D an x ly nc thi bnh vin

Chương 2 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG3.1 Ao hồ sinh học ao hồ ổn định nước thải-Waste Water Stabilization ponds and lagoons Cơ sở khoa học của phương pháp n

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của đề tài

Nước thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm, lo ngại sâu sắc đối với các nhà quản lý môi trường và xã hội vì chúng có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và nguy hiểm đến đời sống con người Vì vậy việc nghiên cứu, tìm ra giải pháp công nghệ thích hợp để xử lý hiệu quả nước thải bệnh viện đảm bảo các tiêu chuẩn cho phép khi thải ra môi trường đã được các nhà làm môi trường trong và ngoài nước quan tâm.Do

đó việc xử lý nước thải bệnh viện trước khi thải vào nguồn tiếp nhận là một yêu cầu thiết yếu Hiện nay, các nước trên thế giới và nước ta đã ứng dụng nhiều giải pháp công nghệ khác nhau để xử lý hiệu quả và an toàn nước thải bệnh viện, trong đó

thường sử dụng phổ biến là công nghệ sinh học

2 Mục tiêu của đề tài

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện đạt tiêu chuẩn Việt Nam loại A để thải vào nguồn tiếp nhận với công suất 500m3/ngđ

3 Nội dung của đề tài

 Đánh giá về thành phần, tính chất nước thải bệnh viện

Nêu các phương pháp xử lý nước thải bệnh viện

Đề xuất phương án tối ưu, tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý đó

4 Phương pháp thực hiện

•Thu thập số liệu, tra cứu tài liệu

•Tìm hiểu thực tế hệ thống xử lý nước thải ở một số bệnh viện

•Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn đã đề ra

5 Giới hạn của đề tài

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện với công suất 500m3/ngđ

6 Ý nghĩa kinh tế - xã hội

Về mặt kinh tế

Góp phần hoàn chỉnh cở sở hạ tầng cho những bệnh viện chưa có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn

Giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường đồng nghĩa với việc bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên.

Tạo việc làm cho người dân khi triển khai dự án

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

NTBV: Nước thải bệnh viện

CTC: Trung tâm Tư vấn- Chuyển giao công nghệ nước sạch và môi trường

BOD (Biological Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh học

COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học

SS (Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng

BORDA: Hiệp hội Nghiên cứu và Phát triển Bremen-Tổ chức phi chính phủ của ĐứcDEWATS (Decentralized Wastewater Treatment Systems): Hệ thống xử lý nước thải phân tán

BR: Bể phản ứng kị khí

AF:Bể lắng kị khí

AOP:Advanced Oxydation Processes

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN

1.1 Nguồn gốc nước thải bệnh viện

1.2 Thành phần, tính chất nước thải bệnh viện

Các thành phần chính gây ô nhiễm môi trường do nước thải bệnh viện gây ra là:

 Các mầm bệnh sinh học khác trong máu, mủ, dịch, đờm, phân của người bệnh;

 Các loại hóa chất độc hại từ cơ thể và chế phẩm điều trị, thậm chí cả chất phóng xạ

Theo kết quả phân tích của các cơ quan chức năng, 80% nước thải từ bệnh viện là nước thải bình thường (tương tự nước thải sinh hoạt) chỉ có 20% là những chất thải nguy hại bao gồm chất thải nhiễm khuẩn từ các bệnh nhân, các sản phẩm của máu, các mẫu chẩn đoán bị hủy, hóa chất phát sinh từ trong quá trình giải phẫu, lọc máu, hút máu, bảo quản các mẫu xét nghiệm, khử khuẩn Với 20% chất thải nguy hại này cũng

đủ để các vi trùng gây bệnh lây lan ra môi trường xung quanh Đặc biệt, nếu các loại thuốc điều trị bệnh ung thư hoặc các sản phẩm chuyển hóa của chúng… không được

xử lý đúng mà đã xả thải ra bên ngoài sẽ có khả năng gây quái thai, ung thư cho những người tiếp xúc với chúng.

Bảng 1: Thành phần và tính chất nước thải bệnh viện

Chương 2 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG

3.1 Ao hồ sinh học (ao hồ ổn định nước thải-Waste Water Stabilization ponds and lagoons)

Cơ sở khoa học của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và các thủy sinh khác, các chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước.Căn cứ theo đặc tính toàn tại và tuần hoàn của các vi sinh

và sau đó là cơ chế xử lý mà người ta phân biệt 3 loại hồ: Hồ kỵ khí, hồ hiếu-kỵ khí và

hồ hiếu khí

3.1.1 Hồ kỵ khí

Dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh kỵ khí

Loại hồ này thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, ít dùng

để xử lý nước thải sinh hoạt vì nó gây mùi khó chịu Hồ kỵ khí phải đặt cách xa nhà ở

và xí nghiệp thực phẩm 1,5-2km

Để duy trì điều kiện kỵ khí và giữ ấm cho hồ trong mùa đông thì chiều sâu hồ phải lớn, thường là 2,4-3,6m

Hồ có 2 ngăn làm việc để dự phòng khi xả bùn trong hồ

Cửa xả nước vào hồ phải đặt chìm, đảm bảo việc phân bố cặn lắng đồng đều trong hồ.Cửa tháo nước ra khỏi hồ thiết kế theo kiểu thu nước bề mặt và có tấm ngăn để bùn không thoát ra cùng với nước

3.1.2 Hồ hiếu-kỵ khí (Facultativ)

Hồ facultativ là loại hồ thường gặp trong tự nhiên, nó đước sử dụng rộng rãi nhất trong các hồ sinh học

Trong hồ này xảy ra 2 quá trình song song: quá trình oxy hóa hiếu khí chất nhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân hủy metan cặn lắng.

