn khối lượng của màng sinh học tăng lên Màng vi sinh chết được cuốn
trơi theo nước và đưa ra khỏi thiết bị lọc sinh học
Vật liệu đệm là vật liệu cĩ độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ và bề mặt riêng phần
lớn như sỏi đá, ống nhựa, sợi nhựa, sơ dừa,
Màng sinh học đĩng vai trị tương tự như bùn hoạt tính Nĩ hấp thụ và phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải Cường độ oxy hĩa trong thiết bị lọc sinh học thấp hơn Aerotank Phần lớn các vi sinh vật cĩ khả năng âm chiếm bề mặt vật rắn nhờ Polymer
ngoại bao, tạo thành một lớp màng nhây Việc phân hủy chất hữu cơ điễn ra ngay trên
bề mặt và ở trong lớp mang nhay nay Qua trình diễn ra rất phức tạp, ban đầu oxy va thức ăn vận chuyền tới bề mặt lớp màng Khi này, bề dày lớp màng cịn tương đối nhỏ, oxy cĩ khá năng uyên thấu vào trong tế bào Theo thời gian bề dày lớp màng này tăng lên, dẫn tới việc bên trong màng hình thành một lớp ky khí nằm dưới lớp hiểu khí Khi
chất hữu cơ khơng cịn, các tế bào bị phân hủy trĩc thành từng mảng cuốn theo dịng
nước
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý trong thiết bị lọc sinh học là: bản chất
của chất hữu cơ ơ nhiễm, vận tốc oxy hĩa, cường độ thơng khí, tiết diện màng sinh học, thành phan vi sinh, diện tích và chiều cao thiết bị, đặc tính vật liệu đệm (kích
thước, độ xốp và bề mặt riêng phân), tính chất vật lý của nước thải, nhiệt độ của quá trình, tải trọng thủy lực, cường độ tuần hồn, sự phân phối nước thải
Thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt cĩ năng suất thấp nhưng bảo đảm xử lý tuần hồn Tái
trọng thủy lực là 0.5 + 3 m°/m°.ngày đêm Chúng cĩ thé áp dụng nước với năng suất 100 m3/ngay dém néu BOD < 200mg/I
Thiết bị lọc sinh học cao tải hoạt động với tải trọng thủy lực 10 + 30 mẺ/m2.ngày đêm, lớn hơn thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt L0 + 15 lần, nhưng nĩ khơng bảo đảm xử lý sinh học hồn tồn Để hồn tan Oxy tốt hơn người ta tiến hành thơng khí Thê tích
khơng khí khơng vượt quá 16 mẺ/mẺ nước thải Khi BOD;> 600 mg/1 nhất định phải
tuần hồn nước thải
Trang 26al) Bể lọc sinh học nhỏ giot:
Bé loc sinh hoc nho giọt dùng để xử lý nước thải triệt để, thường cĩ hình trụ hoặc
hình chữ nhật Đặc điểm riêng của bể là kích thước hạt vật liệu lọc nhỏ hơn 25 + 30
mm, tải trọng thủy lực 0,5 + 1 m/m vật liệu lọc.ngày Hiệu suất xử lý rất cao, cĩ thé
lên đến 90% (theo BOD)
ty Cá
Hình 1.4 Bé loc sinh học nhỏ giọt
Cơng suất Oxy hĩa lượng oxy tính theo BOD trong ngày trén Im? vật liệu lọc, được xác định dựa trên nhiệt độ nước thải, mức độ nhiễm ban, vật liệu lọc và phương pháp thơng khí
a2) Bé loc sinh học cao tải:
Bé loc sinh học cao tải cĩ chiều cao cơng tác và tải trọng thủy lực cao hơn so với
bể lọc sinh học nhỏ giọt, cĩ thể lên đến 10 + 30 m3/mẺ vật liệu lọc.ngày Bé này cĩ tốc độ lọc và sự trao đổi khơng khí lớn nên quá trình oxy hĩa chất hữu cơ diễn ra rất
Trang 27Đồ án tốt nghiệp „
Thiết kế hệ thơng xử l nước thải bệnh viện đa khoa tinh Bình Định cơng suất 650 m°/ngày.đêm
Hình 1.5 Bễ lọc sinh học cao tải
Để loại tạp chất hữu cơ và tiến hành quá trình nitrit hĩa, khử nitrit, người ta sáng chế thiết bị “Hei Flon” Phần cơ bản của nĩ là tháp với lớp vật liệu hạt giả long (cat)
Trên bề mặt lớp vật liệu này, các vi sinh vật sẽ được gieo cây và hình thành Nước thải
sau khi bão hịa oxy sơ bộ được cho chảy vào tháp theo chiều từ đưới lên trên với vận tốc 25 + 60 m/h Trong tháp sẽ hình thành lớp giả lỏng với bề mặt tải riêng phần khoảng m?/mỶ, lớn hơn Aerotank 20 lần và lớn hơn thiết bị lọc sinh học thơng thường
khoảng 40 lần Quá trình xử lý diễn ra với vận tốc rất lớn: BOD giảm 85 + 90% chỉ
trong vịng 15 phút, trong khi ở Aerotank thời gian đĩ là 6 + 8h a3) Bể lọc sinh học với lớp vật liệu lọc ngập trong nước
Nước sau khi qua bê lắng 1 được bơm lên máng phân phối, theo ống dẫn phân bố
đều trên diện tích đáy bể Nước được trộn đều với khơng khí cấp từ ngồi vào qua dàn
