Khảo sát đánh giá hiện trạng và hiệu quả xử lý nướ thải một số bệnh viện đề xuất mô hình xử lý thíh hợp

Trong bản luận văn này chúng tôi trình bày cách xử lý các số liệu rời rạc để nhận được các mô hình thực nghiệm thống kê mô tả quan hệ giữa các chỉ tiêu hoá lý cơ bản của nước thải bệnh v

Luận văn thạc sĩ khoa học

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường

Khảo sát, đánh giá hiện trạng

và hiệu quả xử lý nước thải một số bệnh viện

Luận văn thạc sĩ khoa học

Khảo sát, đánh giá hiện trạng

và hiệu quả xử lý nước thải một số bệnh viện

Đề xuất mô hình xử lý thích hợp

Ngành : Công nghệ môi trường Mã số :

Nguyễn thị phương loan

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân

Hà Nội - 2006

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân, người giao đề tài và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TSKH Nguyễn Xuân Nguyên, Giám đốc Trung tâm CTC đã hết sức giúp đỡ và đưa ra nhiều ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn

Tôi cũng xin cảm ơn các đồng nghiệp của tôi tại Trung tâm CTC đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là các thầy, cô giáo tại Viện khoa học và Côn g nghệ Môi trường, đã truyền đạt cho tôi rất nhiều kiến thức trong quá trình học tập

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2006

Học viên

Nguyễn Thị Phương Loan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ

Mở đầu 1

Chương 1.Tình hình ô nhiễm môi trường do nước thải bệnh viện ở Việt Nam 3

1.1.Vài nét về sự phát triển mạng luới y tế và hiện trạng môi trường bệnh viện 3 1.2 Nguồn phát sinh nước thải bệnh viện và sự ảnh hưởng tới môi trường 8

1.3 Đặc điểm chung của nước thải bệnh viện 10

1.4 Hệ thống pháp lý liên quan đến quản lý chất thải y tế 16

Chương 2 Các phương pháp và công trình xử lý nước thải bệnh viện 18

2.1 Các phương pháp xử lý nước thải bệnh viện 18

2.2 Một số dây chuyền công nghệ và công trình xử lý nước thải bệnh viện được áp dụng ở Việt Nam 37

Chương 3 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tại một số bệnh viện ở Việt Nam 51

3.1 Các loại mô hình công nghệ đã áp dụng tại các trạm xử lý 51

3.2 Đánh giá hiệu quả xử lý của các loại mô hình công nghệ 55

Chương 4.Đề xuất lựa chọn mô hình công nghệ thích hợp để xử lý nước thải bệnh viện ở Việt Nam 67

4.1 Định hướng triển khai công nghệ xử lý nước thải bệnh viện ở Việt Nam 67

4.2 Các đề xuất cụ thể về mô hình công nghệ cho các bệnh viện 70

Chương 5.Kết luận và kiến nghị 79

5.1 Kết luận 79

5.2 Kiến nghị 80

Tài liệu tham khảo 82

Phụ lục

Bảng 1.3 Đặc tính của nước thải bệnh viện theo các khoa 12

Bảng 1.4 Nước thải của các bệnh viện tuyến trung ương 13

Bảng 1.5 Đặc tính nước thải của các bệnh viện tuyến tỉnh 13

Bảng 1.6 Đặc tính nước thải của các bệnh viện chuyên ngành 14

Bảng 1.7 Kết quả đánh giá thông số ô nhiễm chung cho từng tuyến 14

Bảng 1.8 Đánh giá nước thải của các bệnh viện theo chuyên khoa 15

Bảng 2.1 Các công đoạn xử lý nước thải bệnh viện 19

Bảng 2.2 áp dụng được phương pháp xử lý cơ học trong xử lý nước thải 20

Bảng 2.3 áp dụng các quá trình hoá học trong xử lý nước thải bệnh viện 21

Bảng 2.4 Hiệu suất các quá trình xử lý nước thải bệnh viện 30

Bảng 3.1 So sánh về chỉ tiêu kỹ thuật của 4 loại hình công nghệ xử lý nước thải bệnh viện 53

Bảng 3.2 Bảng so sánh các chỉ tiêu của các mô hình công nghệ 55

Bảng 3.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đặc trưng của nước thải đầu vào từng bệnh viện 56

Bảng 3.4 Kết quả phân tích nước thải đầu ra của từng bệnh viện 59

Bảng 3.5 Hiệu suất xử lý nước thải của từng bệnh viện(%) 60

Bảng 3.6 Đánh giá chung hiệu suất của các hệ thống xử lý nước thải bệnh viện 62

Bảng 3.7 Hiệu quả xử lý của các nhóm công nghệ khác nhau 63

Bảng 3.8 Kết quả về nồng độ vi sinh trong nước thải bệnh viện 64

Bảng 3.9 Các loại vi khuẩn gây bệnh phân lập được tại bể tập trung toàn bệnh viện 65

Bảng 3.10 Tỉ lệ công nghệ có chỉ tiêu Coliform sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải 65

Bảng 4.1 So sánh một số chỉ tiêu giữa hệ xử lý nước thải thông dụng và hệ thống có xử lý nitơ 68

Bảng 4.2 Bảng ước tính tỉ suất đầu tư xây dựng và giá thành vận hành hợp lý cho hệ thống xử lý nước thải các bệnh viện ở Việt Nam 70

Hình 1.1 Sơ đồ quản lý môi trường trong ngành y tế 8

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng 26

Hình 2.2 Sơ đồ hoạt động của hệ thống 27

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống tháp lọc sinh học 28

Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống đĩa lọc sinh học 29

Hình 2.5 Quá trình chuyển hoá nitơ trong nước thải nhờ vi sinh vật 34

Hình 2.6 Quá trình kết hợp để loại bỏ nitơ trong xử lý sinh học 35

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý khử photpho trong xử lý sinh học 37

Hình 2.8 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bệnh viện 38

Hình 2.9 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bệnh viện bằng thiết bị hợp khối 42

Hình 2.10 - Mặt cắt cấu tạo thiết bị V69 45

Hình 2.11 Mặt cắt cấu tạo thiết bị CN-2000 47

Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ đề xuất cho các bệnh viện trung ương 71

Mở đầu

Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước,

sự nghiệp phát triển ngành y tế, chăm sóc sức khoẻ cho cộng đồng dân cư

đang là mối quan tâm hàng đầu của Nhà nước ta Cùng với việc gia tăng số lượng giường bệnh và nâng cao chất lượng phục vụ thì chất thải bệnh viện

đang là vấn đề nổi cộm của nước ta hiện nay, đặc biệt là nước thải chưa qua xử

lý làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước và lây lan các loại dịch bệnh

Nước thải bệnh viện là một dạng nước thải sinh hoạt và đặc trưng bởi các chỉ tiêu hoá lý và chỉ tiêu vi sinh Để đưa ra công nghệ xử lý nước thải bệnh viện cần phải xác định các chỉ tiêu trên

Các chỉ tiêu hoá lý bao gồm: COD, BOD, Tổng Nitơ, Tổng Phốtpho, SS Các phương pháp lấy mẫu đo đạc phân tích cho phép xác định giá trị thông số

đặc trưng đó với độ chính xác cần thiết Tuy nhiên kết quả đó thường là tập hợp số liệu thống kê rời rạc ở dạng bảng biểu khó sử dụng được trong tự động hoá tính toán thiết bị công nghệ xử lý nước thải

