Nghiên cứu mô hình hoá quá trình xử lý nước thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000

Lời cảm ơn Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Nhân, PGS.TSKH Nguyễn Xuân Nguyên, người thầy đã hết sức tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tôi từ khi bắt đầu xây dựng đề cương cho đến khi hoàn thiện luận án này. Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới: Ban giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Ban giám đốc Trung tâm Đào tạo sau đại học, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm Tư vấn và Chuyển giao công nghệ nước sạch và vệ sinh môi trường (CTC) – Bộ Tài nguyên và Môi trường. Đặc biệt là GS.TS Đặng Kim Chi, PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân, PGS.TS Huỳnh Trung Hải, TS Phạm Hồng Hải đã luôn giúp đỡ và động viên tôi để tôi hoàn thành tốt luận án này. Các anh chị trong Trung tâm đào tạo sau đại học; Cán bộ phòng thí nghiệm Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường; Cán bộ phòng thí nghiệm, các anh chị phòng dự án, phòng thông tin của CTC; Viện Công nghệ sinh học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; các anh chị quản lý các trạm xử lý nước thải tại các bệnh viện Thanh Nhàn, Xanh p«n, Trung tâm HIV Hà Nội đã luôn giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã luôn ủng hộ, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2008 Tác giả Sreng Sokvung 1 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng, tất cả các số liệu, kết quả nêu trong luận án này là trung thực và chưa ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Sreng Sokvung Mục lục Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn i 2 Li cam oan ii Mc lc iii Danh mc cỏc ký hiu, cỏc ch vit tt vii Danh mc cỏc bng x Danh mc cỏc hỡnh v, th xii M u 1 Chơng 1. Tng quan vè nc thi bnh vin, hin trng kim soỏt ô nhim v cỏc cụng ngh x lý nc thi bnh vin vit nam 4 1.1. Nớc thải bệnh viện 4 1.1.1. Lu lợng nớc thải bệnh viện 4 1.1.2. Tính chất và thành phần nớc thải bệnh viện 5 1.2. Hin trng kim soỏt ô nhim do nc thi bnh vin Vit Nam 11 1.2.1. Hệ thống bệnh viện ở Việt Nam 11 1.2.2. Hin trng kim soỏt ô nhim do nc thi ti cỏc bnh vin Vit Nam 12 1.3. Cụng ngh x lý nc thi bnh vin Vit Nam 14 1.3.1. Xử lý nớc thải bệnh viện bằng lọc sinh học nhỏ giọt 14 1.3.2. Xử lý nớc thải bệnh viện bằng hồ sinh học 15 1.3.3. Xử lý nớc thải bệnh viện bằng bùn hoạt tính truyền thống 15 1.3.4. Xử lý nớc thải bệnh viện bằng công nghệ lọc sinh học nhiều bậc (có đệm vi sinh) 16 1.3.5. Đánh giá hiệu quả xử lý của các công nghệ xử lý nớc thải bệnh viện 17 3 1.4. Công nghệ AAO xử lý sinh học nớc thải bệnh viện 21 1.4.1. Công nghệ AAO xử lý nớc thải 21 1.4.1.1. Quỏ trỡnh x lý ym khớ 22 1.4.1.2. Quỏ trỡnh x lý thiu khớ 23 1.4.1.3. Quỏ trỡnh x lý hiu khớ 24 1.4.1.4. Quỏ trỡnh khụ photpho 25 1.4.2. Sơ đồ công nghệ xử lý nớc thải bệnh viện bằng công nghệ AAO 27 1.4.3. Thit b CN 2000 x lý nc thi bnh vin 28 1.4.3.1. Cu to thit b CN 2000 28 1.4.3.2. c im thit b CN 