Sơ đồ nguồn thải nước thải bệnh việnNguồn thải Loại nước thải Biện phỏp xử lýPhũng khỏmVăn phũngSinh hoạtHệ thống xử lý tập trung Cỏc khoa điều trị nội trỳ Nhà bếpChất tẩy giặtBể tỏch dầ
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN
Nước thải bệnh viện
1.1.1 Đặc trưng của nước thải bệnh viện
Nước thải bệnh viện là sản phẩm phát sinh từ hoạt động khám chữa bệnh và sinh hoạt trong bệnh viện, chứa nhiều chất ô nhiễm như chất lơ lửng, BOD, COD, nitơ, photpho cùng với các thành phần nguy hại như thuốc, chất khử trùng, đồng vị phóng xạ và vi sinh vật gây bệnh Vì vậy, việc xử lý nước thải bệnh viện là cần thiết trước khi thải ra môi trường để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường sống.
Bảng 1 Đặc tính nước thải bệnh viện
Chỉ tiêu hóa lý, vi sinh vật Đơn vị
Cặn lơ lửng - SS mg/l 120 170 190 100 Ôxy hòa tan mg/l 0 1,2 0,5 -
1.1.2 Các n guồn thải nước thải y tế
Hình 1 Sơ đồ nguồn thải nước thải bệnh viện
Nguồn thải Loại nước thải Biện pháp xử lý
Hệ thống xử lý trung tập Các khoa điều trị nội trú
Chất tráng phim Đồng vị phóng xạ Điều chỉnh pH
Lưu giữ đảm bảo chu kỳ bán phân loãng Pha
Thiết bị xử lý sinh
Bể khử chất tiệt trùng
Trung tâm thí nghiệm động vật Sinh sản
Thiết bị xử lý sinh
Gara Nước mưa đợt đầu và nước rửa Song chắn rác và bể Bể tách dầu mỡ
Theo hình 1 có thể thấy nước thải bệnh viện phát sinh từ ba nguồn chính sau:
Nước thải phát sinh từ các phòng điều trị và phòng xét nghiệm như giải phẫu bệnh, huyết học, truyền máu, cùng với quy trình lau rửa sau ca mổ, là nguồn gốc chính tạo ra các chất thải nguy hại.
Nước thải từ các phòng dược và phòng xét nghiệm chứa nhiều hóa chất, bao gồm cả các hóa chất độc hại như vacxin, huyết thanh, dung môi hữu cơ và hóa chất xét nghiệm.
Nước thải sinh hoạt của các phòng cán bộ công nhân viên, nhà bếp, nhà ăn chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, các hợp chất vô cơ,
Lượng nước thải hàng ngày của các cơ sở y tế là yếu tố quan trọng để tính toán hệ thống thoát nước và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải bệnh viện Nếu hệ thống thoát nước hoàn chỉnh, lượng nước sử dụng trong ngày của bệnh viện sẽ tương ứng với lượng nước thải phát sinh Nghiên cứu tại Việt Nam cho thấy lưu lượng nước thải của bệnh viện và các cơ sở y tế được xác định cụ thể trong Bảng 1.
Bảng 2 Tiêu chuẩn nước cấp và lượng nước thải bệnh viện
STT Quy mô bệnh viện
Tiêu chuẩn nước cấp (l/giường.ngày)
Bệnh viện kết hợp nghiên cứu và đào tạo > 700
Theo nghiên cứu của Hội môi trường xây dựng để xây dựng TCVN:
Năm 2009, các công trình xử lý nước thải bệnh viện đã được thiết kế với các yêu cầu kỹ thuật cụ thể nhằm đảm bảo hiệu quả trong vận hành và bảo dưỡng Lượng nước thải được tính cho mỗi giường bệnh trong một ngày cũng đã được xác định rõ ràng.
- Điều trị, chữa bệnh, lau rửa sàn nhà: 250 lít
- Tắm rửa của bệnh nhân: 100 lít
- Chuẩn bị thức ăn: 25 lít
- Giặt giũ chăn màn: 50 lít
- Nước sinh hoạt của bác sĩ và nhân viên: 25 lít
- Các nhu cầu khác: 50 lít
Lưu lượng nước thải tại các bệnh viện thay đổi theo từng giờ trong ngày, với mức cao nhất thường rơi vào khoảng thời gian từ 9 giờ đến 17 giờ, tức là trong
Trong tính toán, hệ số hiệu chỉnh tính không đều Kcho được xác định dựa trên quy mô bệnh viện, bao gồm số giường và số nhân viên phục vụ Hệ số không điều hòa K R ch R phản ánh chế độ thải nước theo từng giờ trong ngày, với giá trị từ 1,8 đến 2,5, trong đó giá trị cao hơn thường áp dụng cho các bệnh viện nhỏ Lưu lượng nước thải tính toán Q R h,max R (m³/h) của bệnh viện được xác định là 1/10 lưu lượng nước thải ngày đêm Q R d R Do sự biến động của lưu lượng nước thải, các công trình xử lý nước thải bệnh viện cần được thiết kế để đảm bảo điều hòa lưu lượng.