Trong bản luận văn này chúng tôi trình bày cách xử lý các số liệu rời rạc

để nhận được các mô hình thực nghiệm thống kê mô tả quan hệ giữa các chỉ tiêu hoá lý cơ bản của nước thải bệnh viện để có thể sử dụng quan hệ đó trong việc mô hình hoá thiết bị công nghệ, tổng hợp và phân tích hệ thống xử lý nước thải bệnh viện nhằm tiết kiệm thời gian và công sức trong việc triển khai vào thực tế

Các bệnh viện ở Việt Nam đa phần chưa được quy hoạch đầu tư về hạ tầng kỹ thuật hoàn chỉnh vì nhiều nguyên nhân khác nhau nên cần thiết phải

có sự nghiên cứu để lựa chọn các mô hình xử lý nước thải phù hợp cho từng loại hình quy mô và vùng địa lý

Hầu hết các bệnh viện ở Việt Nam hiện nay đều hoạt động theo chế độ bao cấp, nguồn kinh phí hoạt động được phân bổ theo giường bệnh hạn hẹp nên kinh phí cho xử lý môi trường rất khó khăn Việc có được hệ thống xử lý

nước thải cho các bệnh viện đảm bảo tiêu chuẩn và chi phí quản lý thấp là hết sức quan trọng và có ý nghĩa xã hội to lớn

Trước các vấn đề đặt ra ở trên, việc nghiên cứu lựa chọn mô hình công nghệ phù hợp để xử lý nước thải bệnh viện trong điều kiện ở Việt Nam là rất

cần thiết Vì vậy tôi được giao đề tài luận văn là: “Khảo sát, đánh giá hiện trạng và hiệu quả xử lý nước thải một số bệnh viện Đề xuất mô hình xử lý thích hợp”

Cách tiếp cận để thực hiện đề tài là: Trên cơ sở phân tích về công nghệ,

đầu tư, phí vận hành, yêu cầu về kỹ thuật, yêu cầu về quản lý của một số bệnh viện để đề xuất công nghệ thích hợp giải quyết vấn đề nước thải bệnh viện ở Việt Nam

Nội dung chính của luận văn gồm:

- Nghiên cứu các phương pháp xử lý nước thải để làm cơ sở lý luận cho việc vận dụng các phương pháp xử lý thích hợp cho nước thải bệnh viện

- Tổng hợp các mô hình công nghệ xử lý nước thải bệnh viện đã được sử dụng và xử lý tại các bệnh viện ở Việt Nam

- Phân tích chất lượng nước thải trước và sau xử lý của các bệnh viện đã

được xây dựng hệ thống xử lý nước thải để có sự đánh giá khách quan hiệu quả xử lý từng loại mô hình công nghệ

- Trên cơ sở đó, đưa ra đề xuất các mô hình công nghệ thích hợp để xử

lý nước thải cho các bệnh viện ở Việt Nam với từng loại quy mô, tính chất khác nhau

Chương 1 Tỡnh hỡnh ụ nhiễm mụi trường

do nước thải bệnh viện ở Việt Nam

1.1.vài nét về sự phát triển mạng luới y tế và hiện trạng môi trường bệnh viện

1.1.1.Sự phát triển lưới khám chữa bệnh ở bệnh Việt Nam

Để đáp ứng nhu cầu chăm sóc khoẻ ngày một lớn của nhân dân, nhà nước ta đã có chủ trương tăng cường đầu tư cho y tế cả chiều sâu cũng như chiều rộng Hệ thống bệnh viện đã và đang từng bước phát triển từ cấp tỉnh, thành phố đến cấp huyện, cấp xã nhiều bệnh viện, trung tâm y tế, huyện, xã

được cải tạo và xây dựng mỗi ngày càng hiện đại và quy mô

Hiện nay, Việt Nam có một hệ thống rộng lớn gồm 1027 bệnh viện và các cơ sở y tế tương đương Trong tổng số 1027 bệnh viện trên địa bàn cả nước có:

30 bệnh viện trong đó có 10 bệnh viện đa khoa, và 20 bệnh viện chuyên khoa do

Bộ Y tế trực tiếp quản lý; 925 bệnh viện, trong đó có 115 bệnh viện đa khoa tỉnh,

224 bệnh viện chuyên khoa và 586 bệnh viện huyện/thị xã do địa phương quản lý (tỉnh, thành phố, huyện); 72 bệnh viện do các bộ, ngành khác quản lý [1]

Bộ Y tế cũng đã ra Quyết định số 104/QĐ-BYT ngày 28/3/2002 về việc Quy hoạch mạng lưới khám chữa bệnh Việt Nam đến 2010 như ở bảng 1.1 Qua bảng 1.1 ta thấy: Quy hoạch mạng lưới các bệnh viện Việt Nam đến

2010 nhằm tăng cường sự tiếp cận các dịch vụ y tế tới người dân qua sự tăng trưởng cả về số lượng cơ sở y tế và số giường bệnh

• Các bệnh viện đa khoa và chuyên khoa tuyến trung ương, kể cả các bệnh viện do ngành quản lý, tuy tỷ lệ tăng trưởng bệnh viện có giảm, nhưng tỷ lệ tăng trưởng giường bệnh lại tăng Một số bệnh viện lớn ở các đô thị lớn được đầu tư xây dựng và trang thiết bị y tế hiện đại để phát triển thành các trung tâm y tế chuyên sâu, có điều kiện để tiếp cận

và trao đổi thông tin với ngành y học của các nước tiên tiến trên thế giới, ví dụ như bệnh viện Bạch Mai

• Các bệnh viện đa khoa và chuyên khoa tuyến tỉnh và huyện đều tăng về

số lượng và chất lượng, không những về số lượng các bệnh viện mà còn

số lượng giường bệnh

• Sự tăng trưởng quan trọng đó là tăng số giường bệnh thể hiện qua tỷ lệ

số giường bệnh /10000 dân Năm 2001 tỷ lệ số giường bệnh chỉ là 4,8/10000 dân; năm 2005, tỷ lệ này đã đạt 16,4/10000 dân; dự kiến đế năm 2010 tỷ lệ trên sẽ là 18.7/10000 dân

Bảng 1.1 Quy hoạch mạng lưới các bệnh viện Việt Nam đến 2010 [1]

Cơ sở y tế Số bệnh viện theo năm Số giường bệnh theo năm

2001 2005 2010 2001 2005 2010

Dân số (triệu người) 79tr 82tr 86,7tr 79tr 82tr 86,7tr BVĐK Trung ương 11 10 10 6430 6150 6700 BVCK Trung ương 20 20 17 2210 6850 7200 BVĐK Tỉnh 107 115 122 35639 41657 47200 BVCK Tỉnh 188 224 262 23463 28135 38925 Bệnh viện huyện 569 586 575 41805 46980 56030 Bệnh viện ngành 75 72 63 4715 4935 5200 Tổng cộng 970 1027 1049 117562 134707 161255 Trong đó: BV tư nhân 14 25 33 928 2607 4790

Tỷ lệ tăng trưởng +6% +2,3 +15% +20%

• BV : Bệnh viện

• BVĐK : Bệnh viện đa khoa

• BVCK: Bệnh viện chuyên khoa

Sự phát triển mạng lưới y tế rộng khắp đã đem lại những mặt tích cực trong công tác chăm sóc sức khoẻ người dân Bên cạnh đó cũng đã gây những tác động không nhỏ về môi trường do chất thải y tế Lượng lớn chất thải y tế gây nên tổn thất về kinh tế, mỹ quan, sức khoẻ cộng đồng… Và còn để lại hậu quả lâu dài cho thế hệ tương lai nếu nó không được kiểm soát nghiêm ngặt và xử lý triệt để Vì vậy, sự định hướng phát triển hệ thống bệnh viện ở nước ta trong những năm tới đòi hỏi cần phải chú trọng hơn nữa tới việc quản

lý và xử lý chất thải bệnh viện sao cho tốt nhất để giảm tối thiếu những ảnh hưởng của chúng tới môi trường