phân phối Hỗn hợp khí - nước thải đi cùng chiều từ dưới lên, qua lớp vật liệu lọc Tại đây xảy ra quá trình khử BOD và chuyên hĩa NHa” thành NO+” Lớp vật liệu lọc cũng
cĩ khả năng khử cặn lơ lửng trong nước thải Khi bể lọc đạt đến tơn thất áp lực yêu cầu, ta tiến hành rửa bể lọc Đĩng van cấp nước và khí, đĩng, mở van xả rửa liên tục
nhiều lần Cĩ hai cách tiến hành xả rửa: - _ Cùng chiều và đi từ dưới lên
-_ Ngược chiều: nước thải đi từ trên xuống, giĩ đi từ dưới lên Quy trình cùng
chiều cho hiệu quả cao và tốn thất áp lực nhỏ
a4) Ủng dụng Oxy kỹ thuật để thơng khí nước thải
Hiện nay đã bắt đầu sử dụng Oxy kỹ thuật đề thơng khí nước thải thay cho Oxy thơng thường Quá trình này được gọi là lắng sinh học Nĩ được tiến hành trong
GVHD: PGS.TS Lé Hoang Nghiém
Trang 28thiết bị kín và được gọi là oxiten Việc áp dụng oxy thay cho khơng khí để thơng
khí nước thải cĩ nhiều ưu điểm:
- _ Hiệu suất sử dụng oxy tăng từ 8+9 đến 20+259%
-_ Cường độ oxy hĩa tăng 5+6 lần
-_ Để đảm bảo cùng nồng độ oxy trong nước thải yêu cầu vận tốc khuấy trộn
thấp hơn, do đĩ bùn tạo thành ở dạng bơng to và chặt nên dễ lắng và lọc,
cho phép tăng nồng độ bùn đến 10g/1 mà khơng cần tăng kích thước bể lắng Il
- Khinéng dé oxy cao, cdc vi khuẩn khơng phát triển
- Trong nude da xt ly, néng dé oxy con du Ién nén cé thể thúc đẩy các quá
trình xử lý tiếp theo
- _ Quá trình xử lý khơng tạo mùi do tiến hành trong thiết bị kín
-_ Chi phí đầu tư nhỏ
Tuy nhiên, phương pháp này đất do tốn kém cho việc sản xuất Oxy, vì vậy nĩ được ứng dụng trong trường hợp xí nghiệp cĩ sẵn oxy Trong oxiten do nồng độ CO: cao hơn trong Aerotank nên pH giảm đáng kể Thời gian xử lý giảm gây cản trở quá trình
nitrit hĩa Đồng thời hệ số tăng trưởng của bùn cũng giảm từ 0,6 + 1,2 đối với
Aerotank, cịn 0,4 + 0,6 đối với oxiten
Phụ thuộc vào thành phần nước thải, nồng độ oxy tối ưu trong nước thải của oxiten là
10 = 12 mg/l, cịn liều lượng bùn 7 ~10g/1
b) Cơng nghệ MBBR
b]) Tổng quan về cơng nghệ MBBR:
MBBR là một dạng của quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bởi lớp màng sinh học (biofilm) Trong quá trình MBBR, lớp màng biofilm phát triển trên giá thé lơ lửng trong lớp chất lỏng của bể phản ứng Những giá thể này chuyển động được trong chất lỏng là nhờ hệ thống sục khí cung cấp oxy cho nước thải hoặc thiết bị khuấy trộn Cơng nghệ này được phát triển tại Thụy Điển vào cuối những năm 1980 và được sử dụng rộng rãi trên nhiều nhà máy của các nước trên thế giới Trong những năm 1980, người ta sử dụng MBBR để loại bỏ Nitơ của nguồn thải thải ra biển Bắc Các kỹ sư và nghiên cứu sinh đã nhận ra rằng trong nhiều trường hợp cần cĩ một quá trình sinh học
với nồng độ sinh khối cao đề tăng hiệu quả xử lý và giảm chỉ phí [Odegaard và cộng
Trang 29Đồ án tốt nghiệp „
Thiết kế hệ thơng xử l nước thải bệnh viện đa khoa tinh Bình Định cơng suất 650 m°/ngày.đêm
ongnghexulynuoc.net.vn
Hinh 1.6 Mang sinh hoc MBBR
Cơng nghệ MBBR là cơng nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá trình
xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và bể lọc sinh học Bể MBBR hoạt động giống như quá
trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí trong tồn bộ thể tích bé Đây là quá trình xử lý bằng
lớp màng biofilm với sinh khối phát triển trên giá thể lơ lửng, mà những giá thé lơ lửng này cĩ thể di chuyền tự do trong bé phản ứng và được giữ lại bên trong bê phản
ứng được đặt ở cửa ra của bé BE MBBR khong can qua trình tuần hồn bùn giống các
phương pháp xử lý bằng màng biofilm khác Vì vậy, nĩ tạo điều kiện thuận lợi cho
quá trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí trong bể, bởi vì sinh khối
ngày càng được tạo ra trong quá trình xử lý Cũng như các quá trình sinh trưởng lơ
lửng, sinh khối trong bề MBBR cĩ nồng độ cao hơn, dẫn đến thể tích bể nhỏ gọn hơn
quá trình bùn hoạt tính thơng thường Bề MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bê kị khí
a) Aerobic reactor b) Anoxic reactor
Hình 1.7 Mơ tả quá trình xử lý của bể MBBR hiếu khí a, va thiếu khí b
GVHD: PGS.TS Lé Hoang Nghiém