Theo khảo sát của ngành y tế tại 28 bệnh viện tuyến huyện, lượng nước sử dụng trung bình trên mỗi giường bệnh dao động từ 0,5 đến 0,7 m³/ngày đêm Đối với các bệnh viện có quy mô dưới 80 giường, lượng nước thải đạt khoảng 50 m³/ngày đêm, trong khi các bệnh viện có hơn 80 giường bệnh thì lượng nước thải dao động từ 100 đến 150 m³/ngày đêm.
1.1.4 Thành phần ô nhiễm trong nước thải bệnh viện
1.1.4.1 Các chất rắn trong nước thải y tế [ ]
Thành phần vật lý cơ bản trong nước thải y tế gồm có tổng chất rắn
Trong nước thải, tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và tổng chất rắn hòa tan (TDS) có vai trò quan trọng Chất rắn hòa tan có kích thước hạt từ 10 P -8 P đến 10 -6 P mm, không lắng được, trong khi chất rắn lơ lửng có kích thước hạt từ 10 P -3 P đến 1 mm và có khả năng lắng Ngoài ra, nước thải còn chứa các hạt keo với kích thước từ 10 P -5 P đến 10 -4 P mm, khó lắng Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải bệnh viện và cơ sở y tế dao động từ 75 đến 250 mg/L, phụ thuộc vào hoạt động của các bể tự hoại trong hệ thống thoát nước Phân loại chất rắn trong nước thải được thể hiện trong Hình 2.
Chất rắn hoà tan Chất rắn keo Chất rắn l ơ lửng
Khử bằng keo tụ Lắng được
Hình 2 Phân bố chất rắn trong nước thải
1.1.4.2 Thành phần hữu cơ của nước thải y tế [ ]
Các chỉ tiêu hữu cơ của nước thải y tế gồm có nhu cầu ôxy sinh hóa
(BOD R 5 R ) và nhu cầu ôxy hóa học (COD)
Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical Oxygen Demand- BOD) là lượng
Oxy hóa và ổn định các chất hữu cơ hoặc vô cơ trong nước là cần thiết cho vi sinh vật trong những điều kiện nhất định BOD gián tiếp thể hiện mức độ ô nhiễm do các chất có khả năng bị oxy hóa sinh học, đặc biệt là các chất hữu cơ Trong đó, BOD R5 là thông số phổ biến nhất, đo lường lượng O2 cần thiết để oxy hóa sinh học trong 5 ngày ở nhiệt độ 20°C Phân tích BOD R5 được thực hiện theo phương pháp cấy và pha loãng theo TCVN 6001-1995.
Formatted Table Formatted: Font: Times New Roman
Formatted: Font: Times New Roman, 14 pt, Not Bold Formatted: Font: Times New Roman, 14 pt, Not Bold
The BOD (Biochemical Oxygen Demand) levels in hospital wastewater typically range from 80 to 250 mg/L, varying based on the type, size, and characteristics of the hospital.
Nhu cầu oxy hoá học (COD) là lượng oxy cần thiết để oxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ trong mẫu nước bằng chất oxy hoá mạnh như K2Cr2O7 COD được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải, bao gồm cả chất hữu cơ dễ và khó phân huỷ sinh học Phương pháp phân tích COD thường áp dụng là hồi lưu kín – trắc quang hoặc oxy hóa bằng K2Cr2O7 trong môi trường axit theo TCVN 6491-1999 Trong nước thải, hàm lượng COD thường dao động từ 120 đến 450 mg/L, tùy thuộc vào loại hình, quy mô và đặc điểm của bệnh viện.
1.1.4.3 Các chất dinh dưỡng trong nước thải y tế
Trong nước thải y tế cũng chứa các nguyên tố dinh dưỡng gồm Nitơ và
Phốt pho và nitơ là các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu cho sự phát triển của vi sinh vật và thực vật Trong môi trường nước, nitơ xuất hiện dưới các dạng như nitơ hữu cơ, nitơ amôn, nitơ nitrit và nitơ nitrat, gây ra hiện tượng phú dưỡng, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng nguồn nước uống Phốt pho thường tồn tại dưới dạng orthophotphat (PO4^3-, HPO4^2-, H2PO4^-) hoặc polyphotphat trong nước.