1.1.2 Hiện trạng môi trường bệnh viện

Khi đề cập đến môi trường trong bệnh viện là nói đến việc phát sinh và

xử lý chất thải y tế Chất thải y tế là chất thải phát sinh ở cơ sở y tế, trong các hoạt động khám chữa bệnh, chăm sóc, xét nghiệm, phòng bệnh, nghiên cứu,

đào tạo bao gồm các dạng rắn, lỏng và dạng khí Nguy hại nhất là những chất thải y tế như: máu, dịch cơ thể, chất bài tiết; các bộ phận cơ thể; bơm kim tiêm, vật sắc nhọn; dược phẩm; hoá chất và các chất phóng xạ Việc tiếp xúc với chất thải y tế có thể có những nguy cơ như: mắc những bệnh truyền nhiễm: viêm gan, HIV/AIDS; lây chéo trong bệnh viện Nhiễm khuẩn ngoài bệnh viện

Về chất thải rắn

Theo số liệu thống kê của Bộ y tế ở phần trên, hiện cả nước có 1027 bệnh viện với tổng số trên 117.000 giường bệnh Mỗi ngày thải ra lượng chất rắn trung bình là 0,86kg/giường bệnh, trong đó chất thải rắn y tế là 0,14kg/giường bệnh Như vậy tổng lượng chất thải rắn ở các bệnh viện trên toàn quốc lên tới 100 tấn, trong đó có 16 tấn chất thải rắn y tế cần được xử lý [6]

ở những thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh lượng chất thải ra nhìn chung rất lớn Các bệnh viện Hà Nội mỗi ngày thải ra từ 11 - 20 tấn rác Còn thành phố Hồ Chí Minh rác thải từ các bệnh viện được phân loại

như sau: rác sinh học 50 tấn/ngày; Rác y tế 6 tấn/ngày; Rác bệnh phẩm 0,5 tấn/ngày[6]

Theo kết quả thanh tra tại 80 bệnh viện trong toàn quốc năm 1998 của

Bộ Y tế cho thấy: 92,5% số bệnh viện có thu gom rác thường kỳ, 14% số bệnh viện có phân loại rác, 76% bệnh viện có thùng đựng rác, 9,6% có bể chứa rác, trong đó tỉ lệ đảm bảo yêu cầu vệ sinh chỉ là 35,5% [6]

Hơn nữa quy trình phân loại, thu gom, lưu giữ và vận chuyển chất thải chưa thống nhất và đồng bộ, kém hiệu quả

Về xử lý, hầu hết rác thải bệnh viện được các công ty môi trường đô thị

được thu gom đốt bằng các lò đốt cũ, thô sơ, không đạt tiêu chuẩn vệ sinh hoặc được đưa vào các hố chôn lấp rác

Tính đến cuối năm 2000, cả nước mới chỉ có 2 xí nghiệp đốt chất thải rắn y tế tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh; 7 bệnh viện có lò đốt bằng thiết bị và kỹ thuật ngoại nhập; Một số khác có lò đốt bằng kỹ thuật nước ngoài, nhưng công nghệ và vật liệu trong nước Riêng bệnh viện gang thép Thái Nguyên lắp đặt lò đốt công nghệ trong nước Ngoài ra, hiện nay đang triển khai dự án trang bị lò đốt cho các cụm bệnh viện

Về nước thải

Theo số liệu Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp - Trường Đại học xây dựng chỉ tính ở Hà Nội tổng lượng nước thải các bệnh viện là khoảng 6000m3/ngày đêm Lưu lượng trung bình 140m3 - 200m3/ngày

đêm/1 bệnh viện [6] Thành phần nước thải tương đối đa dạng

Kết quả xét nghiệm thành phần hoá lý, vi sinh vật ở một số bệnh viện ở nội thành Hà Nội cho thấy, các chỉ số này đều cao hơn tiêu chuẩn cho phép (TCVN 7382 - 2004) [19] Hầu hết các bệnh viện ở Hà Nội đều có hệ thống

cấp thoát nước bên trong nhưng hoạt động kém hiệu quả: Hệ thống thoát nước gồm các mương rãnh, bị lún sụt gây úng ngập cục bộ làm ô nhiễm môi trường Các cống thoát nước bẩn đường kính quá nhỏ (200 - 500mm) lại bị hư hỏng,

nên thoát nước kém gây úng ngập Trong các bệnh viện đều có bể tự hoại, nhưng hiệu quả hoạt động rất thấp (giảm hàm lượng cặn lơ lửng từ 26% - 32,7%; giảm hàm lượng BOD5 từ 15% - 23,3%; giảm coliform 10 - 15,4%) Tại các khu

vệ sinh, các bể tự hoại và bán tự hoại xả thẳng phân ra mạng cống chung của thành phố Nghiên cứu tại 5 bệnh viện ngoại thành Hà Nội của Viện Y học lao

động và vệ sinh môi trường - Bộ y tế cho thấy nước thải không được xử lý mà thải thẳng ra cánh đồng, mương máng hoặc cống ngầm thành phố

• Nguy cơ của chất thải y tế đối với môi trường và sức khoẻ

Do số lượng lớn rác thải và nước thải của bệnh viện chưa được xử lý

đúng kỹ thuật nên đang là mối nguy cơ gây ô nhiễm môi trường không khí,

đất, nước

Nước thải bệnh viện đã làm ô nhiễm các nguồn nước bề mặt: nước sông,

ao, đầm, hồ, giếng khơi (84,5% - 86,3%) Nước thải bệnh viện gây ô nhiễm

đất (88,4%) Nước thải bệnh viện thu hút côn trùng có hại: ruồi, nhặng, muỗi

và các sinh vật khác Nước thải bệnh viện còn tác động xấu đến mỹ quan ngoại cảnh và là nguồn gây ô nhiễm môi trường, và gieo rắc mầm bệnh (nhiều bệnh ở khu dân cư dọc theo 2 tuyến sông theo nước tăng trội lên, đặc biệt là bệnh đường tiêu hoá)

Các cơ sở của ngành y tế trải rộng trên khắp đất nước với hàng trăm bệnh viện lớn của trung ương, khu vực của tỉnh, gần 600 bệnh viện cấp huyện, khoảng 50 viện nghiên cứu có giường bệnh, không giường bệnh, nhiều trường

đại học Y, Dược Vì vậy, công tác quản lý, giám sát môi trường và thực hiện công tác dự phòng để loại trừ các yếu tố độc hại nguy hiểm nhằm bảo vệ sức khoẻ của cán bộ y tế, của nhân dân là rất cần thiết và cấp bách

1.1.3 Sơ đồ tổ chức mạng lưới quản lý bảo vệ môi trường trong ngành y tế

Sơ đồ tổ chức mạng lưới quản lý môi trường y tế hiện nay được nêu trên hình 2.1

Hình 1.1 Sơ đồ quản lý môi trường trong ngành y tế[18]

1.2 Nguồn phát sinh nước thải bệnh viện và sự ảnh hưởng tới môi trường

1.2.1 Nguồn và chế độ hình thành nước thải bệnh viện

Nước thải bệnh viện phát sinh từ các phòng mổ, phẫu thuật qua những thiết bị vệ sinh như hố xí, nhà tắm, chậu rửa mặt, từ giặt giũ, rửa thực phẩm,

Bộ y tế bộ tài nguyên và môi trường

Trạm

Y tế xã

Đội Y tế

dự phòng

bát đĩa, từ việc làm, vệ sinh phòng khi mà những đối tượng đó tiếp xúc với người bệnh, kể cả từ các phòng đặc biệt khác của bệnh viện