2000 33 1.4.3.3. S cụng ngh x lý nc thi bnh vin bng thit b CN 2000 35 1.5. Mụ hỡnh hoỏ cỏc quỏ trỡnh cụng ngh 37 1.6. Gii thiu hin trng kim soỏt ô nhim do nc thi bnh vin v nc thi Campuchia 40 Chng 2. phng phỏp nghiờn cu 45 2.1. Thu thp v phõn tớch cỏc thụng tin v d liu 45 2.2. Phơng pháp thực nghiệm 45 2.3. Phơng pháp mô hình hoá 45 2.3.1. Cỏc bc xõy dng mụ hỡnh 45 2.3.2. La chn dng mụ hỡnh 50 2.4. Ngôn ng xõy dng phn mm tớnh toỏn 55 Chng 3. kt qu v tho lun 56 3.1. Mụ hỡnh mụ t quan h gia cỏc thụng s u vo ca nc thi bnh vin 56 4 3.1.1. Cơ sở thông tin về đặc tính nước thải bệnh viện 56 3.1.2. X©y dùng m« h×nh 58 3.2. Mô hình hoá quá trình xử lý nước thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000 61 3.2.1. C¬ së th«ng tin ®Ó x©y dùng m« h×nh 61 3.2.2. Cấu trúc dòng trong thiết bị CN 2000 63 3.2.3. Một số phương án công nghệ xử lý nước thải bằng thiết bị CN 2000 64 3.2.4. Mô hình tính toán ngăn yếm khí 66 3.2.4.1. Mô hình xác định thông số COD đầu ra 66 3.2.4.2. Tính lượng bên 68 3.2.5. Mô hình tính toán ngăn thiếu khí 68 3.2.5.1. Mô hình tính tải trọng ngăn thiếu khí 68 3.2.5.2. Tính tuổi bên 73 3.2.5.3. Tính lượng bên 74 3.2.6. Mô hình tính toán ngăn hiếu khí 74 3.2.6.1. Mô hình tính tải trọng ngăn hiếu khí 74 3.2.6.2. Tính toán quá trình nitrat hoá 77 3.2.6.3. Tính lượng bên 78 3.2.6.4. Nhu cầu oxy và lượng không khí cần thiết 81 3.3. Mô hình dãy hộp với dòng ngược cho các ngăn yếm khí – thiếu khí – hiếu khí của thiết bị CN 2000 xử lý nước thải bệnh viện 83 3.3.1. S¬ ®å m« h×nh d·y hép 83 5 3.3.2. Xây dựng mô hình tổng quát 87 3.3.3. Phơng pháp giải 89 3.4. Xây dựng phần mềm tính toán quá trình xử lý nớc thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000 89 3.4.1. Thông số đầu vào của chơng trình 89 3.4.2. Sơ đồ tính toán quá trình xử lý nớc thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000 89 3.5. ng dng phn mm tớnh toỏn kim tra cỏc trm x lý nc thi bnh vin bng thit b CN 2000 90 Kt lun 96 Kin ngh 98 Danh mc cỏc cụng trỡnh ca tỏc gi Ti liu tham kho Ph lc 6 Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Các ký hiệu BOD Th«ng sè BOD 5 (nhu cầu oxy sinh hoá), [mg/l] BOD O,v Thông số BOD 5 đầu vào ngăn hiếu khí của thiết bị CN 2000, [mg/l] BOD r Thông số BOD 5 đầu ra thiết bị CN 2000, [mg/l] COD Th«ng sè COD (nhu cÇu oxy ho¸ häc), [mg/l] COD tn Thông số COD theo thực nghiệm, [mg/l] COD tt Thông số COD theo tính toán, [mg/l] COD U,r Thông số COD đầu ra ngăn yếm khí, [mg/l] Thông số COD đầu ra ngăn yếm khí theo thực nghiệm, [mg/l] Thông số COD đầu ra ngăn yếm khí theo tính toán, [mg/l] COD v Thông số COD trong nước thải đi vào thiết bị CN 2000, [mg/l] G BA Lượng bên sinh ra tại ngăn thiếu khí của thiết bị CN 2000 trong một ngày, [kg/ngày] G BN Lượng bên sinh ra trong quá trình nitrat hoá trong một ngày, [kg/ngày] 7 G BO Lượng bên sinh ra trong quá trình khô BOD trong một ngày, [kg/ngày] G BU Lượng bên sinh ra tại ngăn yếm khí của thiết bị CN 2000 trong một ngày, [kg/ngày] H 2 S Nång ®é