Phốt pho, đặc biệt là từ các hợp chất như Na R 3 R (PO R 3 R ) R 6 R, là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng bùng nổ tảo ở nhiều nguồn nước mặt, dẫn đến tình trạng tái nhiễm bẩn và nước có màu sắc, mùi khó chịu Khi chất thải từ bệnh viện, bao gồm nước thải và rác thải, được xả ra môi trường mà không qua xử lý, hàm lượng nitơ và photpho trong các sông hồ sẽ gia tăng Trong hệ thống thoát nước và sông hồ, các chất hữu cơ chứa nitơ sẽ bị amôn hoá, góp phần làm trầm trọng thêm tình trạng ô nhiễm nước.
P hoặc NH3 R R là dấu hiệu cho thấy sông hồ bị ô nhiễm từ chất thải đô thị và bệnh viện Trong môi trường có oxy, nitơ amôn sẽ được chuyển hóa thành nitơrit và nitơrat nhờ vào các vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter.
Formatted: Font: Times New Roman, 14 pt, Subscript, Condensed by 0,1 pt
Formatted: Justified, Space After: 0 pt, Line spacing: 1,5 lines
Hàm lượng nitơrat cao cản trở khả năng sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt, ăn uống.
1.1.4.4 Chất khử trùng và một số chất độc hại khác
Các công nghệ xử lý nước thải bệnh viện tại Việt Nam
Do nước thải chứa các chất ô nhiễm chủ yếu như chất hữu cơ và vi sinh vật gây bệnh, với tỷ lệ BOD5/COD > 0,5, phương pháp xử lý sinh học kết hợp khử trùng là hiệu quả nhất Phương pháp này đảm bảo phân hủy hoàn toàn các chất ô nhiễm và tiêu diệt hầu hết vi sinh vật gây bệnh Các công nghệ xử lý nước thải hiện đang được áp dụng tại các bệnh viện ở Việt Nam có thể được phân loại thành 4 nhóm chính.
1.2.1 X ử lý nước bệnh viện bằng bãi lọc trồng cây, hồ sinh học
Nước thải bệnh viện trải qua quá trình xử lý sơ bộ tại bể tự hoại và bể lắng, sau đó được khử khuẩn hoặc xử lý trong hồ sinh học hoặc bãi lọc ngập nước để đảm bảo an toàn môi trường.
Hình 3 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bệnh viện bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên
Bể yếm khí vách ngăn Lọc yếm khí
Hồ chỉ thị Bãi lọc ngầm trồng cây hoặc hồ sinh học
Thải ra nguồn tiếp nhận
Bể thu gom Bể lắng
Hệ thống xử lý nước thải phân tán DEWATS hiện nay đang trở thành công nghệ phổ biến nhất trong lĩnh vực xử lý nước thải Hệ thống này bao gồm bốn bước xử lý cơ bản, giúp nâng cao hiệu quả và tính bền vững trong việc quản lý nước thải.
Xử lý sơ bộ bậc một là quá trình loại bỏ các cặn lơ lửng có khả năng lắng, giúp giảm tải cho các công trình xử lý nước thải tiếp theo Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả của hệ thống xử lý nước.
Xử lý bậc hai là quá trình loại bỏ chất lơ lửng và hòa tan trong nước thải bằng vi sinh vật kị khí Hai công nghệ chính được áp dụng trong giai đoạn này là bể phản ứng kị khí Baffle Reactor (BF) và bể kị khí Anaerobic Filter (AF) Bể phản ứng kị khí với vách ngăn giúp nước thải di chuyển lên xuống, trong khi bùn hoạt tính được giữ lại ở đáy mỗi ngăn, tạo điều kiện cho nước thải tiếp xúc và đảo trộn liên tục với lớp bùn, từ đó thúc đẩy quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ hiệu quả hơn.
Bể lọc kị khí sử dụng vật liệu lọc để hỗ trợ sự phát triển của vi sinh vật, hình thành nên các màng vi sinh vật Quá trình xử lý các chất ô nhiễm hòa tan trong nước thải trở nên hiệu quả hơn khi chúng đi qua các lỗ rỗng của vật liệu lọc và tiếp xúc với các màng vi sinh vật.
Phần kị khí được đặt hoàn toàn dưới mặt đất, trong khi không gian phía trên có thể được tận dụng làm sân chơi hoặc bãi đậu xe Điều này đặc biệt phù hợp cho những khu vực có diện tích xây dựng hạn chế.
Khử trùng hồ chỉ thị với chiều sâu nước nông giúp loại bỏ vi sinh vật gây bệnh nhờ bức xạ mặt trời Tuy nhiên, trong trường hợp nước thải có lượng vi sinh vật cao hoặc thời gian nắng ít, việc sử dụng hóa chất khử trùng là cần thiết.