Lượng nước thải của bệnh viện trong một ngày là chỉ tiêu để tính toán

hệ thống thoát nước và lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bệnh viện

Có thể thấy rằng lượng nước mà bệnh viện dùng trong một ngày sẽ chính là lượng nước thải trong một ngày nếu hệ thống thoát nước của bệnh viện hoàn chỉnh Theo tiêu chuẩn quốc gia của các nước thì lượng cấp trên 1 giường đối với các bệnh viện và nhà an dưỡng thông thường là 200 - 250 l/ ngày, và đối với Việt Nam là 500 l/ngày Tuy nhiên, thực tế lượng nước sử dụng lớn hơn nhiều tiêu chuẩn trên Chính vì vậy người ta chấp nhận lượng nước cấp cho 1 giường bệnh tối thiểu là 500 l/ngày Theo Metcalf & Eddy thì tiêu chuẩn thải của bệnh viện là 473 -908 l/ngày cho 1 giường bệnh, trị số tiêu biểu là 625 l/ngày

ở Việt Nam khác với TCVN 4470 -87, lưu lượng nước thải của bệnh viện

đa khoa theo nghiên cứu của nhiều tác giả, được xác định như trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn nước cấp và lượng nước thải bệnh viện[6]

(số giường bệnh)

Tiêu chuẩn nước cấp (l/ giường

Lưu lượng nước thải bệnh viện dao động theo giờ trong ngày, theo ngày trong tuần từ một giá trị cực tiểu qua giá trị cực đại Trong tính toán người ta

đưa ra hệ số hiệu chỉnh tính không đều K cho quy mô bệnh viện (tính theo số giường, số nhân viên phục vụ) Nhiều ý kiến thống nhất cho rằng hệ số tính không đều K không vượt qua 2,5

1.2.2 Nguy cơ dịch bệnh do ô nhiễm nguồn nước bởi nước thải bệnh viện

Nước thải các bệnh viện truyền nhiễm, bệnh viện lao mà mối nguy hiểm lớn nhất tạo khả năng ô nhiễm nguồn nước bởi các vi khuẩn gây bệnh Nước thải loại này không được khử trùng hoặc khử trùng không triệt để đi vào nguồn nước ngầm và nước này luôn là nguy cơ truyền bệnh cho không chỉ một người mà là cả cộng đồng dân cư

Qua nhiều trường hợp nghiên cứu thực tế, người ta khẳng định các trường hợp mắc bệnh ở người và động vật do nước thải bệnh viện đặc biệt là các bệnh viện truyền nhiễm chưa được xử lý và khử trùng triệt để ở đô thị và khu dân cư sự giao nhau giữa hệ thống thoát nước và hệ thống cấp nước là khó tránh khỏi Cần phải tuân thủ các quy định về những biện pháp phòng ngừa ô nhiễm hệ thống cấp nước từ hệ thống thoát nước do các sự cố Nhưng quan trọng hơn là phải xây dựng hệ thống xử lý và khử trùng nước thải bệnh viện tập trung trước khi xả vào hệ thống thoát nước công cộng Nước không làm

được như vậy thì thật là nguy hiểm

Chỉ có xử lý và khử trung nước thải bệnh viện đúng quy định mới loại trừ được nguy cơ dịch bệnh truyền nhiễm trong cộng đồng dân cư

1.3 Đặc điểm chung của nước thải bệnh viện

1.3.1 Những đặc điểm hoá lý của nước thải bệnh viện

Nước thải bệnh viện ngoài ô nhiễm thông thường, còn có những chất bẩn khoáng và hữu cơ đặc thù như các chế phẩm thuốc, các chất khử trùng, các dung môi hoá học, các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong quá trình

chẩn đoán và điều trị bệnh Những nghiên cứu mới nhất cho thấy sự có mặt của một vài chất trong số chúng dẫn đến việc giảm hiệu quả làm sạch nước thải trên các công trình xử lý Ví dụ người ta quan sát thấy việc giảm hiệu quả

xử lý nước thải bệnh viện bằng biophin nhỏ giọt khi trong nước thải chứa chất kháng sinh, ví dụ: Steptomisin

Việc sử dụng rộng rãi các chất tẩy rửa (chất hoạt động bề mặt) ở xưởng giặt là của bệnh viện cũng tạo nguy cơ thực tế làm xấu đi mức độ hoạt động của công trình xử lý Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng chất hoạt động

bề mặt trong nước thải làm xấu đi khả năng tạo bông cặn trong bể lắng, và đa

số vi khuẩn tụ tập lại trong bọt Những chất tẩy rửa riêng biệt ảnh hưởng đến quá trình làm sạch sinh học nước thải: chất tẩy rửa anion tăng lượng bùn hoạt tính, chất tẩy rửa cation lại làm giảm đi

1.3.2 Đặc trưng về vi trùng và giun sán của nước thải bệnh viện

Điểm đặc thù của nước thải bệnh viện là sự lan truyền rất mạnh của các

vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt nguy hiểm là nước thải từ những bệnh viện chuyên khoa các bệnh truyền nhiễm và bệnh lao, cũng như những khoa lây nhiễm của bệnh viện đa khoa Những nguồn nước thải bệnh viện này là một trong những nhân tố cơ bản có khả năng lan truyền vào nước thải những tác nhân truyền nhiễm qua đường tiêu hoá và làm ô nhiễm môi trường Đặc biệt nguy hiểm khi nước thải bị nhiễm các vi khuẩn gây bệnh có thể dẫn đến dịch bệnh cho người và động vật qua nguồn nước, qua các loại rau được tưới bằng chất thải Đó là những bệnh truyền nhiễm như bệnh tả, thương hàn, phó thương hàn, khuẩn Salmonella, lỵ, bệnh do amip, bệnh do Lamblia, bệnh do Letoxpira, bệnh do Brucella, bệnh tularê, bệnh than, lao, giun sán, viêm gan lây, bệnh nhiễm virut ruột và cả một vài bệnh khác

1.3.3 Sự tồn tại các tác nhân gây bệnh truyền nhiễm trong nước thải và nguồn nước

Những số liệu từ các công trình nghiên cứu về tính bền vững cao của các

vi khuẩn gây bệnh trong nước thải đã khẳng định chắc chắn sự nguy hiểm về phương diện dịch tễ học của nước thải bệnh viện đặc biệt là sự truyền nhiễm Trong trường hợp nước thải bệnh viện xử lý không tốt có thể có những vi khuẩn gây bệnh đi vào nguồn nước và với tính bền vững của chúng trong môi trường theo thời gian tạo nên nguy cơ phán tát bệnh tật qua nguồn nước mà con người sử dụng

1.3.4 Các chỉ tiêu đặc trưng của nước thải bệnh viện

Bảng 1.3 Đặc tính của nước thải bệnh viện theo các khoa[20]

Khoa

Thông số

pH DO (mg/l)

H 2 S (mg/l)

BOD 5

(mg/l)

COD (mg/l)

Tổng Phốt pho (mg/l)

Tổng Nitơ

(mg/l)

SS (mg/l) Hành chính 6,40 1,91 2,07 87,14 126,58 0,94 9,54 37,99 Lây 7,04 1,81 5,50 117,60 168,98 1,57 12,82 55,82 Xét nghiệm 7,04 1,76 3,32 105,41 149,25 1,103 10,12 23,46 Dược 6,55 1,64 5,95 181,83 235,05 1,56 20,74 51,48