Đặc điểm của loại hồ này xét theo chiều sâu của nó có thể chia ra 3 vùng: lớp trên

là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian, còn lớp dưới là vùng kỵ khí

Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong hồ chủ yếu nhờ quang hợp của rong tảo dưới tác dụng của bức xạ mặt trời và khuếch tán qua mặt nước dưới tác dụng của sóng gió, hàm lượng oxy hòa tan vào ban ngày nhiều hơn ban đêm

Do sự xâm nhập của oxy hòa tan chỉ có hiệu quả ở độ sâu 1m nên nguồn oxy hòa tan chủ yếu cũng chỉ ở lớp nước phía trên

Quá trình phân huỷ kỵ khí lớp bùn ở đáy hồ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ Quá trình này làm giảm tải trọng hữu cơ trong hồ và sinh ra các sản phẩm lên men đưa vào trong nước

Trong hồ thường hình thành tầng phân cách nhiệt: vùng nước phía trên nóng ấm hơn vùng nước phía Ở giữa là tầng phân cách đôi khi cũng có lợi Đó là trường hợp những ngày hè do sự quang hợp của tảo, tiêu thụ nhiều CO2 làm cho pH của nước hồ tăng lên, có khi tới 9,8 (vượt quá tiêu chuẩn tối ưu của vi khuẩn) khi đó tốt nhất là không nên xáo trộn hồ để cho các vi khuẩn ở đáy được che chở bởi tầng phân cách.Nhìn chung tầng phân cách nhiệt là không có lợi, bởi vì trong giai đoạn phân tầng các loài tảo sẽ tập trung thành một lớp dày ở phía trên tầng phân cách Tảo sẽ chết làm cho các vi khuẩn thiều oxy và hồ bị quá tải các chất hữu cơ Trong trường hợp này sự xáo trộn là cần thiết để tảo phân tán tránh sự tích tụ

Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới sự xáo trộn là gió và nhiệt độ:

Khi gió thổi sẽ gây sóng mặt nước gây nên sự xáo trộn Hồ có diện tích bề mặt lớn thì sự xáo trộn bằng gió tốt hơn hồ có diện tích bề mặt bể

Ban ngày nhiệt độ của lớp nước phía trên cao hơn nhiệt độ của lớp nước phía dưới Do sự chênh lệch nhiệt độ mà tải trọng của nước cũng chênh lệch tạo nên sự đối lưu nước ở trong hồ theo chiều đứng

Nếu gió xáo trộn theo hướng hai chiều (chiều ngang và chiều đứng) thì sự chênh lệch nhiệt độ tạo nên xáo trộn chỉ theo một chiều thẳng đứng Kết hợp giữa sức gió và chênh lệch nhiệt độ tạo nên sự xáo trộn toàn phần.

Chiều sâu của hồ ảnh hưởng lớn đến sự xáo trộn, tới các quá trình oxy hóa và phân hủy trong hồ Chiều sâu trong hồ thường lấy vào khoảng 0,9-1,5m

Tỷ lệ chiều dài, chiều rộng hồ thường lấy bằng 1:1 hoặc 2:1 Ở những vùng có nhiều gió nên làm hồ có diện tích rộng, còn ở vùng ít gió nên àm hồ có nhiều ngăn.Nếu đất đáy hồ dễ thấm nước thì phải phủ lớp đất xét dày 15cm Bờ hồ có đáy dốc, nên trồng

cỏ trên bờ hồ

3.1.3 Hồ hiếu khí

Hồ hiếu khí là hồ có quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí Loại hồ này được phân thành 2 nhóm:

Hồ làm thoáng tự nhiên: oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa chủ yếu do sự

khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước như rong tảo Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xuyên qua, chiều sâu của hồ phải bé khoảng 30-40cm Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo BOD khoảng 250-300 kg/ha.ngày Thời gian nước lưu trong hồ khoảng 3-12 ngày

Do độ sâu bé, thời gian lưu nước dài nên diện tích hồ lớn Vì thế nó chỉ hợp ly về kinh tế khi kết hợp việc xử lý nước thải với việc nuôi trồng thủy sản cho mực đích chăn nuôi và công nghiệp

Hồ hiếu khí làm thoáng bằng nhân tạo: nguồn oxy cung cấp cho quá trình sinh hóa là bằng các thiết bị như bơm khí nén hoặc máy khuấy cơ học Vì được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2-4,5m Sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400

kg/ha.ngày Thời gian nước lưu trong hồ khoảng 1-3 ngày

Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo, do chiều sâu hồ lớn, việc làm thoáng cũng khó đảm bảo toàn phần nên chúng làm việc như hồ hiếu-kỵ khí

3.2 Bể phản ứng sinh học hiếu khí - Aeroten

Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trừơng hợp người ta chế tạo các Aerotan bằng sắt thép

hình khối trụ Thông dụng nhất hiện nay là các Aeroten hình bể khối chữ nhật Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy nhằm tăng cường lượng khí oxi hòa tan và tăng cường quá trình oxi hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước.

Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aeroten Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước Chính vì vậy xử lý nước thải ở Aeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh vật lơ lửng của quần thể vi sinh vật Các bông cặn này cũng chính

lý nước thải.Thời gian nước lưu trong bể aeroten không lâu quá 12 giờ (thường là 4 -8 giờ)

Nước thải với bùn hoạt tính tuần hoàn sau khi qua bể aeroten cho qua bể lắng đợt 2 Ở đây bùn lắng một phần đưa trở lại Aeroten, phần khác đưa tới bể nén bùn

Do kết quả của việc sinh sôi nảy nở các vi sinh vật cũng như việc tách các chất bẩn ra khỏi nước thải mà số lượng bùn hoạt tính ngày một gia tăng Số lượng bùn thừa chẳng những không giúp ích cho việc xử lý nước thải, ngược lại, nếu không lấy đi thì còn là một trở ngại lớn Độ ẩm của bùn hoạt tính khoảng 98-99%, trước khi đưa lên bể metan cần làm giảm thể tích

Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong aeroten qua ba giai đoạn:

- Giai đoạn thứ nhất: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi Ở giai đoạn này

bùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất Sau khi vi sinh vật thích

nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy, lượng tiêu thụ oxi tăng cao dần.

- Gian đoạn hai: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở

mức gần như ít thay đổi Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất

Hoạt lực enzym của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài trong một tời gian tiếp theo Điểm cực đại của enzym oxi hóa của bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) tới mức ổn định

Qua các thông số hoạt động của aeroten cho thấy ở gian đoạn thứ nhất tốc độ tiêu thụ oxi (hay tốc độ oxi hóa) rất cao, có khi gấp 3 lần ở giai đoạn thứ hai

- Giai đoạn thứ ba: sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hóa cầm chừng (hầu

như ít thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên Đây là giai đoạn nitrat hóa các muối amon

Sau cùng, nhu cầu oxi lại giảm và cần phải kết thúc quá trình làm việc của aeroten (làm việc theo mẻ) Ở đây cần lưu ý rằng, sau khi oxi hóa được 80-95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước Nếu không kịp thời tách bùn, nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa

là sinh khối vi sinh vật trong bùn (chiếm tới 70% khối lượng cặn bùn) sẽ bị tự phân Tế bào vi khuẩn có hàm lượng protein rất cao (60-80% so với chất khô), ngoài ra còn có các hợp chất chứa chất béo, hidratcacbon, các chất khoáng…khi bị tự phân sẽ làm ô nhiễm nguồn nước

3.3 Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt- Biofilter

Lọc nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước

Biôphin nhỏ giọt dung để xử lý sinh hóa nước thải hoàn toàn với hàm lượng BOD của nước sau khi xử lý đạt 15 mg/l

Bể biôphin xây dựng dưới dạng hình tròn hay hình chữ nhật có tường đặc và đáy kép Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối không thấm nước Chiều cao giữa hai lớp đáy lấy khoảng 0,4-0,6 m, độ dốc hướng về máng thu I >= 0,01 Dộ dốc

theo chiều dài của máng thu lấy theo kết cấu, nhưng không được nhỏ hơn 0,005 Tường

bể làm cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5 m

Đặc điểm riêng của bể biophin nhỏ giọt là kích thước của vật liệu lọc không lớn hơn 25-30 mm và tải trọng tưới nước nhỏ 0,5-1,0 m3/(m3.VLL)

Các vật liệu lọc có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớn nhất trong điều kiện có thể Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm do vi sinh vật của màng phân hủy hiếu khí và kị khí các chất hữu cơ có trong nước Các chất hữu cơ phân hủy hiếu khí sinh ra CO2 và nước, phân hủy kị khí sinh ra CH4 và CO2 làm tróc màng ra khỏi vật liệu mang, bị nước cuốn theo Trên mặt giá mang là vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới Hiện tượng này được lặp đi lặp lại nhiều lần Kết quả là BOD của nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng và bị phân hủy kị khí cũng như hiếu khí: nước thải được làm sạch.Nước thải trước khi đưa vào xử lý ở lọc phun (nhỏ giọt) cần phải qua xử lý sơ bộ để tránh tắc nghẽn các khe trong vật liệu Nước sau khi xử lý ở lọc sinh học thường nhiều chất lơ lửng do các mảnh vỡ của màng sinh học cuốn theo, vì vậy cần phải đưa vào lắng 2 và lưu ở đây thời gian thích hợp để lắng cặn Trong trường hợp này, khác với nước ra ở bể aeroten: nước ra khỏi lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn ra từ aeroten

Nồng độ bùn cặn ở đây thường nhỏ hơn 500 mg/l, không xảy ra hiện tượng lắng hạn chế Tải trọng bề mặt của lắng 2 sau lọc phun vào khoảng 16-25 m3/m2.ngày.