Xử lý hiệu quả các chỉ tiêu như SS, BOD, và các chất dinh dưỡng như Nitơ, Phốt pho và Coliform trong nước thải Sử dụng bãi lọc ngầm có trồng cây phía trên giúp hạn chế mùi hôi từ nước thải.
- Chi phí xây dựng và chi phí vận hành thấp; công tác đào tạo vận hành, chuyển giao công nghệ đơn giản
Để xây dựng bãi lọc trồng cây, hệ thống xử lý nước thải của bệnh viện cần có diện tích lớn và khu đất chất lượng tốt, không bị sụt lún.
- Hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả cần 6 9 tháng sau khi đưa công - trình đi vào hoạt động
Xử lý hiệu quả các chỉ tiêu như SS, BOD, Nitơ, Phốt pho và Coliform trong nước thải là rất quan trọng Việc sử dụng bãi lọc ngầm có trồng cây phía trên không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn hạn chế mùi hôi từ nước thải.
- Chi phí xây dựng và chi phí vận hành thấp; công tác đào tạo vận hành, chuyển giao công nghệ đơn giản.
1.2.2 Xử lý nước bệnh viện bằng lọc sinh học nhỏ giọt, bùn hoạt tính
Ra ao, hồ Bể khử trùng Bể lắng 2 Bể sinh học hoặc bể Aeroten
Hình 4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bệnh viện bằng lọc sinh học nhỏ giọt, bùn hoạt tính
Nước thải trải qua các giai đoạn xử lý sơ bộ tại bể tự hoại hoặc bể lắng, sau đó tiếp tục được xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo tại bể lọc sinh học hoặc bùn hoạt tính Cuối cùng, nước thải đã qua xử lý sẽ được khử trùng trước khi thải ra môi trường.
1 Thiết bị lọc sinh học
Bể lọc sinh học là thiết bị xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, có thể hoàn toàn hoặc không hoàn toàn Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên vi sinh vật bám dính vào vật liệu lọc rắn, tạo thành màng lọc sinh học hiệu quả.
100mm cột nước (ở chỗ cửa vào)
Formatted: Font: pt 2 Formatted: Indent: First line: 1,27 cm, Space Before: 6 pt Formatted: Space Before: 6 pt, After: 0 pt
Formatted: Space Before: 6 pt, After: 12 pt
Formatted: Indent: First line: 1,27 cm, Space After: 0 pt,Line spacing: 1,5 lines
Đánh giá, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải
1.3.1 Hiệu suất xử lý nước thải bệnh viện
Bảng các thông số thiết kế của các công nghệ 3
L ọ c sinh h ọ c nh ỏ ọ gi t CN2000 AAO + màng l ọ c sinh h ọ c MBR
Khả năng thích nghi bùn ho ạ t tính Không ổn đị nh Thích nghi trung bình Thích nghi trung bình Cao, ổn định
Th ời gian lưu Th ấ p Trung bình Trung bình Cao
Hi ệ u su ấ t x ử lý ch t ấ r ắ n lơ l ử ng 67-70% 85-95% 80-87% 90-97%
Hi ệ u su ấ t x ử lý các 75% 85-95% 90% >96% ch ấ t h ữu cơ
Hi ệ u xu t x ấ ử lý nitơ Th ấ p Khá Khá R ấ t t ố t
Hi ệ u su ấ t kh khu n ử ẩ Trung bình T ố t T t ố T t ố
Bảng hiệu suất xử lý nước thải bệnh viện 4
Công ngh ệ , thi ế t b ị x ử lý nướ c th i ả BOD R 5 COD T ổ ng N T ổ ng P SS T ng ổ c ộ ng Bãi l ọ c tr ồ ng cây Đầ u vào 129,9 183,1 16,56 1,76 36,0 Đầ u ra 83,5 116,1 12,37 1,09 22,9
L ọ c sinh h ọ c nh ỏ gi t ọ Đầ u vào 179,2 221,5 12,29 1,23 53,3 Đầ u ra 140,7 186,2 7,23 0,28 29,6
CN2000 Đầ u vào 118,8 172,0 17,08 1,60 28,4 Đầ u ra 89,6 142,9 12,75 1,65 28,5
MBR Đầ u vào 165,7 227,2 17,23 1,95 37,8 Đầ u ra 94,8 130,8 9,09 1,05 14,8
Theo bảng trên, công nghệ AAO kết hợp với màng lọc sinh học MBR đạt hiệu suất xử lý nước thải bệnh viện cao nhất là 53,84%, trong khi thiết bị xử lý nước thải CN2000 có hiệu suất thấp nhất là 27,63%.