Để có sự so sánh giữa các kiểu bệnh viện khác nhau ta phải tiến hành phân chia các bệnh viện theo tuyến và theo chuyên khoa để đánh giá Kết quả

đánh giá theo tuyến cho thấy nước thải của các bệnh viện tuyến tỉnh có hàm lượng H2S, chất hữu cơ (thể hiện ở các giá trị BOD5, COD, DO) cao hơn so với bệnh viện tuyến Trung ương và bệnh viện của ngành Các kết quả chi tiết

được thể hiện trong bảng từ 1.4 đến 1.7

Bảng 1.4 Nước thải của các bệnh viện tuyến trung ương[20]

TT Bệnh viện pH (mg/l) DO (mg/l) H2S BOD(mg/l)5 (mg/l) COD Phốt pho Tổng

(mg/l)

Tổng Nitơ

(mg/l)

SS (mg/l)

Bảng 1.5 Đặc tính nước thải của các bệnh viện tuyến tỉnh[20]

TT Bệnh viện pH DO

(mg/l)

H 2 S (mg/l)

BOD 5

(mg/l)

COD (mg/l)

Tổng Phốt pho (mg/l)

Tổng Nitơ

(mg/l)

SS (mg/l)

Bảng 1.6 Đặc tính nước thải của các bệnh viện chuyên ngành[20]

TT Bệnh viện pH (mg/l) DO (mg/l) H2S BOD(mg/l)5 (mg/l) COD Tổng Phốt pho

(mg/l)

Tổng Nitơ

(mg/l)

SS (mg/l)

Bảng 1.7 Kết quả đánh giá thông số ô nhiễm chung cho từng tuyến[20]

TT Bệnh viện pH DO

(mg/l)

H 2 S (mg/l)

BOD 5

(mg/l)

COD (mg/l)

Tổng Phốt pho (mg/l)

Tổng Nitơ

(mg/l)

SS (mg/l)

1 Trung ương 6,97 1,89 4,05 99,8 163,2 2,55 16,06 18,6

2 Tỉnh 6,91 1,34 7,48 163,9 214,4 1,71 18,93 10,0

3 Ngành 7,12 1,59 4,84 139,2 179,9 1,44 18,85 46,0

Nguyên nhân nước thải bệnh viện tuyến tỉnh có hàm lượng chất ô nhiễm cao hơn tuyến Trung ương và bệnh viện cho ngành có thể do lượng nước sử dụng tính trong một giường bệnh thấp nên nồng độ chất ô nhiễm cao hơn một chút so với các tuyến khác

Kết quả tổng hợp khi đánh giá nước thải của các bệnh viện theo chuyên khoa như trong bảng 2.8

Bảng 1.8 Đánh giá nước thải của các bệnh viện theo chuyên khoa[19]

TT Chuyên khoa pH DO

(mg/l)

H 2 S (mg/l)

BOD 5

(mg/l)

COD (mg/l)

Tổng Phốt pho (mg/l)

Tổng Nitơ

(mg/l)

SS (mg/l)

1.3.5 Kết luận

Nước thải bệnh viện được hình thành từ các quá trình khám chữa bệnh

và các hoạt động khác trong bệnh viện, trong nước thải bệnh viện chứa các ô nhiễm hữu cơ thông qua trị số BOD5, hàm lượng Nitơ thông qua các trị số

NH4, NO2, các vi khuẩn dạng coliform, các vi khuẩn gây bệnh đường ruột

sự ô nhiễm này lớn hơn nhiều lần cho phép của tiêu chuẩn thải - nước thải bệnh viện theo TCVN 7382 -2004 Vì vậy, cần phải đưa ra các biện pháp xử lý triệt để ô nhiễm nước thải bệnh viện trước khi xả ra môi trường

1.4 Hệ thống pháp lý liên quan đến quản lý chất thải y tế [16]

Tuy còn nhiều những bất cập, nhưng Chính phủ và các cơ quan quản lý Nhà nước đã ban hành một số văn bản quy phạm pháp luật liên quan đến công tác quản lý chất thải bệnh viện Một số văn bản quan trọng là:

1 Luật bảo vệ môi trường được quốc hội thông qua ngày 27/12/1993

Điều 26:

Việc đặt các điểm tập trung, bãi chứa, nơi xử lý, vận chuyển rác và chất ô nhiễm môi trường phải tuân theo quy định của cơ quan quản lý Nhà nước về bảo vệ môi trường và chính quyền địa phương Đối với nước thải, rác thải có chứa chất độc hại, nguồn dịch gây bệnh, chất dễ cháy, dễ nổ, các chất thải không phân huỷ được phải có biện pháp xử lý trước khi thải Cơ quan quản lý Nhà nước về bảo vệ môi trường quy định danh mục các loại nước thải, rác thải nói ở khoản này và giám sát quá trình xử lý nước thải trước khi thải

Điều 29, khoản 3:

Nghiêm cấm thải dẫu mỡ, hoá chất độc hại, chất phóng xạ quá giới hạn cho phép, các chất thải, xác động vật, thực vật, vi khuẩn, siêu vi khuẩn độc hại

và gây dịch bệnh vào nguồn nước

2 Nghị định số 175/1994/NĐ-CP ngày 18/10/1994 của Chính phủ về thi hành luật bảo vệ môi trường

Điều 27:

Mục 1: Mọi cơ sở sản xuất, kinh doanh, bệnh viện, khách sạn, nhà hàng v.v… có các chất thải ở dạng rắn, lỏng, khí cần phải tổ chức đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi thải ra ngoài phạm vi quản lý của cơ sở mình, công nghệ

xử lý các loại chất thải trên phải được các cơ quan quản lý Nhà nước có thẩm quyền xét duyệt

3 Pháp lệnh an toàn và kiểm soát bức xạ được Uỷ ban thường vụ quốc hội thông qua ngày 25/6/1996

4 Chỉ thị số 199/1997/CT-TTg ngày 30/4/1997 của Thủ tướng Chính phủ

về những biện pháp cấp bách trong công tác quản lý chất thải rắn ở các đô thị

và khu công nghiệp

5 Nghị định số 50/1998/NĐ-CP ngày 16/7/1999 của Chính phủ quy

định chi tiết về việc Pháp lệnh an toàn và kiểm soát bức xạ

6 Quyết định số 155/1999/QĐ-TTg ngày 16/7/1999 của Thủ tướng Chính phủ về việc ban hành Quy chế quản lý chất thải nguy hại

7 Quyết định 64/2003/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 23/4/2003 về việc phê duyệt kế hoạch xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

8 Thông tư liên tịch số 1590/1997/TTLT-BKHCNMT-BXD ngày 17/7/1997 của Bộ KHCN và MT và Bộ xây dựng hướng dẫn thi hành chỉ thị số 199/1997/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ về các biện pháp cấp bách trong quản lý chất thải rắn ở các đô thị và khu công nghiệp

9 Thông tư liên tịch số 2237/1999/TTLT/BKHCNMT-BYT ngày 28/12/1999 của Liên bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường - Bộ Y tế hướng dẫn việc thực hiện an toàn bức xạ trong y tế, trong đó có hướng dẫn xử lý chất thải phóng xạ trong các cơ sở y tế

10 Quy chế bệnh viện: Ban hành theo quyết định số 1895/1997/QĐ-BYT ngày 19/09/1997 có Quy chế công tác xử lý chất thải

11 Quy chế quản lý chất thải y tế: ngày 27/8/1999 của Bộ trưởng Bộ Y tế

ra Quyết định số 2575/1999/QĐ-BYT ban hành Quy chế quản lý chất thải y tế làm cơ sở để các cơ sở y tế thực hiện quản lý và xử lý chất thải y tế