3.4 Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện theo nguyên lý hợp khối

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hợp khối cho phép thực hiện kết hợp nhiều quá trình cơ bản xử lý nước thải đã biết trong không gian thiết bị của mỗi mô-đun để tăng hiệu quả và giảm chi phí vận hành xử lý nước thải Thiết bị xử lý hợp khối cùng một lúc thực hiện đồng thời quá trình xử lý sinh học thiếu khí và hiếu khí Việc kết hợp đa dạng này sẽ tạo mật

độ màng vi sinh tối đa mà không gây tắc các lớp đệm, đồng thời thực hiện oxy hóa mạnh và triệt để các chất hữu cơ trong nước thải Thiết bị hợp khối còn áp dụng

phương pháp lắng có lớp bản mỏng (lamen) cho phép tăng bề mặt lắng và rút ngắn thời gian lưu

Đi kèm với giải pháp công nghệ hợp khối này có các hóa chất phụ trợ gồm: chất keo tụ PACN-95 và chế phẩm vi sinh DW-97-H giúp nâng cao hiệu suất xử lý, tăng công suất thiết bị Chế phẩm DW-97-H là tổ hợp của các vi sinh vật hữu hiệu (nấm sợi, nấm men, xạ khuẩn và vi khuẩn), các enzym thủy phân ngoại bào (amilaz, cellulaz, proteaz) các thành phần dinh dưỡng và một số hoạt chất sinh học; sẽ làm phân giải (thủy phân) các chất hữu cơ từ trong bể phốt của bệnh viện nhanh hơn ( tốc độ phân hủy tăng 7 - 9 lần và thủy phân nhanh các cao phân tử khó tan, khó tiêu thành các phân

tử dễ tan, dễ tiêu), giảm được sự quá tải của bể phốt, giảm kích thước thiết bị, tiết kiệm chi phí chế tạo và chi phí vận hành, cũng như diện tích mặt bằng cho hệ thống xử lý Chất keo tụ PACN-95 khi hòa tan vào trong nước sẽ tạo màng hạt keo, liên kết với cặn bẩn (bùn vô cơ hoặc bùn hoạt tính tại bể lắng) thành các bông cặn lớn và tự lắng với tốc độ lắng cặn nhanh; nhờ đó, giảm được kích thước thiết bị lắng (bể lắng) đáng kể mà vẫn đảm bảo tiêu chuẩn đầu ra của nước thải

Ưu điểm của công nghệ

 Đảm bảo loại trừ các chất gây ô nhiễm xuống dưới tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra môi trường

 Tiết kiệm chi phí đầu tư do giảm thiểu được phần đầu tư xây dựng

 Dễ quản lý vận hành.

 Tiết kiệm diện tích đất xây dựng

 Có thể kiểm soát các ô nhiễm thứ cấp như tiếng ồn và mùi hôi

Nhược điểm của công nghệ

 Chi phí đầu tư ban đầu cao

Với nguyên lý hoạt động nêu trên, Trung tâm CTC đã thiết kế 2 dòng thiết bị xử lý nước thải bệnh viện hợp khối điển hình, dễ dàng triển khai hàng loạt, thích hợp với nhiều địa hình:

• Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện V-69

Công nghệ này được Trung tâm CTC thiết kế xây dựng từ năm 1997 tại Bệnh viện

V-69 thuộc Bộ tư lệnh lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh (Viện nghiên cứu và bảo quản thi thể Bác Hồ) Từ đó đến nay V-69 được phát triển và hoàn thiện nhiều lần Chức năng của các thiết bị xử lý khối kiểu V-69 là xử lý sinh học hiếu khí, lắng bậc 2 kiểu lamen và khử trùng nước thải Ưu điểm của thiết bị là tăng khả năng tiếp xúc của nước thải với

vi sinh vật và oxy có trong nước nhờ lớp đệm vi sinh có độ rỗng cao, bề mặt riêng lớn; quá trình trao đổi chất và oxy hóa đạt hiệu quả rất cao

• Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện CN-2000

Trên nguyên lý của thiết bị xử lý nước thải V-69, thiết bị xử lý nước thải CN-2000 được thiết kế chế tạo theo dạng tháp sinh học với quá trình cấp khí và không cấp khí đan xen nhau để tăng khả năng khử nitơ Thiết bị CN-2000 có công suất 120 - 150 m3/ngày đêm (trung bình 20 giờ), được ứng dụng để xử lý các nguồn nước thải có ô nhiễm hữu cơ và nitơ Các thông số nước thải đầu vào: BOD5/COD ³ 0,5, BOD £ 350 mg/l, nồng độ các độc tố có hại cho các quá trình xử lý bằng vi sinh đạt mức cho phép

3.5 Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện theo mô hình DEWATS

Công nghệ DEWATS đã và đang được BORDA phổ biến và phát triển rộng rãi như

là một giải pháp hữu hiệu cho xử lý nước thải phân tán từ các cụm dân cư, bệnh viện, khách sạn, trang trại, các lò giết mổ gia súc, gia cầm và cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại các nước đang phát triển

Nguyên lý hoạt động

DEWATS- hệ thống xử lý nước thải phân tán, là một giải pháp mới cho xử lý nước thải hữu cơ với qui mô dưới 1000m3/ngày đêm.Hệ thống DEWATS gồm có bốn bước xử lý

cơ bản với các công trình đặc trưng:

- Xử lý sơ bộ bậc một: Quá trình lắng loại bỏ các cặn lơ lửng có khả năng lắng

được, giảm tải cho các công trình xử lý phía sau

- Xử lý bậc hai: Quá trình xử lý nhờ các vi sinh vật kị khí để loại bỏ các chất rắn lơ

lửng và hòa tan trong nước thải Giai đoạn này có hai công nghệ được áp dụng là bể phản ứng kị khí (BR) có các vách ngăn và bể lắng kị khí (AF) Bể phản ứng kị khí với các vách ngăn giúp cho nước thải chuyển động lên xuống Dưới đáy mỗi ngăn, bùn hoạt tính được giữ lại và duy trì, dòng nước thải vào liên tục được tiếp xúc và đảo lộn với lớp bùn hoạt tính có mật độ vi sinh vật kị khí cao, nhờ đó mà quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải được diễn ra mạnh mẽ giúp làm sạch nước thải hiệu quả hơn các bể tự hoại thông thường

Bể lọc kị khí với vật liệu lọc có vai trò là giá đỡ cho các vi sinh vật phát triển, tạo thành các màng vi sinh vật Các chất ô nhiễm hòa tan trong nước thải được xử lý hiệu quả hơn khi đi qua các lỗ rỗng của vật liệu lọc và tiếp xúc với các màng vi sinh vật

Toàn bộ phần kị khí nằm dưới đất, không gian phía trên có thể sử dụng làm sân chơi, bãi để xe,… Điều này rất thích hợp với các khu vực thiếu diện tích xây dựng.

- Xử lý bậc ba: Quá trình xử lý hiếu khí Công nghệ áp dụng chủ yếu của bước này

là bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang Ngoài quá trình lắng và lọc tiếp tục xảy ra trong bãi lọc thì hệ thực vật trồng trong bãi lọc góp phần đáng kể trong xử lý nước thải nhờ khả năng cung cấp ôxy qua bộ rễ của cây xuống bãi lọc tạo điều kiện hiếu khí cho các vi sinh vật lớp trên cùng của bãi lọc Bộ rễ của thực vật cũng là môi trường sống thích hợp cho các vi sinh vật có khả năng tiêu thụ các chất dinh dưỡng có trong nước thải, tăng hiệu quả xử lý của bãi lọc Ngoài ra, thực vật trong bãi lọc hấp thụ các chất dinh dưỡng như Nitơ và Phốtpho Nước sau bãi lọc trồng cây thường không còn mùi hôi thối như đầu ra của các công trình xử lý kị khí Sau một thời gian vận hành, hệ thực vật trong bãi lọc sẽ tạo nên một khuôn viên đẹp cho toàn bộ hệ thống xử lý

- Khử trùng: Hồ chỉ thị với chiều sâu lớp nước nông được thiết kế để loại bỏ các vi

khuẩn gây bệnh nhờ bức xạ mặt trời xuyên qua lớp nước trong hồ Tuy nhiên, đối với nước thải có lượng vi sinh vật gây bệnh cao thì việc sử dụng hóa chất khử trùng là điều cần thiết

HIỆU QUẢ XỬ LÝ:

DEWATS được thiết kế theo yêu cầu của khách hàng, dực trên nồng độ chất ô nhiễm vào và yêu cầu chất lượng dòng ra sau xử lý Hiệu quả xử lý của DEWATS có thể đạt được tiêu chuẩn cho phép loại A đối với nước thải công nghiệp – TCVN 5945 – 2005

3.6 Hệ thống xử lý nước thải bệnh viện BIOFAST TM Serie ATC

BIOFAST TM là hệ thống xử lý nước thải theo module (modulair packed

wastewater treatment system) ATC C/Z là 2 loại chuyên dụng cho các bệnh viện đa khoa từ 30 đến 1000 giường Đây là hệ thống đáng tin cậy nhất, với chế độ bảo hành miễn phí 3 năm

Hệ thống xử lý nước thải BIOFAST TM 34C/Z có năng lực xử lý 40 m3 nước thải mỗi ngày (quy mô khoảng 200 giường) Nó được thiết kế đặc biệt, để có thể dễ dàng chuyển đổi hoặc nâng dung lượng theo nhu cầu sử dụng của bệnh viện Hệ thống có các chức năng được mở rộng như xử lý nước cực kỳ nhanh và phân hủy các tạp chất rất hiệu quả Hệ thống này hoàn toàn tự động, tăng công suất hoặc giảm công suất, để tiết kiệm năng lượng điện và hóa chất (Serie C) Các công đoạn xử lý bao gồm: Lọc sơ, phản ứng vi sinh (bio-reaction), sục khí O2, thu gom và khử mùi hôi khí thải, khử trùng bằng khuếch tán ozone công suất cao, (Riêng ở serie C, hệ thống khử trùng bằng

chlorine tự động)

Một hệ thống Biofast™ATC gồm có 3 container Tùy theo dung tích nước thải

cần xử lý mà các container sẽ có kích cỡ khác nhau Loại lớn nhất là cùng kích thước với container 40 feet (2,4m x 2,4m x 12m), năng lực xử lý 80 m3/ngày, tương đương bệnh viện 400 giường Khi cần dung tích xử lý lớn hơn 100 m3/ ngày đêm, ta lắp thêm các container, hoạt động song song

Các container xử lý nước thải (bệnh viện) được PETECH Corp sản xuất theo chất lượng chuyên dụng , để đạt được tuổi thọ trên 20 năm Do vậy, toàn bộ khung sườn, bồn chứa, vách ngăn, vỏ ốp ngoài, … đều được làm bằng thép không gỉ SUS