1.3.2 Các tiêu chí lựa chọn công nghệ xử lý cho bệnh viện tuyến huyện Đặc điểm của bệnh viện tuyến huyện thường nằm ở các khu vực tập trung đông dân cư Việc lựa chọn một công nghệ phù hợp cho một bệnh viện tuyến huyện là một bài toán kinh tế phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
- Lưu lượng nước thải đầu vào với các đặc điểm của nó như lưu lượng trung bình, hệ số điều hòa,…
- Thành phần và tính chất của nước thải đầu vào
- Điều kiện địa hình, năng lượng, tính chất đất đai
- Diện tích xây dựng công trình.
Các bệnh viện tuyến huyện thường có quy mô nhỏ và nằm trong khu vực đông dân nghèo, với điều kiện kinh tế hạn chế Vì vậy, việc lựa chọn hệ thống xử lý nước thải cho các bệnh viện này cần phải đáp ứng các tiêu chí cụ thể để đảm bảo hiệu quả và bền vững.
- Nước thải sau xử lý phải đạt Quy chuẩn 28:2010/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế trước khi xả ra ngoài môi trường
Hệ thống thu gom và xử lý nước thải cần tuân thủ Quy chế quản lý chất thải y tế theo Quyết định 43/2007/QĐ-BYT của Bộ Y tế, ban hành ngày 30/11/2007.
- Các công trình xử lý nước thải xây dựng không phức tạp, dễ hợp khối và chi phí đầu tư không cao.
Hệ thống xử lý nước thải thân thiện với môi trường giúp ngăn ngừa ô nhiễm không khí, giảm thiểu sự lây lan bệnh tật và bảo vệ cảnh quan của bệnh viện.
Công trình xử lý nước thải cần đảm bảo tính ổn định và dễ dàng quản lý, đồng thời có chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp, phù hợp với khả năng tài chính của địa phương.
1.3.3 L ựa chọn công nghệ xử lý nước thải bệnh viện
Các bệnh viện nông thôn có quỹ đất lớn hơn 0,5ha và cách nhà dân, công trình bệnh viện xung quanh tối thiểu 200m, áp dụng mô hình công nghệ xử lý bậc
Các bệnh viện tại khu vực thành thị với diện tích đất hạn chế đang áp dụng mô hình công nghệ xử lý bậc 1 phân tán kết hợp với hệ thống xử lý sinh học tập trung trong điều kiện nhân tạo, bao gồm lọc sinh học và bùn hoạt tính.
Các bệnh viện có thể lựa chọn mô hình xử lý nước thải bằng thiết bị hợp khối (CN 2000, AAO) nếu có đủ kinh phí đầu tư và vận hành Đồng thời, bệnh viện chỉ được xây dựng công trình hoặc thiết bị xử lý bùn tại chỗ, như sân phơi bùn hoặc thiết bị làm khô bùn, khi khoảng cách vệ sinh tới nhà dân hoặc các công trình trong bệnh viện lớn hơn 100m.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN ĐA KHOA HUYỆN THẠCH HÀ
Công nghệ xử lý
Dựa trên kết quả đánh giá ở Chương 1, đặc tính nước thải, diện tích xây dựng hệ thống xử lý, cũng như khả năng đầu tư và vận hành của Bệnh viện Đa khoa huyện Thạch Hà, chúng tôi quyết định áp dụng phương pháp xử lý sinh học Cụ thể, phương pháp kỵ khí sẽ được kết hợp với lọc sinh học và bãi lọc trồng cây Mô hình hệ thống xử lý nước thải được thể hiện qua sơ đồ dưới đây.
Thải ra môi trường Hình 12 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải
Nước thải sau khi loại bỏ dầu mỡ, chất phóng xạ và hóa chất độc hại từ 5 khu nhà sẽ được chuyển đến bể điều hòa Tại đây, lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm sẽ được cân bằng, đồng thời bổ sung oxy từ hệ thống nén khí để oxy hóa một phần các chất dễ phân hủy sinh học Sau khi qua bể điều hòa, nước thải sẽ được dẫn vào bể xử lý kỵ khí dòng hước kết hợp lọc kỵ khí (BASTAF) 5 ngăn.
Trong bể BASTAF, ngăn đầu tiên đóng vai trò quan trọng trong việc lắng và lên men kỵ khí, đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm Nước thải di chuyển từ dưới lên trên, tiếp xúc với vi sinh vật kỵ khí trong lớp bùn, giúp hấp thụ và chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu cơ thành nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật Các ngăn này tạo thành một chuỗi bể phản ứng kỵ khí, tăng thời gian lưu bùn và nâng cao hiệu suất xử lý Tại ngăn yếm khí, vi sinh vật được cố định trên lớp nhựa nhân tạo, trong khi bơm tuần hoàn tạo thành lớp lỏng giả, giúp các vi sinh vật gắn bám và hình thành màng vi sinh vật Điều này ngăn chặn các chất lơ lửng trôi ra ngoài, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý khi nước thải đi qua các lỗ rỗng của vật liệu lọc Cuối cùng, nước thải được dẫn vào ngăn chứa sau xử lý kỵ khí của bể BASTAF.