Chương 2 Cỏc phương phỏp và cụng trỡnh

xử lý nước thải bệnh viện

2.1 Các phương pháp xử lý nước thải bệnh viện

Nước thải bệnh viện nói chung có chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau, dòi hỏi phải xử lý bằng những phương pháp thích hợp Một cách tổng quát, các phương pháp xử lý nước thải bệnh viện được chia thành các loại sau:

- Xử lý sơ bộ: Nhằm xử lý sơ bộ nước thải, tạo điều kiện thuận lợi cho

các bước xử lý tiếp theo

- Xử lý bậc 1: Bao gồm nhóm các phương pháp xử lý hoá học, hoá lý,

vật lý để xử lý các tác nhân gây ô nhiễm môi trường như pH, chất rắn lơ lửng,

độ đục và độ màu, kim loại nặng và cả BOD5, COD

- Xử lý bậc 2: Bao gồm các phương pháp xử lý sinh học nhằm làm

giảm nồng độ chất hữu cơ hoà tan trong những thải, có thể được phân thành các nhóm xử lý như: phương pháp xử lý với vi khuẩn sống lơ lửng, phương pháp xử lý với vi khuẩn sống bám cố định và phương pháp kết hợp cả 2 loại vi khuẩn nói trên trong cùng một hệ xử lý

- Xử lý bậc 3: Bao gồm các phương pháp xử lý hoá lý được thực hiện

sau khi đã qua xử lý bậc 2 nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải

Mô quy trình xử lý nước thải bệnh viện có thể chia ra thành các công

đoạn xử lý được tóm tắt trong bảng như sau:

Bảng 2.1 Các công đoạn xử lý nước thải bệnh viện [2]

Xử lý bậc 3

Keo tụ và lắng Lọc

Khử trùng

Xử lý bùn

Phân huỷ kỵ khí Nén

Lọc chân không

Ly tâm Sâm phơi bùn

Tiêu bùn

Thiêu đốt Chôn lấp Phân bón

2.1.1 Phương pháp cơ học xử lý nước thải bệnh viện

Trong phương pháp này, các lực vật lý như trọng trường, ly tâm, được

áp dụng để tách các chất không hoà tan ra khỏi nước thải Phương pháp xử lý cơ học thường đơn giản, rẻ tiền có hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao Việc ứng dụng các phương pháp xử lý cơ học được tóm tắt trong bảng sau

Bảng 2.2 áp dụng được phương pháp xử lý cơ học trong xử lý nước thải[2]

Lưới chắc rắn Tách các chất rắn thô và có thể lắng

Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất

Bể điều hoà Điều hoà lưu lượng và tải trọng BOD và SS

Khuấy trộn Khuấy trộn hoá chất và chất khí với nước thải, và giữ cặn ở

trạng thái lơ lửng Tạo bông Giúp cho việc tập hợp của các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn

lớn hơn để có thể tách ra bằng lắng trọng lực Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn

Tuyển nổi Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp

xỉ tỷ trọng của nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau khi xử lý sinh học hoặc

hoá học

2.1.2 Phương pháp hoá học xử lý nước thải bệnh viện

Phương pháp hoá học sử dụng các phản ứng hoá học để xử lý nước thải Các công trình hoá học thường kết hợp với các công trình xử lý lý học Mặc

dù có hiệu quả cao, nhưng phương pháp xử lý hoá học thường đắt tiền và đặc biệt thường tạo thành các sản phẩm phụ độc hại Việc ứng dụng các quá trình

xử lý hoá học được tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 2.3 áp dụng các quá trình hoá học trong xử lý nước thải bệnh viện[2]

Kết tủa Tách phospho và nâng cao hiệu quả của việc tách cặn lơ

lửng ở bể lắng bậc 1 Khử trùng bằng chlorine Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh bằng chlorine Khử trùng bằng BrCl2 Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh bằng BrCl2

Khử trùng bằng Ozone Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh bằng Ozone Khử trùng bằng tia UV Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh bằng tia UV

2.1.3 Phương pháp sinh học xử lý nước thải bệnh viện

Phương pháp xử lý sinh học là phương pháp ứng dụng các quá trình phát triển vi sinh vật để xử lý nước thải Do đó đã khắc phục được những nhược điểm của các phương pháp xử lý khác như không sử dụng hoá chất trong quá trình xử lý, không tạo sản phẩm phụ độc hại, tiêu tốn ít năng lượng,

có khả năng tận dụng các sản phẩm phụ làm phân bón (bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lượng (khí mê tan) Tuy nhiên, phương pháp sinh học chỉ đạt hiệu quả cao khi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học cao, cụ thể là đối với nước thải có tỷ lệ BOD5/COD cao và phải không chứa chất độc hại đối với vi sinh vật

Mục đích của xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là để xử lý chất hữu cơ hoà tan có trong nước thải cũng như một số chất vô sinh như H2S, sunfit, amoniac, nitơ dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ sinh học thường là các chất khí (CO2, N2, CH4, H2S), các chất vô cơ (NH4+, PO3 - ) và tế bào mới

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hoà tan và các chất

phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo ba giai đoạn chính như sau:

- Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật

- Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào

- Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới

Tốc độ quá trình oxy hoá sinh hoá phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá là chế độ thuỷ động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt

độ pH, dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng

Như trên đã nói, mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải bệnh viện không quá cao (BOD < 1000mg/l) nên chỉ cần xử lý sinh học hiếu khí, gồm

ba giai đoạn sau:

+ Oxy hoá các chất hữu cơ:

HyOz + O2 CO2 + H2O + ∆H + Tổng hợp tế bào mới

CxHyOz+ O2 + NH3 Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H

+ Phân huỷ nội bào

C5H7NO2 + O2 5 CO2+ H2O + NH3 ± ∆H

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở

điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo, người

ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hoá sinh hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều Tuỳ theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học thiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

Enzym

Enzym

Enzym

Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu

được sử dụng để khử chất hữu cơ chưa cacbon như quá trình bùn hoạt tính, hố làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân huỷ hiếu khí Trong số những quá trình này, quá trình hoạt tính là quá trình phổ biến nhất

2.1.3.1 Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

a Ao hồ sinh học (stabili zation ponds and lagoons)

Phương pháp dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và các thuỷ sinh khác, các chất nhiễm bẩn bị phân huỷ thành các chất khí

và nước Trong quá trình làm sạch xảy ra quá trình hiếu khí, tuỳ tiện và kị khí

Phương pháp này có một số ưu điểm:

- Là phương pháp rẻ nhất, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành, không

đòi hỏi cung cấp năng lượng

- Có khả năng làm giảm các vi sinh vật gây bệnh nhiễm trong nước thải xuống tới mức thấp nhất

- Có khả năng loại được các chất hữu cơ, vô cơ tan trong nước

Ao hồ hiếu khí: Quá trình oxi hoá các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các

vi sinh vật hiếu khí Hồ hiếu khí tự nhiên, ôxi không khí dễ dàng khuyếch tán vào lớp nước phía trên và ánh sáng mặt trời chiếu dọi làm tảo phát triển và thải

ra oxi Đối với hồ có sục khí, oxi được cung cấp bởi thiết bị khuấy cơ học hoặc khí nén Nên mức độ hiếu khí trong hồ sẽ mạnh hơn, đều hơn và độ sâu của hồ cũng lớn hơn

Ao hồ kị khí: Ao hồ làm việc trong điều kiện có ít hoặc không có oxi

Các vi sinh vật kị khí sử dụng oxi của các hợp chất như nitrat, sulfat để oxi hoá các hợp chất hữu cơ thành các axit hữu cơ, các loại rượu và khí CH4, H2S, CO2 và nước Ao hồ kị khí thường dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng ở vùng đáy Chúng có thể tiếp nhận nước thải có độ nhiễm bẩn lớn, tải BOD cao Nước thải lưu ở hồ kị khí thường sinh ra mùi hôi thối khó chịu