Trang 30Trong bê hiểu khí sự chuyển động của các giá thể được tạo thành do sự khuếch tán của những bọt khí cĩ kích thước trung bình được thơi từ máy thơi khí Trong khi đĩ, ở bể thiếu khí/ kị khí thì quá trình này được tạo ra bởi sự xáo trộn của các giá thể trong
bể bằng cánh khuấy Hầu hết các bê MBBR được thiết kế ở dạng hiếu khí cĩ lớp lưới
chắn ở cửa ra, ngày nay người ta thường thiết kế lớp lưới chắn cĩ dạng hình trụ đặt
thăng đứng hay nằm ngang
b2) Giá thể động:
Nhân tố quan trọng của quá trình xử lý này là các giá thể động cĩ lớp màng
bioflm dính bám trên bề mặt Những giá thể này được thiết kế sao cho diện tích bề mặt đạt hiệu dụng lớn nhất, để lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt giá thể
và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động vi sinh vật khi những giá thể này lơ lửng
trong nước và tiếp xúc với chất dinh dưỡng
Kaldnes Miljoteknologi AS da phat triển những giá thể động cĩ hình dạng và kích thước khác nhau Tùy thuộc vào đặc tính quá trình tiền xử lý, tiêu chuẩn xả thải và thê tích thiết ké bé thi mỗi loại giá thể cĩ hiệu quả xử lý khác nhau Hiện tại trên thị trường cĩ 5 loại giá thể khác nhau: Kì, Ka, Ka, Natri va BiofilmChipM
Trang 31Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 m°/ngày.đêm
Biofilm Chip M Natrix
Hình 1.8 Các loại giá thể Kaldnes
Tất cả các giá thể cĩ tỷ trọng lớn hơn so với tỷ trọng của nước (tỷ trọng của các
loại giá thể so với nước từ 0.94-0.96), tuy nhiên mỗi loại giá thể cĩ tỷ trọng khác
nhau Điều kiện quan trọng nhất của quá trình xử lý này là mật độ giá thể trong bề, để giá thể cĩ thể chuyển động lơ lửng ở trong bề thì mật độ giá thể tối đa trong
bê MBBR nhỏ hơn 67% Trong mỗi quá trình xử lý bằng màng sinh học thì sự khuếch tán của các chất dinh dưỡng (chất ơ nhiễm) ở trong và ngồi lớp màng là
nhân tố đĩng vai trị quan trọng trong quá trình xử lý, vì vậy chiều dày hiệu quả của lớp màng cũng là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử
lý Chiều sâu mà cơ chất cĩ thể âm nhập vào lớp màng nhỏ hơn 100 m, điều này
cĩ nghĩa là chiều dày lớp màng rất mỏng để các chất dinh dưỡng khuêch tán vào bề mặt lớp màng Để đạt được điều này, độ xáo trộn của giá thé trong bể là nhân tố rất quan trọng để cĩ thẻ di chuyển các chất dinh dưỡng lên bề mặt của màng và đảm bảo chiều dày của lớp màng trên giá thê mỏng Những nghiên cứu khác nhau đã
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 32chứng minh rằng nồng độ sinh khối trên một đơn vị thể tích bể là 3 — 4 kg TS/mỶ,
giống như quá trình xử lý bùn hoạt tính lơ lửng Vì vậy, tải trọng thể tích của bê lớn do sinh khối hình thành trên lớp màng biofilm cao
Vùng tiếp xúc giữa nước
_ thai va mang biofilm
Mang biofilm
Protozoa
Hinh 1.9 Mang biofilm trén gia thé
Hiện tượng bào mịn các giá thể động xảy ra khi các giá thê chuyên động trong bể lớn, các giá thể va chạm vào nhau, làm cho lớp màng hình thành trên gia thé đễ bong trĩc và giảm hiệu quả của quá trình xử lý Khu vực phía trong giá thể ít bị tác động bởi lực ma sát giữa các giá thể, giữa các giá thể và nước, quá trình thổi khí do đĩ độ dày của màng sinh học bên trong giá thể cao hơn bên
ngồi giá thể
b3) Cấu tao lép mang biofilm:
Lép mang biofilm là quan thể các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể Ching loại vi sinh vật trong màng biofilm tương tự như đối với hệ thống xử lý bùn hoạt tính
lơ lửng Màng sinh học cĩ thê bao gồm bắt kỳ loại vi sinh vật, bao gồm tảo, nam, vi
Trang 33Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm MĂNG BE MANG Mee NEN SUBTRATUM ~— Màng Bioilm_> <4 Chất Lồng <4 Khí->
Hình 1.10 Hệ màng biofilm theo khái niệm
Cấu tạo của lớp màng biofilm bao gồm những cộng đồng vi sinh vat và một số vật
chất khác liên kết trong ma trận cầu tạo bởi các polymer ngoại bảo (gelatin) do vi sinh vật (cả protozoa và vi khuẩn) sản sinh ra trong quá trình trao đổi chất, quá trình tiêu huỷ tế bào và đo cĩ sẵn trong nước thải Thành phần chủ yếu của các polymer ngoại tế bào này là polysaccharides, proteins