Nước thải từ ngăn chứa bể BASTAF được bơm lên tháp lọc sinh học để ô xy hóa và khử mùi ô nhiễm Sau khi lọc sinh học, nước thải tiếp tục được xử lý qua bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang, mô phỏng đầm lầy tự nhiên với lớp chống thấm ngăn rò rỉ Bãi lọc chứa các loại thực vật như Cỏ nến, Sậy và Cói, giúp làm sạch nước thải qua quá trình tiếp xúc với vật liệu lọc và rễ cây Hệ thực vật cung cấp ôxy cho vi sinh vật, tăng cường khả năng xử lý nước thải nhờ tiêu thụ chất dinh dưỡng Thực vật cũng hấp thụ Nitơ và Phốtpho, giúp nước sau bãi lọc không còn mùi hôi và tạo cảnh quan đẹp cho hệ thống xử lý.
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN ĐA KHOA HUYỆN THẠCH HÀ
Yêu cầu mức độ xử lý
3.1.1 Các thông số đầu vào
3 3.2 Các thông số đầu ra
Nước thải đầu ra phải đạt loại QCVN 28:2010/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế (mức B), cụ thể:
Bùn thải phát sinh trong quá trình xử lý sinh học được đưa đi xử lý như chất thải nguy hại.
Tính toán các thiết bị chính
Bể điều hòa đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lưu lượng và nồng độ nước thải, giúp giảm kích thước và duy trì chế độ làm việc ổn định cho các công trình xử lý phía sau, từ đó ngăn chặn hiện tượng quá tải.
Thể tích bể điều hòa :
Q R h R là lưu lượng nước thải tính theo giờ (5 m P 3 P /h),
Thời gian lưu nước trong bể điều hòa t = 4÷12 h họn t = 8, c h Thay số:
Chọn chiều cao làm việc h = 2m, chiều cao bảo vệ h R bv R = 0,5m Chiều cao xây dựng: m h h
Diện tích mặt bằng bể:
Chia bể điều hòa làm 2 ngăn thông nhau, kích thước mỗi ngăn H: ×B ×L = 2,5 × 3,5 × 2,3
Hàm lượng BOD R 5 R ,COD của nước thải sau khi đi qua bể điều hòa giảm 5%, còn lại:
STT Thông số thiết kế Đơn vị Số liệu
Vật liệu: Bê tông cốt thép và gạch xây.
Thiết bị: Máy nén khí (Lưu lượng 0,71m P 3 P /phút, áp lực: 5mH R 2 R O, công suất 1,5KW).
Lượng không khí cần thiết :
L R khí R = Q R h R ×a=5 × 3,74 18,7 m= 3 P Trong đó : a : lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a = 3,74m P 3 P khí/m 3 P P nước thải (Theo W.Wesley Echenfelder, Industrial Water Pollution Control,1989)
Chọn hệ thống cấp khí bằng thép có đục lỗ, mỗi ngăn bao gồm 2 ống đặt dọc theo chiều dài bể (4,6 m).
Lưu lượng khí trong mỗi ống: q R ống R ông v khí
Trong đó : v : vận tốc khí trong ống, v ông -15m/s chọn v ông m/s
Đường kính ống dẫn khí: d R ống R = = × ×
Chọn ống φ 10= mm, đường kính các lỗ 2-5mm
Chọn d R lỗ R =2mm=0,004m.Vận tốc khí qua lỗ v R lỗ R =5-20m/s, chọn v lỗ R R m/s
Lưu lượng khí qua một lỗ: q R lỗ R = v R lỗ h m d lô
Số lỗ trên một ống:
Diện tích mặt bằng bể
Số lỗ trên 1m chiều dài ống: n=N/4,6=1,3 lỗ
Các thông số đầu vào
V = Q x t = 5 x 20 = 100 m P 3 P chia làm 2 bể có kích thước như sau: Kích thước 01 bể H x B x L = 2,5 x 2,5 x 8
Ngăn lọc kị khí (một ngăn) H x B x L = 2,5 x 2,5 x 1
Hiệu quả làm sạch trong bể BASTAF là 40%
Ta có tỷ lệ COD:N:P trong bể yếm khí tốt nhất là: 350:5:1
Nồng độ COD bị khử
Nồng độ N bị khử: l x mg
Lượng COD cần khử mỗi ngày
Tải trọng khử COD của bể lấy a = 6 kg COD/m P 3 P ngày
Các thông số đầu ra:
Chọn chiều cao tâng lọc 3,5m, ngăn lắng là 1,5m vật liệu tiếp xúc xỉ hoạt tính với diện tích bề mặt, F R a R = 30m P 2 P /m P 3 P
Nhiệt độ thải trung bình về mùa đông T = 13 P 0 P C
Tải trọng BOD R 5 R cho phép
H: Chiều cao tháp η: Hệ số phụ thuộc vào nồng độ BOD R 5 R đầu ra, tra bảng η = 2,6
Tải trọng thủy lực trên 1m P 3 P vật liệu q R 0 RP P = C R 0 R x Fa R R /BOD đầu vào R R = 17,57x30/142,5 = 3,7 m P 3 P /m P 3 P ngày
Thể tích khối vật liệu
Diện tích mặt cắt ngang:
Vậy kích thước tầng lọc nhỏ giọt H x B x L = 3,5 x 3 x 3
Lựơng không khí cần thiết cung cấp cho bể lọc sinh học được tính :
A : Lưu lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể lọc sinh học (m P 3 P /h)
Q : Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm (m P 3 P /ngđ)
K R 1 R : Hệ số dự trữ, k R 1 R = 2 ÷ 3, lấy k R 1 R = 2.