Ao hồ tuỳ tiện (Faculative pond): Ao hồ sinh vật tuỳ tiện sâu từ 1,5 -

2,0m, trong ao hồ này xảy ra quá trình phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ hoà tan (ở lớp trên), phân huỷ của các vi sinh vật tuỳ tiện (ở vùng giữa), phân huỷ

kị khí cặn lắng (ở vùng đáy) Thời gian lưu nước lại trong hồ từ 5 đến 30 ngày oxi cung cấp cho quá trình chuyển hoá chất hữu cơ trong hồ chủ yếu là do quang hợp của tảo và khuếch tán từ khí quyển qua bề mặt hồ, ngoài ra các vi khuẩn tuỳ tiện hoặc vi khuẩn kị khí còn sử dụng oxi liên kết từ các hợp chất nitrat (NO3), nitrit (NO2), sunfat (SO4) để oxi hoá các chất hữu cơ Tải trọng BOD5 của hồ từ 40 - 120kg/ha, ngày, tuy nhiên hồ sinh vật tuỳ tiện đòi hỏi diện tích lớn

b Cánh đồng tưới và bãi lọc

Xử lý nước thải bằng phương pháp này dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxi trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân huỷ các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxi hoá giảm dần Cuối cùng đến độ sâu chỉ diễn ra quá trình khử nitrat Quá trình oxi hoá nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu 1,5m

Với tỉ lệ N:P: K kà 5: 1:2, nước thải sinh hoạt là nguồn phân đạm rất tốt cho nhiều loại cây trồng Nước thải trước khi đưa vào các cánh đồng tưới hoặc bãi lọc cần qua xử lý sơ bộ, có thể qua bể lắng 1 Nếu lưu lượng nước thải lớn cần có bể điều hoà Khi xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới và bãi lọc thì cần phải tính toán theo yêu cầu sau:

- Đảm bảo vệ sinh cho cộng đồng và cho các sản phẩm cây trồng

- Đảm bảo tưới bón cho cây trồng, không gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước sau khi xử lý có thể đổ vào nguồn thuỷ vực

Xử lý nước thải bằng phương pháp này đạt được hiệu quả như sau: BOD20 còn 10 - 15mg/l, NO3 là 25mg/l, vi khuẩn giảm tới 99,9%[11]

Kỹ thuật này tận dụng được:

- Đặc tính hoá lý của nền đất: lọc, hấp phụ, trao đổi ion, khả năng thấm nước và giữ nước, giữ cặn vẩn và các cá thể sinh vật nhỏ

- Đặc tính sinh học của nền đất: tác động của vi sinh vật và cây cỏ Khó khăn lớn nhất khi áp dụng kỹ thuật tưới là diện tích tưới cố định phải lớn và nhu cầu tưới đều đặn trong năm

2.1.3.2 Phương pháp hiếu khí nhân tạo

Sau đây đưa ra một số công trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo:

a Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng (Bể Aertank)

Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân huỷ xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng Nồng độ oxy hoà tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 không được nhỏ hơn 2mg/l Tốc độ

sử dụng oxy hoà tan trong bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào:

-Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật Tỷ lệ F/M

- Nhiệt độ

- Tốc độ sinh trưởng và hoạt động sinh lý của vi sinh vật

- Nồng độ sản phẩm độc tính tích tụ trong quá trình trao đổi chất

- Lượng các chất cấu tạo tế bào

- Hàm lượng oxy hoà tan

Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách có hiệu quả cần phải hiểu vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật Các vi sinh vật này sẽ phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hoá thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hoá hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3, SO42-…

Vi sinh vật tồn tại trong bể bùn hoạt tính bao gồm: Pseudomonas, zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocadia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrat hoá Nitrosomonas và Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Leciothrix và Geotrchum cũng tồn tại

Nước sau

xử lý

Bùn dư Bùn tuần hoàn

d Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling filter)

Bể lọc sinh học nhỏ giọt là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các

vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc Bể lọc hiện đại bao gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước với vi sinh vật dính kết trên đó Nước thải đi qua lớp vật này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt ở trên đó Vật liệu lọc thường là đá dăm hoặc là các khối vật liệu dẻo có hình thù khác nhau Nếu vật liệu lọc là đá hoặc sỏi thì kích thước hạt dao động trong khoảng 0,9 -2,5m, trung bình là 1,8m Bể lọc với vật liệu là đá dăm thường có dạng tròn Nước thải được phân phối trên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối Bể lọc với vật liệu lọc là chất dẻo có thể có dạng tròn, vuông, hoặc nhiều dạng khác với chiều cao biến đổi

từ 4 -12m Ba loại vật liệu bằng chất dẻo thường dùng là: (1) vật liệu với dòng chảy đứng, (2) vật liệu với dòng chảy ngang, (3) vật liệu đa dạng

Chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ bởi quần thể vi sinh vật dính kết trên lớp vật liệu lọc Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày 0,1 - 0,2mm và bị phân huỷ bởi vi sinh vật hiếu khí Khi vi sinh vật trưởng

và phát triển, bề dày lớp màng tăng lên, do đó oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuyếch tán hết chiều dày lớp màng sinh vật Như vậy, môi trường kị khí được hình thành ngay sát bề mặt vật liệu lọc

Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hoá chất hữu cơ xảy ra trước khi chúng tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc Kết quả là vi sinh vật ở đây bị phân huỷ nội bào, không còn khả năng dính bám lên bề mặt vật liệu lọc, và bị rửa trôi

e Đĩa lọc sinh học (Rotating Biological Contactor)

Đĩa lọc sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng bằng polystyren hoặc polyvinyclorua lắp trên một trục Các đĩa được đặt ngập trong nước một phần

và quay chậm Trong quá trình vận hành, vi sinh vật sinh trưởng, phát triển trên bề mặt đĩa Khi đĩa quay, lớp màng sinh học sẽ tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với khí quyển để hấp thụ oxy Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến

sự vận chuyển oxy và đảm bảo cho vi sinh vật tồn tại trong điều kiện hiếu khí Sơ đồ hệ thống đĩa lọc sinh học được chỉ ra trên hình 2.4

Bảng 2.4 Hiệu suất các quá trình xử lý nước thải bệnh viện [2]

Khử SS Khử BOD Vi khuẩn

4 Lọc nhỏ giọt thấp tải, lắng bậc 1 và 2 70 - 90 75 - 90 > 90

5 Lọc nhỏ giọt cao tải, lắng bậc 1 và2 70 - 90 65 - 95 70 - 95

* Tuỳ thuộc liều lượng

2.1.3.3 Phương pháp sinh học kị khí

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí do một quần thể VSV (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxi, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2, Trong đó CH4

chiếm 65%, nên quá trình này gọi là lên men metan và quần thể vi sinh vật

được gọi là vi sinh vật metan Các vi sinh vật metan sống kị khí hội sinh và là tác nhân phân huỷ các chất hữu cơ như protein, chất béo, hidratcacbon (cả xenlulo zơ và hemixelulo zơ ) thành các sản phẩm có phân tử lượng thấp qua

3 giai đoạn như sau:

Các chất hữu cơ Các chất dễ hòa tan

trong nước

(pha metan, kiềm)