304 Trong trường hợp cần trọng lượng nhẹ và giảm giá thành, chúng tôi cũng có sản phẩm bằng vật liệu nhựa composite (Fiber-glass)

Hệ thống Biofast™ATC 34C/Z được sản xuất chuyên dụng cho xử lý nước thải

Bệnh viện, được trang bị các thiết bị công nghệ hiện đại nhất Các công nghệ này đã được ứng dụng thành công tại các nước công nghiệp tiên tiến

BIOFAST TM ATC có 4 giải pháp nổi bật là :

a Cơ cấu xử lý vi sinh hoàn hảo và tự động ( EMPerfectTM) :

Tại Container 1 và 2 có từ 4 đến 8 bể chứa 3 tầng Hệ thống bể với các vách ngăn theo “know-how” mới, dòng nước thải sẽ có điều kiện tiếp xúc tối ưu với vi sinh vật tại các tấm giá thể vi sinh

Cũng do cấu trúc đặc biệt giữa các vách ngăn, dòng nước thải sẽ di chuyển từ dưới lên trên, rồi từ trên xuống dưới, liên tục qua từng ngăn Do đó, phản ứng vi sinh được xảy

ra trong điều kiện động, đạt hiệu quả xử lý cao hơn gấp 6 lần, so với điều kiện tĩnh Yếu tố quan trọng nữa là kết cấu đặc biệt của các vách ngăn này tạo ra được sự lên men Axit và lên men Kiềm, ở từng ngăn khác nhau của bể Các dòng vi khuẩn khác nhau

được ưu tiên phát triển mạnh ở các ngăn khác nhau và nhanh chóng “ăn hết” các chất bẩn trong dòng nước thải.ATC

Trong quá trình hoạt động vi sinh, một lượng đáng kể khí metan (CH4), khí H2S và các hơi acid hữu cơ khác sẽ phát sinh Đây chính là “thủ phạm” gây ra mùi hôi thối, bốc

lên làm ô nhiễm không khí trong toàn bệnh viện và khu dân cư lân cận BIOFAST TM ATC là một hệ xử lý khép kín và có bộ phận thu gom triệt để khí thải rồi khử sạch

b Bể SupAeroTM, tại container số 2:

SupAero™ là kỹ thuật “Siêu Sục khí”, do Petech phát triển, trên cơ sở đưa thiết

bị đánh bọt siêu tốc (quay 2000 vòng/phút) vào bể “aeroten” truyền thống, qua đó tạo hiệu ứng Sinh học-Động lực (Bio-Kinetic effect) Nhờ “hiệu ứng Bi-Ki”, hiệu quả Oxid hóa sẽ tăng lên từ 5 đến 10 lần, so với bể “aeroten” có cùng thể tích Do vậy, bể SupAero™ có thể tích gọn nhẹ, chỉ bằng 20% so với bể “Aeroten” thông thường và chi phí điện (sục khí) cũng giảm được 20%

c Hệ thống SmartO3 TM Serie Z:

Là hệ thống Khử trùng “Ozone thông minh”, các sensor và card vi xử lý sẽ điều tiết hoạt động từng module Ozone Công suất hoạt động sẽ tăng lên khi mật độ tạp chất trong nước thải tăng hoặc lưu lượng dòng thải tăng Ngược lại, khi tạp chất giảm và lưu

lượng dòng nước thải giảm, thì SmartO3 sẽ tự động giảm lượng khí Ozone tương ứng

Nhờ vậy, năng lượng điện rất tiết kiệm (đến 30% , so với hệ thống Ozone thường) và tuổi thọ thiết bị tăng lên, do hạn chế được lượng O3 dư thừa gây lão hóa hoặc phá hỏng thiết bị điện (Serie C sử dụng SmartChlorine Component để khử trùng, có giá thành hạ)

d Hệ thống RmS™ :

RmS™ là hệ thống giám sát Quản lý - Vận hành từ xa, (Remote mini

SCADA) Hệ thống này đạt được 3 lợi ích :

a Giúp cho bộ phận quản lý của Bệnh viện được thảnh thơi, nhờ vận hành hoàn toàn tự động, không cần người chăm sóc thường xuyên

b Giúp cho nhà sản xuất (Petech) biết được tình trạng hoạt động của Hệ thống

Biofast™ một cách nhanh chóng và chính xác từng công đoạn Do vậy, việc bảo hành

bảo trì đơn giản và nhanh chóng

c Giúp cho nhà quản lý (Sở Y tế, Sở Tài nguyên - Môi trường, hoặc cảnh sát môi trường) chỉ cần thông qua mạng Internet/Mobile Net là biết được tình hình hoạt

động của Hệ thống Biofast™.