Từ kết quả tính toán ở trên, chọn quạt gió với các đặc trưng tương ứng :
+ Áp lực công tác : H = 100mm
+ Lượng không khí cần thiết :A = (m P 3 P /h)
Hệ thống tưới phản lực là yếu tố quan trọng để bể lọc sinh học hoạt động hiệu quả, đảm bảo nước thải được phân bố đều trên bề mặt lớp vật liệu lọc Thông thường, trong các bể lọc sinh học hình tròn, nước thải được phân phối qua hệ thống tưới phản lực.
Nội dung tính toán bao gồm :
+ Xác định đường kính của hệ thống tưới
+ Xác định số lỗ trên ống phân phối ly tâm
+ Khoảng cách giữa các lỗ
+ Xác định số vòng quay của hệ thống trong một phút
+ Xác định áp lực cần thiết của hệ thống tưới
- Số lượng và đường kính lỗ trong các ống phân phối xác định theo tính toán với tốc độ nước chảy ở đầu ống từ 0,6 m/s đến 1,0 m/s.
Số lượng và đường kính lỗ trong các ống phân phối được xác định dựa trên tính toán, đảm bảo rằng nước chảy ra khỏi lỗ với tốc độ tối thiểu 0,5 m/s và đường kính lỗ không nhỏ hơn 10 mm.
- Áp lực ở hệ thống tưới không nhỏ hơn 0,5 m
- Các ống phân phối đặt cao hơn bề mặt lớp vật liệu lọc là 0,2 m Chọn bơm định lượng có công suất từ 5-7 m P 3 P /h, áp lực 5-6mH R 2 R O, công suất 1,5KW).
Lưu lượng tính toán của nước thải trên bể lọc sinh lọc:
Q R 1 R Q= R max R = 7 m P 3 P /h Đường kính của hệ thống tưới phản lực:
D R t R = D 200 = 2000 200 = 19800 (mm)– - Chọn 4 ống phân phối trong hệ thống tưới phản lực, đường kính mỗi ống là :
Trong đó : n R 2 R Số ống phân phối
V Tốc độ nước chảy ở đầu ống
Chọn D R 0 R = 200 mm = 0,2m, khi đó vận tốc thực tế nước chảy đầu ống là:
4x3,14x(0, 4x0,12 = 0,95 (m/s) Giá trị này thỏa mãn điều kiện :
Số lỗ trên mỗi ống nhánh phân phối: m = 2 t
Vị trí các lỗ được bố trí theo số thứ tự và khoảng cách từ tâm trục của hệ thống Sơ đồ tính toán khoảng cách từ một lỗ bất kỳ L R i R đến tâm trục của hệ thống được thực hiện như sau:
Trong đó : i : Số thứ tự của tâm lỗ cách tâm trục giữa của hệ thống tưới
Với số thứ tự thứ nhất ta có :
L R 1 R = 19800 2 126 1 = 882 (mm) Tính toán tương tự cho các lỗ khác
Số vòng quay của hệ thống tưới trong mỗi phút được xác định bằng công thức thực nghiệm : r t
34,8x10 = 126x14x198 34,8x10 6 x30 00 = 29,9(vòng/phút) ≈ 30 (vòng / phút) Trong đó : r Số vòng quay trong một phút
Lưu lượng bình quân cho một ống tưới được tính theo công thức Q R 2 R = 120/4 = 30 l/s, với đường kính lỗ tưới d = 14mm Áp lực cần thiết cho hệ thống tưới với 4 ống ly tâm được xác định theo công thức h = Q R 2 RP 2.