Trước đây hầu hết các mơ hình tốn về màng vi sinh thường khơng quan tâm đúng
tới vai trị của lớp màng bề mặt, mà chi chú ý tới lớp màng nên
Nhờ sự phát triển của các cơng cụ mới nhằm nghiên cứu màng vi sinh, những hình ảnh mới về cấu trúc nội tại của lớp màng nền dần được xác định Phát hiện
mới cho thấy màng vi sinh vật là một cấu trúc khơng đồng nhất bao gồm những
cụm tế bào rời rạc bám dính với nhau trên bề mặt đệm, bên trong ma trận polymer ngoại tế bào, trong màng vi sinh vật tồn tại những khoảng trống giữa những cụm
tế bào theo chiều ngang và chiều đứng Những khoảng trống này cĩ vai trị như
những lỗ rỗng theo chiều đứng và như những kênh vận chuyền theo chiều ngang Kết quả là sự phân bố sinh khối trong mang vi sinh vật khơng đồng nhất Sự vận chuyển cơ chất từ chất lỏng ngồi vào màng và giữa các vùng bên trong màng khơng chi bi chi phối bởi sự khuếch tán đơn thuần như những quan niệm cũ chất lỏng cĩ thể lưu chuyển quanh những lỗ rỗng bởi cả quá khuếch tán và thâm thấu, quá trình thâm thấu và khuếch tán đem vật chất tới cụm sinh khối và quá trình khuếch tán cĩ thể xảy ra theo mọi hướng trong đĩ Do đĩ, hệ số khuếch tán hiệu
quả mơ tả quá trình vận chuyền cơ chất, chất oxy hố giữa pha lỏng và màng vi
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 34sinh thay đổi theo chiều sâu của màng, do vậy quan điểm cho rằng hằng số khuếch
tán là một hằng số là khơng hợp lí
Phân tích theo chủng loại vi sinh vật, lớp màng vi sinh vật cịn cĩ thê chia thành hai lớp (đúng trong trường hợp quá trình màng vi sinh hiếu khí): lớp màng kị khí ở bên trong và lớp màng hiểu khí ở bên ngồi Trong màng vi sinh luơn tồn tại đồng thời vi
sinh vật kị khí và vi sinh vật hiếu khí, do chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều so với
đường kính của khối vi sinh vật, oxy hồ tan trong nước chỉ khuếch tán vào gần bề mặt màng và làm cho lớp màng phía ngoải trở thành hiếu khí, cịn lớp màng bên trong khơng tiếp xúc được với oxy trở thành lớp màng kị khí
b4) Cơ chế hấp phụ và khuếch tán chất dinh dưỡng qua lop mang biofilm:
Các vi sinh vật tùy tiện cĩ thê sử dụng oxy hịa tan trong hỗn hợp nước thải, nếu oxy hịa tan khơng cĩ sẵn thì những vi sinh vật này sử dụng NitriVNitrat như là
chất nhận điện tử Tại bề mặt màng biofilm là lớp chất lỏng ứ đọng để phân lập
lớp màng biofilm với chất lỏng được xáo trộn trong bể phản ứng Chất dinh dưỡng và oxy khuếch tán qua lớp chất lỏng ứ đọng từ hỗn hợp chất lỏng xáo trộn trong bẻ MBBR tới lớp màng biofilm Trong khi chất dinh dưỡng vào oxy khuếch tán thơng qua lớp ứ đọng tới lớp màng biofilm, sự phân hủy sinh học sản xuất ra
những sản phẩm khuếch tán từ lớp màng biofilm, ngược lại hỗn hợp chất lỏng
được xáo trộn trong bể MBBR Quá trình khuếch tán vào và ra lớp màng biofilm vẫn tiếp tục xảy ra Khi các vi sinh vat phát triển, sinh khối phát triển và ngày càng dày đặc Bề dày sinh khối ảnh hưởng đến khả năng hịa tan oxy và chất bề mặt trong bể phản ứng đến các quần thể vi sinh vật Các vi sinh vật ở lớp ngồi cùng của lớp màng biofilm là lối vào đầu tiên để oxy hịa tan và chất bề mặt khuếch tán qua màng biofilm Khi oxy hịa tan và chất lỏng ứ đọng khuếch tán qua mỗi lớp
nằm phía sau so với lớp ngồi cùng của màng biofilm thì sẽ được các vi sinh vật
tiêu thụ nhiều hơn so với lớp biofilm phía trước Sự giảm nồng độ oxy hịa tan qua lớp màng biofilm đã tạo ra các lớp hiếu khí, tùy tiện, kị khí trên màng biofilm
Những hoạt động vi sinh vật khác nhau xảy ra trong mỗi lớp màng này vì những vi sinh vật đặc trưng phát triển trong những mơi trường khác nhau trên biofđlm Ví dụ như các vi sinh vật trong mỗi lớp màng bioifilm sẽ cĩ một mật độ thích hợp nhất đối với mơi trường oxy/cơ chất trong lớp màng này Ở lớp
ngồi của màng biofilm khi nồng độ oxy hịa tan và nồng độ cơ chất cao thì số
lượng vi sinh vật hiếu khí chiếm ưu thế Lớp biofilm sâu hơn khi nồng độ Oxy
Trang 35Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm
màng biofilm hay dính bám trên bề mặt giá thể sẽ bị ảnh hưởng bởi sự khuếch
tán oxy và cơ chất giảm dần qua lớp màng Khi những vi sinh vật dính bám trên lớp màng biofilm ban đầu yếu đi thì hoạt động xáo trộn những giá thể sẽ rửa trơi lớp màng biofilm ra khỏi giá thể
Khơng giống như sự phát triển của hệ thống lơ lửng khác, tốc độ phản ứng
trong một bể cĩ giá thể di chuyển phụ thuộc tuyến tính hay gần tuyến tính với
nồng độ oxy trong điều kiện bị hạn chế Oxy Quá trình này cĩ thể quan sát thấy từ tốc độ oxy khuếch tán qua các lớp chất lỏng ứ đọng và thâm nhập các màng sinh hoe /Hem, 19947 Một số lượng lớn nồng dé Oxy cao hon lam tăng gradient khuếch tán qua màng sinh học này Sự tăng cường năng lượng xáo
trộn dưới quá trình tăng vận tốc thơi khí cũng giúp cải thiện sự tiếp xúc của
chất lỏng tới màng sinh học Nếu tải trọng hữu cơ được giữ cĩ định (ví dụ dựa vào độ dày và thành phần màng sinh học) tốc độ Nitrat hĩa cĩ thể được dự kiến sẽ tăng tuyến tính với sự gia tăng nồng độ Oxy hịa tan
b5) Quá trình sinh trưởng, phát triển và suy thối của màng vi sinh vật:
Quy luật chung trong sự phát triển của màng vi sinh vật bởi quá trình tiêu thụ cơ chất cĩ trong nước thải và làm sạch nước thải như sau: quá trình vi sinh vật phát triển
dính bám trên bề mặt giá thê được chia thành 3 giai đoạn:
Giai đoạn thứ nhất: khi màng vi sinh vật cịn mỏng và chưa bao phủ hết bề mặt rắn Trong điều kiện này, tất cả vi sinh vật phát triển như nhau, cùng điều kiện, sự phát triển giống như quá trình vi sinh vật lơ lửng
Giai đoạn thứ hai: độ dày màng trở nên lớn hơn bề dày hiệu quả Trong giai đoạn
thứ hai, tốc độ phát triên là hằng số, bởi vì bề dày lớp màng hiệu quả khơng thay đổi
bat chấp sự thay đổi của tồn bộ lớp màng, và tổng lượng vi sinh đang phát triên cũng
khơng thay đổi trong suốt quá trình này Lượng cơ chat tiêu thụ chỉ dùng đề duy trì sự
trao đổi chất của vi sinh vật và khơng cĩ sự gia tăng sinh khối Lượng cơ chất đưa vào phải đủ cho quá trình trao đổi chất, nếu khơng sẽ cĩ sự suy giảm sinh khối và lớp
màng sẽ bị mỏng dần đi nhằm đạt tới cân bằng mới giữa cơ chất và sinh khĩi
Trong giai đoạn thứ ba: bề dày lớp màng khơng thay đổi nhiều và trở nên ồn định Sự trao đổi chất diễn ra để phân hủy chất hữu cơ thành CO: và nước Lượng vi sinh vật
khơng thay đổi do chiều dày lớp màng hiệu quả khơng thay đổi và khơng cĩ sự gia
tăng sinh khối trong giai đoạn này Lượng cơ chất phải đủ cho quá trình trao đối chất, nếu khơng vi sinh sẽ thiếu dinh dưỡng và bắt đầu phân hủy nội bào để cân bằng với cơ
chat và sinh khối Trên thực tế, quá trình phân hủy nội bào và quá trình trao đối chất sẽ
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 36diễn ra đồng thời với nhau Khi đĩ tốc độ phát triển màng cân bằng với tốc độ suy
giảm bởi sự phân huỷ nội bào, phân huỷ theo dây chuyền thực phẩm, hoặc bị rửa trơi bởi lực cắt của dịng chảy
Trong quá trình phát triển của màng vi sinh vật, vi sinh vật thay đổi cả về chủng loại và số lượng Lúc đầu, hầu hết sinh khối là vi khuẩn, sau đĩ protooas và tiếp đến là metazoas phát triển hình thành nên một hệ sinh thái Protooas và metaoa ăn màng vỉ sinh vật làm giảm lượng bùn dư Tuy nhiên, trong điều kiện mơi trường nào đĩ, ching hạn nhiệt độ nước hay chất lượng nước thuận lợi cho metazoas phát triển quá mạnh sẽ ăn quá nhiều màng vi sinh lam ảnh hưởng tới khả năng làm sạch nước Nghiên cứu của Inamori cho thấy cĩ hai lồi thực dưỡng sống trong màng vi sinh vật Một lồi ăn vi
khuẩn lơ lửng và thải ra chất kết dính Kết quả là làm tăng tốc độ làm sạch nước Lồi
kia ăn vi khuẩn trong màng vi sinh do đĩ thúc đây sự phân tán sinh khối Và nêu hai
lồi này cĩ sự cân bằng hợp lí thì hiệu quả khống hố chất hữu cơ và làm sạch nước thải cao
Nơng độ sinh khối trên giá thể MBBR được nghiên cứu rằng cĩ độ tương đương với nồng độ chất rắn lơ lửng của quá trình bùn hoạt tính, các giá trị
thơng thường khoảng 1000-5000mg/L (tính theo chất rắn lơ lửng) Tuy nhiên với