hy®rosunfua, [mg/l] N T Nồng độ nit¬ tổng, [mg/l] N T,r Nồng độ nit¬ tổng đầu ra thiết bị CN 2000, [mg/l] N T,v Nồng độ nit¬ tổng trong nước thải đi vào thiết bị CN 2000, [mg/l] OC o Tổng nhu cầu oxy cần thiết cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 20 o C, [kg/ngày] OC t Tổng nhu cầu oxy trong điều kiện thực tế, [kg/ngày] P T Nồng độ photpho tổng, [mg/l] Q Lu lîng níc th¶i ®i vµo thiÕt bÞ CN 2000 trong một giờ, [m 3 /h] Q A Lưu lượng nước thải đi vào ngăn thiếu khí của thiết bị CN 2000 trong một giờ, [m 3 /h] Q An Lưu lượng nước thải đi vào ngăn thiếu khí của thiết bị CN 2000 trong một ngày, [m 3 /ngày] Q KK Tổng nhu cầu không khí, [m 3 /ngày] Q n Lưu lượng nước thải đi vào thiết bị CN 2000 trong một ngày, [m 3 /ngày] S Nång ®é chÊt dinh dìng (c¬ chÊt) trong níc th¶i, [mg/l] SS Nồng độ chất rắn lơ lửng, [mg/l] TT A Tải trọng thể tích theo nit¬ tổng của ngăn thiếu khí của thiết bị CN 2000, [kg N T /m 3 .ngày] 8 Ti trng th tớch theo nitơ tng ca ngn thiu khớ ca thit b CN 2000 tớnh theo thc nghim, [kg N T /m 3 .ngy] Ti trng th tớch theo nitơ tng ca ngn thiu khớ ca thit b CN 2000 tớnh theo mụ hỡnh, [kg N T /m 3 .ngy] TT O Ti trng th tớch theo BOD ca ngn hiu khớ ca thit b CN 2000, [kg BOD/m 3 .ngy] Ti trng th tớch theo BOD ca ngn hiu khớ ca thit b CN 2000 tớnh theo thc nghim, [kg BOD/m 3 .ngy] Ti trng th tớch theo BOD ca ngn hiu khớ ca thit b CN 2000 tớnh theo mụ hỡnh, [kg BOD/m 3 .ngy] V Th tớch mt ngn x lý sinh hc ca thit b CN 2000, [m 3 ] X Nồng độ sinh khối vi sinh vật trong nớc thải, [mg/l] Cỏc ch vit tt AAO Tên công nghệ xử lý nớc thải kết hợp các quá trình xử lý sinh học yếm khí (A Anaerobic), thiu khớ (A Anoxic) v hiu khớ (O Oxic) ADB Ngân hàng phát triển Châu á Airblower Máy thổi khí Anaerobic Quá trình xử lý sinh học yếm khí Anoxic Quá trình xử lý sinh học thiếu khí CN 2000 Tờn thit b hp khi x lý nc thi bng phng phỏp sinh hc thc hin quỏ trỡnh x lý theo nguyờn lý kt hp cỏc quỏ trỡnh x lý ym khớ, thiu khớ v hiu khớ trờn lp m vi sinh bỏm CTC Trung tâm T vấn Chuyển giao Công nghệ nớc sạch và Vệ sinh môi trờng 9 JICA Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản ngđ Ngày đêm NTBV Nớc thải bệnh viện ODA Nguồn vốn hỗ trợ chính thức Oxic Quá trình xử lý sinh học hiếu khí TB Trung bình TC Tiêu chuẩn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh TW Trung ơng VSV Vi sinh vật WB Ngân hàng Thế Giới XLNT Xử lý nớc thải Danh mc cỏc bng Trang Bng 1.1. Định mức sử dụng nớc tính theo giờng bệnh 4 Bng 1.2. Tiờu chun nc cp v lng NTBV 5 Bng 1.3. Các chỉ tiêu ô nhiễm chính của NTBV 6 Bng 1.4. Đánh giá chỉ tiờu ô nhim chung cho tng tuyn 8 Bng 1.5. Đặc tính ô nhim ca NTBV theo cỏc khoa 8 Bng 1.6. Đánh giá nớc thải của các bệnh viện theo chuyên khoa 8 Bng 1.7. Ch tiờu vi sinh trong NTBV 9 Bng 1.8. Các vi khuẩn gây bệnh trong NTBV cha qua xử lý 10 10 [...]