Hình 15 Bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng Thông số thiết kế:
Chọn bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng trồng các lọai thực vật nước dễ kiếm tại nước ta như cỏ nến, thủy trúc, sậy,…
Chiều cao lớp nước h R 0 R = 0,2 0,3, chọn h- R 0 R = 0,3m
Thiết kế 2 bãi lọc song song, mỗi bãi có kích thước B x L = 10 x 15,4 Kích thước B x L: (10 x 20) m Độ dốc đáy: (0,5 - 1) % Độ sâu lớp đất bề mặt: 0,3 m
Khoảng cách trồng cây từ 0,2-0,3m
Sau các giai đoạn xử lý cơ học và sinh học, nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải được giảm xuống đạt tiêu chuẩn quy định, đồng thời số lượng vi trùng cũng giảm từ 90% đến 95% Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao, do đó cần tiến hành giai đoạn khử trùng nước thải Các biện pháp khử trùng như clo hoá, ôzon, tia hồng ngoại và UV có thể được áp dụng, nhưng phương pháp khử trùng bằng clo được lựa chọn vì tính đơn giản, chi phí thấp và hiệu quả cao.
Khử trùng nước thải bằng dung dịch Clorin 5% là phương pháp hiệu quả Bể tiếp xúc được thiết kế với dòng chảy ziczắc qua từng ngăn, giúp tối ưu hóa quá trình tiếp xúc giữa clo và nước thải Thời gian lưu nước trong bể được tính toán là 15 phút để đảm bảo hiệu quả khử trùng.
Nguồn: “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp” – Lâm Minh Triết- Nguyễn Thanh Hùng Nguyễn Phước Dân”.-
+ Lượng clo hoạt tính cần thiết để khử trùng nước thải được tính theo công thức:
Với a: liều lượng hoạt tính lấy theo Điều 6.20.3 – TCXD – 51 – 84: Đối với nước thải sau xử lý sinh học hoàn toàn : a = 3g/m P 3
Chọn thời gian tiếp xúc : t = 30 phút
W = Q * t = 20,83 * 0,5 = 10,42 m P 3 Chiều sâu lớp nước trong bể được chọn H = 1 m
+ Diện tích bề mặt của bể tiếp xúc:
Với chiều cao của bể là: H = 1+0,3 = 1,3m
Với h = 0,3 là chiều cao bảo vệ.
+ Chọn bể tiếp xúc gồm 5 ngăn, kích thước mỗi ngăn :
+ Tổng diện tích 5 ngăn sẽ là: 2,2 x 5 = 11m P 2 P >10,42 m P 2
+ Vậy kích thước mỗi ngăn của bể: L × B × H = 2,2m × 1m × 1,3m
Tính toán kinh tế các hạng mục công trình
Phần xây dựng cơ bản
STT Hạng mục – quy cách Số lượng Đơn giá Đơn vị Thành tiền
5 Bãi lọc trồng cây Bể UASB (V
Phần máy móc – thiết bị
STT Tên thiết bị Số lượng Đơn vị Thành tiền (đồng)
1 Hệ thống thanh gạt bùn ở bể lắng II và bể nén bùn
2 Máng răng cưa thu nước 4 Cái 6,000,000
4 Đĩa thổi khí Airplex 40 cái 19,200,000
6 Bơm định lượng khử trùng 1 Bộ 11,500,000
7 Tủ điện điều khiển tự động bằng lập trình PLC
8 Hệ thống đường ống ,van, co 1 Bộ 15,000,000
Chi phí phân tích mẫu
Chi phí bàn gian công nghệ và cấp giấy phép
Chi phí điện năng tính cho 01 ngày Đơn giá điện: 1300 đ/KW
STT Thiết bị Số lượng hoạt động Công suất Số giờ hoạt động
Tổng điện năng (KWh/ngày)
4 Bơm định lượng khử trùng
Vậy tổng chi phí điện năng một ngày là: 192 x 1300 = 249,600 (đồng/ngày).
Hoá chất Khối lượng kg/ngày Đơn giá Thành tiền(VNĐ)
Lương công nhân: 2 người x 2,000.000(đồng/tháng) = 4,000,000 (đồng/tháng).
Lương cán bộ: 1 người = 3,000,000 (đồng/tháng).
Tổng lương nhân công là: 4,000,000 + 3,000,000 = 7,000,000 (đồng/tháng)
Tổng chi phí quản lý và vận hành trong 1 năm:
Tổng chi phí đầu tư: S R b R = 1,066,066,000+ 380,300,000 1,446,366,000(đồng/năm).
3T Chi phí xây dựng được khấu hao trong 10 năm.Vậy chi phí khấu hao trong 1 năm là: 1,446,366,000/10 = 144,636,600 đồng/năm
Giá thành 1m P 3 P nước thải là:(144,636,000 116,856,000 )/500*300=1,750( + đồng).