cùng một thể tích bể phản ứng, kết quả cho thấy rằng hiệu suất xử lý của bể MBBR cĩ thể cao hơn nhiều so với sự phát triển của hệ thống lơ lửng (#us/en và cộng sự, 1995) Những nguyên nhân sau cĩ thể giải thích cho tính hiệu quả
hơn của bề MBBR:
- _ Sự hoạt động của nồng độ sinh khối cao từ việc kiểm sốt hiệu quả của độ dày màng sinh học trên các giá thể bằng quá trình xáo trộn trong bể hoặc do sự ma sát giữa các giá thể lơ lửng với nhau
-_ Khả năng giữ lại sinh khối cao chuyên biệt và cụ thể cho mỗi điều kiện khác nhau bên trong mỗi bề phản ứng, độc lập với SRT của hệ thống tổng thé
-_ Hệ số khuếch tán chấp nhận được sinh ra từ các điều kiện hễn loạn trong bể phản ứng
b6) Tính chất màng vi sinh vat:
Khả năng dính bám của màng sinh học trên bề mặt rắn là một trong những nhân tố
Trang 37Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm
pH của dung dịch nhỏ hơn giá trị mà ở đĩ bề mặt khơng cĩ sự vận chuyển điện tích Khi điểm đẳng điện của bề mặt vi sinh vật thay đổi trong vùng acid (PH 4— 5), tế bào vị sinh vật trong trong nước trung tính được coi như là hạt keo với sự vận chuyên điện tích âm Hơn nữa, lực kéo tĩnh điện hoạt động giữa các vi sinh vật và các phân tử hay
bề mặt rắn với một sự vận chuyên điện tích rõ ràng, vì vậy chúng cĩ thể dính chặt dễ
dàng Mặt khác, sự bám dính của vi sinh vật lên các phân tử hay các bề mặt rắn với sự vận chuyển điện tích âm rất khĩ nhận ra Đặc tính vật lí của bề mặt rắn cĩ ảnh hưởng đến khả năng dính bám của màng vi sinh vật Các quan sát cho thây bề mặt gồ gề cĩ ảnh hưởng đến thời kì đầu hình thành lớp màng và số lượng gắn kết cao hơn nhiều so với bề mặt nhẫn Nhưng sự gồ gề của bề mặt khơng phải là nhân tố quan trọng trong tơng lượng màng vi sinh được tạo thành Theo các nghiên cứu khi so sánh đặc tính dính bám của màng sinh học trên các vật liệu: polyvynylchloride (bề mặt khơng xử lí)
và polyethylene (A), vật liệu lọc cùng loại được chà láng bằng giấy nhám mịn (B), chà
bằng giấy thơ (C) và gắn chúng vào | dia trong đơn vị lọc tiếp xúc quay Và kết quả cho thay tốc độ kết dính và tổng lượng kết dính như sau: A < B <€ Vậy độ gồ ghè ít
ảnh hưởng đến sự kết hợp của màng vi sinh lên bề mặt rắn, nĩ chỉ ảnh hưởng đến tổng
lượng màng bám dính và đặc tính bám dính thay đổi theo điều kiện sinh lý của vi sinh vật Ngồi ra khả năng dính bám của màng cũng phụ thuộc vào vận tốc dịng nước chảy qua bề mặt màng Tốc độ cao ảnh hưởng đến sự hình thành lớp màng cơ bản, nhưng khi lớp màng đã hình thành thì tốc độ dịng chảy càng cao thì sự sinh trưởng càng tăng nhanh
Các vi khuẩn tạo thành bazơ từ chuỗi thức ăn thơng qua hoạt động của chất hữu cơ trong nước thải đã được xử lý Các chất hịa tan tăng lên một cách nhanh chĩng trong khi các phân tử chât keo bị sụt giảm tạo thành các lớp sệt Tại đĩ, chúng trải qua quá trình gắn kết với enzym ngoại bào, giải phĩng một lượng nhỏ phân tử mà chúng chuyển hĩa được Hệ vi khuẩn gồm các thực vật hoại sinh sơ cấp và thứ cấp, giống như trong hệ thống tác nhân sinh trưởng lơ lửng,bao gồm các lồi: Achromobacterium, Alcaligenes, Flavobacterium, Pseudomonas,Sphaerotilus và Zooglea Tuy nhiên khơng hồn tồn giống như trong hệ thống tác nhân sinh trưởng lơ lửng, sự phân bố các lồi này cĩ thé thay đồi vị trí trong các phản ứng Tác nhân sinh trưởng bám dính cũng bao gồm vi khuẩn Nitrat hĩa, như các lồi Nitrosomonas và Nitrobacter, thường được phát hiện ở các vùng cĩ nồng độ các chất hữu cơ lơ lửng thấp Sinh khối trong các thiết bị xử lý ứng dụng quá trình màng vi sinh vật tương đối lớn Quá trình vi sinh vật sản sinh ra ít bùn dư hơn quá trình bùn hoạt tính vì chuỗi thức ăn dải hơn
- _ Vận hành hệ thống thiết bị xử lý:
Ưu điểm quan trọng nhất của quá trình màng vi sinh vật so với quá trình vi sinh vật
lơ lửng là sự đễ dàng trong vận hành hệ thống xử lí Việc vận hành hệ thống bùn hoạt