Chương 3

HÌNH ẢNH THỰC TẾ TRẠM XỬ LÝ

NƯỚC THẢI TẠI MỘT SỐ BỆNH VIỆN

Tại bênh viện Chợ Rẫy

Tại bệnh viện Gia Định

Bình sục khí chlorMáy cấp khí

Bồn chứa dung dịch chlor

Tại bệnh viện Ung Bướu

Nhà điều hành trạm xử lý nước thải và bể tiếp xúc chlor

Bồn pha trộn hóa chất

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải

Hầm chứa nước thải sau xử lý Hóa chất để xử lý nước thải

Sơ đồ công nghệ xư lý nước thải bệnh viện Ung Bướu:

Tháp khử mùi

Bể lọc sinh học

Bể lọc

áp lực

Bể lọc THT

Bể khử trùng NTBV

Bể tiếp

nhận

NT N

NTN: nguồn tiếp nhận

Chương 4

ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN

4.1 Lựa chọn sơ đồ công nghệ của trạm xử lý nước thải bệnh viện

Dựa vào các yếu tố cơ bản sau:

 Công suất của trạm xử lý;

 Thành phần và đặc tính của nước thải;

 Mức độ cần thiết xử lý nước thải;

 Tiêu chuẩn xả nước thải vào nguồn tiếp nhận;

 Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thủy văn của khu vực;

 Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

4.2 Các phương án xử lý nước thải bệnh viện

Từ những yếu tố cơ bản trên có thể đề xuất 3 phương án để xử lý nước thải bệnh viện,

và so sánh chọn 1 phương án thích hợp và có hiệu quả kinh tế-kỹ thuật để tính toán chi tiết các công trình đơn vị trong phương án xử lý đó

Máy cấp khí

Phương án 1

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương án 1

Nước thải từ các khoa của bệnh viện theo mạng lưới thoát nước riêng , nước chảy qua mương dẫn có đặt song chắn rác, ở đây nước thải sẽ được loại bỏ các chất hữu cơ hoặc những chất có kích thước lớn như bao ni lông, ống chích, bông băng, vải vụn, …nhằm tránh gây tắc nghẽn các công trình phía sau Sau đó nước thải được dẫn vào bể điều

Bể nén bùn

Sân phơi bùn

Phân bónBùn

tuần hoàn

Nước tách bùn

Nguồn tiếp nhận

hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ, tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do

đó giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định và giảm kích thước các công trình đơn vị tiếp sau Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống thổi khí nhằm xáo trộn hoàn toàn nước thải không cho cặn lắng trong bể đồng thời cung cấp O2 để giảm một phần BOD Sau đó nước thải chảy vào bể lắng 1 nhằm lắng cặn lơ lửng và một phần BOD Sau đó nước thải sẽ được đưa vào bể Aerotank thực hiện quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu

cơ có khả năng phân hủy sinh học ở dạng hòa tan và dạng lơ lửng Trong bể Aerotank được cấp khí và khuấy trộn nhằm tăng hàm lượng oxy hòa tan và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải Sau đó nước thải chảy vào bể lắng 2 để lắng cặn sinh học

và bùn hoạt tính Từ bể lắng 2 nước chảy sang bể khử trùng để loại các vi sinh vật gây bệnh trước khi thải vào nguồn tiếp nhận

Bùn hoạt tính từ bể lắng 2 một phần tuần hoàn lại vào bể Aerotank, phần còn lại được dẫn vào bể nén bùn.Tại bể nén bùn, bùn được tách nước để làm giảm độ ẩm của bùn, phần nước tách từ bùn sẽ được tuần hoàn vào bể điều hòa Phần bùn từ bể nén bùn sẽ được vận chuyển ra sân phơi bùn để khử hoàn toàn nước và bùn này có thể sử dụng để làm phân bón

 Ưu điểm của phương án 1

 Công nghệ đơn giản;

 Vận hành đơn giản;

 Giá thành đầu tư ban đầu thấp vì công nghệ chủ yếu là bê tông cốt thép

 Khuyết điểm của phương án 1

 VSV phát triển trong bể Aerotank thường rất chậm và sinh khối tạo ra không nhiều;

 Hiệu quả xử lý không cao vì công nghệ đơn giản

Phương án 2

Nguồn tiếp nhậnNTBV

Bể nén bùn

Sân phơi bùn

Phân bónBùn

tuần hoàn

Nước tách bùn

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương án 2

Về phần cơ bản giống sơ đồ công nghệ phương án 1 nhưng thay bể Aerotank bằng bể UASB Trong bể UASB có lớp cặn tồn tại dạng lơ lửng chứa rất nhiều VSV yếm khí, nước thải sẽ tiếp xúc với các hạt cặn bùn này và xảy ra phản ứng sinh hóa , phần lớn các chất hữu cơ chuyển thành khí(trong đó 70-80% là khí methan, 20-30% là khí cacbonic và một số loại khí khác)

 Ưu điểm của phương án 2

 Công nghệ đơn giản;

 Vận hành đơn giản;

 Giá thành đầu tư ban đầu thấp vì công nghệ chủ yếu là bê tông cốt thép;

 Thu được khí CH4 phục vụ nhu cầu về năng lượng

 Khuyết điểm của phương án 2

 Thời gian vận hành bể UASB khá lâu;

 Khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn;

 Hiệu quả xử lý thấp vì công nghệ đơn giản

Bùn tuần hoàn Nước tách bùn

Chôn lấp Bùn dư

Chôn lấpSong chắn rác

Nước thải

bệnh viện

San lấp

BùnMáy thổi

khí

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ phương án 3

Nước thải từ các khoa của bệnh viện theo mạng lưới thoát nước riêng , nước thải

qua song chắn rác, sau đó chảy vào bể lắng cát , ở đây nước thải sẽ được loại bỏ các

tạp chất hữu cơ có kích thước lớn như bao ni lông, ống chích, bông băng, vải vụn, …nhằm tránh gây hư hỏng bơm và tắc nghẽn các công trình phía sau