Có thể coi quá trình lên men gồm 3 pha: pha phân huỷ, pha chuyển hoá axit và pha kiềm Trong pha axit, các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kị khí và vi sinh vật tuỳ tiện Chúng chuyển hoá các sản phẩm phân huỷ trung gian thành các axit hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axít hữu cơ, axít béo, rượu, các axit amin, glyerin, axeton, H2S, CO2, H2 Trong pha kiềm, các vi sinh vật metan đích thực mới hoạt động Chúng chuyển hoá các sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2

a Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong bể mêtan có thể thực hiện ở

35 - 37oC hoặc 50 - 55oC ở 35 - 37oC, khối nguyên liệu trong bể không được gia nhiệt và xáo trộn, do vậy thời gian lên men khá dài 30 - 60 ngày Nếu được gia nhiệt tới 50 - 55oC và khuấy đảo trong điều kiện kị khí, thời gian lên men

là ≤ 15 ngày

b Xử lý nước thải bằng phương pháp tiếp xúc kị khí:

Công trình gồm 1 bể phản ứng và 1 bể lắng riêng biệt với 1 thiết bị điều chỉnh bùn tuần hoàn Giữa 2 thiết bị chính có đặt 1 thiết bị khử khí để loại khí tắc trong các cục vón Bể phản ứng có cách nhiệt Bể lắng như 1 thiết bị cô

đặc, bùn tách ra có nồng độ cao, bùn được hồi lưu trở lại bể phản ứng với tỉ lệ khoảng 50 - 100% Với 2 bể tách riêng cho phép phản ứng ở mỗi bể độc lập với nhau và có một số thuận lợi:

+ Chuyển bùn từ bể này sang bể khác dễ dàng, quá trình bảo dưỡng và khởi động lại đơn giản

+ Lọc bỏ H2S và xử lý khí ở ngoài

+ Tách được một phần nước các chất khoáng của bùn nhờ máy li tâm

c Xử lý nước thải ở lớp bùn kị khí với dòng hướng lên (UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket):

Trong bể phản ứng, dòng nước dâng lên qua nền bùn rồi tiếp tục vào bể lắng đặt cùng với bể phản ứng Khí metan tạo ra ở giữa lớp bùn Hỗn hợp khí lỏng và bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng Với quá trình này, bùn tiếp xúc được nhiều với chất hữu cơ có trong nước thải và quá trình phân huỷ xảy ra tích cực Các loại khí tạo ra trong điều kiện kị khí sẽ tạo ra dòng tuần hoàn cục bộ, giúp cho việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho chúng ổn định Một số bọt khí và hạt bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn hợp phía trên bể, khi va phải lớp lưới chắn, các bọt khí bị vỡ và hạt bùn

được tách ra lại lắng xuống dưới Để đảm bảo bể làm việc với nồng độ bùn cao, người ta phải cấy giống vi sinh vật của pha axít và pha sinh metan Lấy các giống vi sinh vật tự nhiên sống trên phân trâu, bò tươi để cấy với nồng độ thích hợp Bể phải vận hành với chế độ thuỷ lực ≤ 1/2 công suất thiết kế, sau 2

- 3 tháng mới đạt được nồng độ bùn cần thiết Nếu không cấy giống tự nhiên,

bể hoạt động 3 - 4 tháng mới đạt được nồng độ bùn cần thiết

d Phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết

- Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ (Anafiz):

Trong phương pháp này lớp vi sinh vật phát triển thành màng mỏng trên vật liệu chất dẻo làm giá mang, có dòng nước đẩy chảy qua Trong màng có vi sinh vật kị khí và tuỳ tiện phát triển dính bám Nước thải đi từ dưới lên Lớp màng không bị rửa trôi, thời gian lưu lại có thể tới 100 ngày Nước qua lớp lọc

được tách khỏi khí rồi đưa đi xử lý hiếu khí nếu cần Lọc thích hợp cho nước thải có nồng độ thấp ở nhiệt độ không khí ngoài trời

- Lọc kị khí với vật liệu giả lỏng trương nở (Ana flux): Vi sinh vật được

cố định trên lớp vật liệu hạt (biolite) được giãn nở bởi dòng nước tràn lên Lọc gồm cột phản ứng có cách nhiệt Nước ra được quay lại để pha loãng nước thải chảy vào lọc và cần phải giữ lưu lượng 5 - 10m/h để giữ cho lớp vật liệu ở trạng thái xốp - trương nở Các hạt vật liệu được thu hồi theo dòng, nếu muốn

loại bỏ huyền phù cần phải đặt thêm thiết bị lắng trong tiếp theo Trường hợp lưu lượng thể tích nước thải lớn cần axit hoá sơ bộ Những ưu điểm của phương pháp:

+ ít bị tắc nghẽn trong quá trình làm việc với vật liệu lọc

+ Khởi động nhanh chóng

+ Không tẩy trôi các quần thể sinh học bám trên vật liệu

+ Có khả năng thay đổi lưu lượng trong giới hạn tốc độ chất lỏng

Tải lượng COD trong nước thải có thể giảm từ 30 - 60kg/m3 ngày và hiệu xuất lọc từ 70 - 90% (tuỳ theo bản chất của nước thải)

e Hồ kị khí

Trong hồ kị khí, vi sinh vật kị khí phân huỷ các chất hữu cơ thành các sản phẩm cuối ở dạng khí, chủ yếu là CH4, CO2 và các sản phẩm trung gian sinh mùi như H2S, axit hữu cơ Nước thải đưa vào xử lý có hàm lượng chất hữu cơ cao, nhiệt độ nước trên 20oC Tuỳ thuộc vào lượng BOD có thể xử lý kết hợp cùng hồ tuỳ nghi và hồ hiếu khí

2.1.3.4 Khử nitơ và phospho trong nước thải

Trong nước thải, nitơ và phospho cùng BOD là các chất dinh dưỡng cho

vi sinh vật xây dựng tế bào và cùng với nguồn cácbon là CO2 là thức ăn thích hợp cho các loại tảo hoặc thực vật thuỷ sinh khác (như bèo tấm, bèo cái, bèo tây, rau muống ) Sau xử lý sinh học, tổng nitơ và lượng phospho sẽ giảm xuống Nhưng nếu trong nước thải có hàm lượng N từ 30mg/l tới 60mg/l và hàm lượng P từ 4 - 8mg/l sẽ mà môi trường quá giàu dinh dưỡng (phú dưỡng) rất thích hợp cho rêu tảo và thực vật thuỷ sinh phát triển Vậy khi còn lại hàm lượng N và P quá ngưỡng cho phép thì cần xử lý bổ sung N và P thường được

xử lý theo phương pháp hiếu khí, thiếu khí và cả kị khí

a Khử nitơ trong nước thải

Loại bỏ Nitơ: Loại bỏ nitơ bằng phương pháp sinh học là tạo điều kiện cho vi sinh vật khỉ nitrat hoặc phản nitrat hoá hoạt động để khử nitrat thành nitơ phân tử bay vào không khí Việc loại bỏ nitơ chủ yếu dựa vào quá trình chuyển hoá Nitơ nhờ vi sinh vật được mô tả như sau:

Các điều kiện cần thiết để khử nitrat:

- Đã có quá trình nitrat hoá và có một lượng nitrat lớn đã tích tụ trong môi trường

- Cần có lượng cacbon hữu cơ có khả năng đồng hoá

- ở trong điều kiện thiếu khí (anoxic), và có mặt của vi khuẩn kị khí tuỳ tiện

- Nhiệt độ nước thải không thấp

Hình 2.5 Quá trình chuyển hoá nitơ trong nước thải nhờ vi sinh vật

Ni tơ hữu cơ (Protein, peptit, a xit amin)

Tự phân

N - NH 4

Nitơ trong thành phần tế bào vi khuẩn