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 38tính địi hỏi phải duy trì ổn các thơng số như nồng độ vào ổn định, khả năng lắng của bùn, tuần hồn bùn và loại bỏ bùn dư .Đặc biệt khi sự phát triển quá mức của vi khuẩn Filamentous như Sphaelotilus natans, beggiatoa làm giảm khả năng lắng của bùn và gây khĩ khăn trong việc vận hành hệ thống Trong quá trình vi sinh dính bám những điều kiện vận hành như trên hau như khơng cần quan tâm tới Trong khi bê lắng sau bể Aerotank cịn nhiệm vụ duy trì nồng độ bùn trong bể hoạt tính thì bể lắng sau thiết bị màng vi sinh vật chỉ cĩ tác dụng loại bỏ chất rắn sinh học (lớp màng bị bong ra trong nước thải sau khi qua thiết bị xử lí bằng màng) mà khơng ảnh hưởng gì tới hoạt động của màng vi sinh vật Do tác dụng của chuỗi thức ăn tồn tại trong quá trình màng vi sinh dài nên lượng bùn dư sinh ra ít, do vậy sẽ làm giảm phức tạp trong quá trình vận hành cũng như làm cho hệ thống xử lí ít cơng trình đơn vị xử lí hơn
Tuy vậy, sự đơn giản trong vận hành dẫn tới khả năng điều chỉnh tình trạng của hệ
thống xử lí đang hoạt động thấp Với bùn hoạt tính cĩ thể điều chỉnh nồng độ bùn
trong bế bằng cách điều chỉnh lượng bùn tuần hồn từ bể lắng, hay muốn tăng khả năng loại bỏ nitơ cĩ thể tăng thời gian lưu bùn, nĩi chung thì cĩ thể điều khiển các thơng số đề đảm bảo hiệu qua xử lí nước thải trong bùn hoạt tính Trái lại đối với quá trình màng vi sinh vật khơng thê điều khiến chính xác sinh khối trong hệ thơng, các chủng vi sinh vật bởi vì khơng cĩ một phương pháp hiệu quả nào được tìm thấy nhằm
điều khiển quá trình này Cĩ thê nĩi rằng thơng số cĩ thể được điều khiển đề vận hành
hệ thống màng vi sinh vật chỉ cĩ chất lượng nước đầu vào và cường độ sục khí (hiếu
khí)
- _ Đặc tính về sự loại bỏ cơ chất:
Những tính chất về sự loại bỏ cơ chất trong quá trình màng vi sinh khác xa với quá trình vi sinh vật lơ lửng như bùn hoạt tính Sự khác biệt chủ yếu ở hai quan điểm: + Một quan điểm cho rằng phản ứng sinh học được điều chỉnh bởi hai yếu tố: sự khuếch tán, sự tiêu thụ cơ chất trong màng Quá trình khuếch tán sẽ là quá trình hạn
chế tốc độ nêu bề dày màng đạt tới một giá trị đủ lớn Quá trình khuếch tán là một quá
trình hố lí, ít chịu ảnh hướng bởi nhiệt độ hơn những hoạt động sinh học như trao đổi chất hay sự tiêu thụ cơ chất Trong quá trình màng vi sinh vật sự phụ thuộc của tốc độ loại bỏ cơ chất vào nhiệt độ thường ít hơn so với quá trình vi sinh vật lơ lửng và khả năng xử lí là ổn định hơn
+ Quan điểm thứ hai quan tâm đến quá trình loại bỏ các hạt rắn, các hạt lơ lửng, cũng
như những vấn đề liên quan tới sự vận chuyên cơ chất bởi quá trình khuếch tán Trong
Trang 39Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế hệ thơng xử lý nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh Bình Định cơng suất 650 mẺ/ngày.đêm
màng vi sinh vật, các chất răn lơ lửng hầu như khơng thể xâm nhập vào màng vì hệ số khuếch tán phân tử của cơ chất tỉ lệ với khối lượng phân tử của chúng, hệ sĩ khuếch
tán phân tử của những hợp chất cĩ khối lượng phân tử lớn (lên đến 1000 đvC) nhỏ hơn
nhiều những hợp chất cĩ khối lượng phân tử nhỏ (khoảng 100) Cac chat ran nay bị
giữ lại trên bề mặt màng và trước khi cĩ thê xâm nhập vào màng sẽ xảy ra quá trình thuỷ phân để bẻ gãy các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn
- _ Khởi động nhanh chĩng:
Trong quá trình bùn hoạt tính, thời gian khởi động tối thiểu khoảng 1 tháng để đạt được hiệu quả ồn định và thơng thường là 2 tháng So với quá trình màng vi sinh vat, thì thời gian khởi động khoảng 2 tuần đối với thiết bị lọc sinh học ngập nước và thiết bị tiếp xúc quay, và cần thời gian dài hơn đối với thiết bị lọc nhỏ giọt
Nguyên nhân làm cho thời gian khởi động của quá trình màng vi sinh ngắn hơn là
do hầu hết sinh khối sinh ra đều tích luỹ lại mà khơng bị tiêu thụ sớm trong quá trình
khởi động, khi màng vi sinh cịn mỏng Nhờ vậy việc khơi phục vận hành cũng rất nhanh ngay cả khi một lượng lớn sinh khối bị suy giảm do một lí do nào đĩ Quá trình cũng chịu được sự thay đổi bất thường về tải trọng hữu cơ
- _ Khả năng loại bỏ những cơ chất phân hủy chậm:
Cĩ hai quan điểm giải thích về khả năng loại bỏ những cơ chất phân huỷ chậm của quá trình màng vi sinh vật Những cơ chất cĩ chứa các loại chất hữu cơ như Polyvinyl Alcohol (PCA), Linear Alkylbenzen Sulfonate (LAS), lignin, các hợp chất hữu cơ cĩ gốc Clo, hay các chất v6 co nhw nitrate, cyanide, Những hợp chất này đều là các hợp chất cĩ thé phân huỷ sinh học, tuy nhiên tốc độ phân huy rat chậm, và tốc độ tăng trưởng của các lồi vi sinh sử dụng các hợp chất trên làm cơ chất chính rất tháp Ví dụ tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn nito Nitrosomonas chỉ bằng 1/10 tốc độ phát triển của Escherichia coli Các lồi vi sinh vật cĩ tốc độ tăng trưởng nhỏ cĩ khả năng loại bỏ các loại bỏ các cơ chất phân huỷ chậm
Nguyên nhân thứ hai liên quan đến ti lệ của bề dày màng hiệu quả với bề dày của tổng mang Noi chung, tốc độ tiêu thụ một cơ chất chậm liên quan đến sự vận chuyển bởi quá trình khuếch tán phân tử của nĩ, độ sâu nĩ cĩ thé vào trong màng vi sinh vật, tương ứng với độ sâu của lớp màng hiệu quả Nĩi cách khác, nếu tốc độ tiêu thụ một
cơ chất nhỏ thì lượng vi sinh cần thiết sẽ lớn tương ứng và ngược lại Vì vậy, sự khác
biệt về khả năng phân huỷ sinh học sẽ khơng ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ tiêu thụ cơ chất của màng vi sinh vật Do đĩ, màng vi sinh thích hợp để xử lí những loại nước thải
cĩ chứa những cơ chat phân huỷ sinh học chậm
GVHD: PGS.TS Lê Hồng Nghiêm
Trang 40- Kha nang chiu bién dong vé nhiệt độ và tai trong 6 nhiém:
Tốc đơ khuếch tán và phản ứng sinh học đều giảm khi nhiệt độ giảm, và mức độ phụ thuộc của phản ứng sinh học quan trọng hơn sự khuếch tán Năng lượng hoạt hố được dùng để đánh giá mức độ phụ thuộc của phản ứng sinh học vào nhiệt độ, năng lượng càng lớn sự phụ thuộc càng cao Năng lượng hoạt hố của khuếch tán phân tử chỉ chừng vài kcal/mol trong khi đĩ năng lượng hoạt hố của phản ứng sinh học khoảng 20 — 30 kcal/mol Do vậy, ngay cả khi nhiệt độ nước thải xuống thấp tốc độ
tiêu thụ cơ chất bởi màng vi sinh vật cũng khơng ảnh hưởng lớn bằng bản thân tốc độ
phản ứng sinh học nội tại, với động lực phản ứng giống như đối cơ chất phân huỷ chậm, do tốc độ khuếch tán phân tử giảm chậm hơn nhiều tốc độ phản ứng theo nhiệt
độ Ngược lại, khi nhiệt độ nước tăng tốc độ tiêu thụ cơ chất cũng khơng tăng nhiều
như phản ứng sinh học nội tại Vậy hiệu quả xử lí của màng vi sinh vật 6n định it phụ
thuộc vào sự thay đồi nhiệt độ Đối với sự thay đơi tải lượng ơ nhiễm thì hiệu quả xử lí
cũng ơn định Khi tải lượng đầu vào tăng lên thì nồng độ cơ chất trên bề mặt của màng tăng tương ứng, do vậy bề dày hiệu quả của màng cũng tăng theo Ngược lại, khi tải lượng ơ nhiễm giảm thì bề dày màng cũng giảm theo Kết quả là hiệu quả xử lí được giữ ơn định
- _ Hiệu quả cao đối với nước thải cĩ nồng độ ơ nhiễm thấp:
Thực nghiệm cho thây khơng thẻ xử lí nước thải cĩ nồng độ BOD thấp hon 20 mg/I
bằng quá trình bùn hoạt tính, vì rất khĩ duy trì giá trị MLSS và hiệu quả xử lí Tuy nhiên, đối với quá trình màng vi sinh vật chỉ cần nơng độ cơ chất cao hơn giá trị cần thiết để duy trì sự trao đổi chất (giá trị rất thấp), nước thải với nồng độ cơ chất thay đổi trong khoảng rộng vẫn đảm bảo được hiệu quả xử lí Đối với màng vi sinh vật nước thải cĩ nồng độ cơ chất càng thấp càng dễ xử lí
-_ Sự đa dạng về thiết bị xử lý:
Trong mỗi thiết bị lọc ngập nước, tiếp xúc quay hay lọc nhỏ giọt thì hình dạng, kích thước, loại vật liệu, phương pháp bố trí vật liệu đệm làm giá thể cũng rất đa dạng Mặc
dù, khơng cĩ sự khác biệt nhiều về diện tích bề mặt riêng (thể tích màng/thê tích thiết
bị) giữa các loại thiết bị trên, nhưng đối với thiết bị sử dụng vật liệu dạng lơ lửng cĩ
diện tích bề mặt màng lớn nhiều so với các thiết bị khác, và tải trọng hữu cơ cũng lớn
hơn Ngồi ra, các thiết bị trên cĩ thể áp dụng được cho cả quá trình hiếu khí và kị khí, trừ thiết bị lọc nhỏ giọt Vì vậy, quá trình màng vi sinh vật cĩ thể áp dụng để xử lí
nhiều loại nước khác nhau Cụ thê như thiết bị lọc sinh học sử dụng vật liệu đệm lơ