Sau đó nước thải được dẫn vào bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ,

tránh hiện tượng quá tải vào các giờ cao điểm, do đó giúp hệ thống xử lý làm việc ổn định và giảm kích thước các công trình đơn vị tiếp sau Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống thổi khí nhằm xáo trộn hoàn toàn nước thải không cho cặn lắng trong bể đồng thời cung cấp O2 để giảm một phần BOD

Sau đó nước thải chảy vào bể lắng 1 nhằm lắng cặn lơ lửng và một phần BOD Sau đó nước thải được đi vào bể UASB , nước thải phân phối vào từ dưới đáy bể và đi

ngược lên qua lớp bùn sinh học có mật độ vi khuẩn cao

Sau đó nước thải sẽ được đưa vào bể Aerotank thực hiện quá trình phân hủy

hiếu khí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học ở dạng hòa tan và dạng lơ lửng Trong bể Aerotank được cấp khí và khuấy trộn nhằm tăng hàm lượng oxy hòa tan

và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải

Sau đó nước thải chảy vào bể lắng 2 để lắng cặn sinh học và bùn hoạt tính

Từ bể lắng 2 nước chảy sang bể khử trùng để loại các vi sinh vật gây bệnh

bằng dung dịch Chlorin 5% trước khi thải vào nguồn tiếp nhận Ngoài mục đích khử trùng, chlorine còn có thể sử dụng để giảm mùi Hàm lượng chlorine cần thiết để khử trùng cho nước sau lắng từ 3-15mg/l Hàm lượng Chlorine cung cấp vào nước thải ổn định qua bơm định lượng hóa chất

Bùn hoạt tính từ bể lắng 2 một phần tuần hoàn lại vào bể Aerotank, phần còn lại

được dẫn vào bể nén bùn.Tại bể nén bùn, bùn được tách nước để làm giảm độ ẩm của

bùn, phần nước tách từ bùn sẽ được tuần hoàn vào bể điều hòa để tiếp tục xử lý Phần bùn từ bể nén bùn sẽ được dùng làm phân bón hoặc san lấp

 Ưu điểm của phương án 3

 Hiệu quả xử lý cao vì kết hợp xử lý yếm khí và hiếu khí;

 Ít tiêu hao năng lượng trong quá trình hoạt động;

 Giá thành vận hành thấp;

 Hệ thống kỵ khí sản sinh ít bùn thừa;

 Thu khí CH4 phục vụ nhu cầu năng lượng

 Khuyết điểm của phương án 3

 Thời gian khởi động bể UASB lâu;

 Khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn

 Lựa chọn phương án xử lý thích hợp để tính toán

Dựa vào ưu, khuyết điểm của 3 phương án trên và mức độ cần thiết xử lý là đạt tiêu chuẩn loại A để thải vào nguồn tiếp nhận nên nhóm chọn phương án 3 được coi là phương án tối ưu để tính toán

CHƯƠNG 5

TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ PHƯƠNG ÁN 3

Xác định lưu lượng tính toán:

Nhiệm vụ : giữ lại các tạp chất có kích thước lớn, nhờ đó tránh gây tắc nghẽn và bào

mòn bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là công trình đầu tiên của trạm xử lý nước thải

Chọn các thông số kỹ thuật của mương đặt song chắn rác:

v : tốc độ nước chảy qua song chắn rác v = 0,6 m/s

K: hệ số tính đến mức độ thu hẹp dòng chảy do hệ thống cào rác, K = 1,05.B: khoảng cách khe hở của song chắn rác, b=16 – 25 mm Chọn b = 16 mm

Q :lưu lượng nước thải, Q = 0,0058 m3/s

Số thanh chắn: m = n- 1 = 6 – 1 = 5 thanh

Chiều rộng của song chắn rác được tính theo công thức:

Bs = s(n+1) + b×n = 0,008(6+1) + 0,016×6= 0,152 mTrong đó: s là bề dày của thanh chắn rác, s = 0,008 mm

Kiểm tra vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng của mương trước song chắn rác để

khắc phục khả năng lắng đọng cặn khi vận tốc nhỏ hơn 0,4 m/s

Vkt =

1

h B Q

s× = 0,1520,0058×0,1 = 0,42 m/s > 0,4 m/s

Tổn thất áp lực ở song chắn rác:

hs = × × Κ

g v

2

2

ξ

Trong đó:

v: vận tốc nước thải trước song chắn;

K: hệ số tính đến sự tăng tổn thấtdo vướng mắc rác ở song chắn, K=2-3,chọn K=2;

ξ: hệ số sức cản cục bộ của song chắn được xác định theo công thức:

4 3

4

45 sin 016

, 0 008 , 0 42 , 2

β: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn hình

dạng tiết diện thanh song chắn là hình chữ nhật, khi đó β=2,42;

α : góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, α =450

Suy ra:

hs = × × Κ

g v

2

2

81 , 9 2 8 ,

ϕ: góc nghiêng chỗ mở rộng, thường lấy ϕ=200

Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác L2:

L2 =

2 07 , 0 2