... P3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ trạm xử lý NTBV bằng thiết bị CN 2000 Hỡnh P3.2 Sơ đồ lấy mẫu nớc thải tại trạm xử lý NTBV bằng thiết bị CN 2000 15 Hỡnh P5.1 Sơ đồ mặt bằng trạm XLNT bệnh viện Thanh Nhàn Hà Nội Hỡnh P5.2 Sơ đồ mặt bằng trạm XLNT Trung tâm HIV Hà Nội Hỡnh P5.3 Sơ đồ mặt bằng trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn Hà Nội Hỡnh P5.4 Sơ đồ mặt bằng trạm XLNT Viện Pasteur TPHCM 16 M u Tớnh cp thit... nớc thải qua các ngăn xử lý của thiết bị CN 2000 62 Bng 3.3 Cỏc thụng s xõy dng mụ hỡnh tớnh ti trng ca ngn thiu khớ 72 Bng 3.4 Các thông số của mô hình dãy hộp mô tả các ngăn xử lý của thiết bị CN 2000 87 12 Bng 3.5 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT Trung tâm HIV 91 Bng 3.6 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Thanh Nhàn 92 Bng 3.7 Các thông số nớc thải. .. tạo thiết bị CN 2000 29 Hỡnh 1.9 Trạm XLNT bệnh viện Thanh Nhàn Hà Nội 30 Hỡnh 1.10 Trạm XLNT Trung tâm điều trị bệnh nhõn HIV H Ni 31 Hỡnh 1.11 Trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn Hà Nội 31 Hỡnh 1.12 Trạm XLNT bệnh viện Hữu Nghị Hà Nội 32 14 Hỡnh 1.13 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng thiết bị CN 2000 35 Hỡnh 1.14 Sơ đồ cấu trúc hệ mụ t bng mụ hỡnh thng kờ 39 Hỡnh 1.15 S qun lý nc... NTBV cha qua xử lý 11 Bng 1.10 Hệ thống bệnh viện ở Việt Nam 12 Bng 1.11 Nhóm công nghệ xử lý NTBV ở Việt Nam 14 Bng 1.12 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của lọc sinh học nhỏ giọt 17 Bng 1.13 Hiệu quả xử lý vi sinh của lọc sinh học nhỏ giọt 17 Bng 1.14 Hiu qu x lý cỏc ch tiờu hoỏ lý ca h sinh hc 18 Bng 1.15 Hiu qu x lý vi sinh ca h sinh hc 18 Bng 1.16 Hiệu quả xử lý vi sinh... của công nghệ bùn hoạt tính 18 Bng 1.17 Hiu qu x lý cỏc ch tiờu hoỏ lý ca cụng ngh bờn hot tớnh 19 Bng 1.18 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của lọc sinh học nhiều bậc 19 Bng 1.19 Hiệu quả xử lý vi sinh của lọc sinh học nhiều bậc 20 Bng 1.20 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của các nhóm công nghệ 20 Bng 1.21 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của các nhóm công nghệ 21 Bng 3.1 Các thông số đầu... 15 Hỡnh 1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng hồ sinh học 15 Hỡnh 1.3 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng bùn hoạt tính truyền thống 16 Hỡnh 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng lc sinh hc nhiu bc 16 Hỡnh 1.5 Sơ đồ phân huỷ chất hữu cơ trong điều kin ym khớ Hỡnh 1.6 23 Sơ đồ quá trình khử photpho trong nớc thải bằng bùn hoạt tính Hỡnh 1.7 26 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV theo công nghệ AAO... Các bớc xây dựng mô hình 46 Hỡnh 3.1 So sỏnh giỏ tr CODtt v CODtn 60 Hỡnh 3.2 Sơ đồ dòng nớc thải trong thiết bị CN 2000 64 Hỡnh 3.3 S phng ỏn cụng ngh XLNT bng thit b CN 2000 65 Hỡnh 3.4 So sánh giá trị v 68 Hỡnh 3.5 So sánh giá trị v 73 Hỡnh 3.6 So sánh giá trị v 76 Hỡnh 3.7 Sơ đồ mô hình dãy hộp với dòng ngợc theo chiu cao ngn ca thit b CN 2000 84... Nhàn 92 Bng 3.7 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn 92 Bng P1.1 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm của NTBV khi thải ra môi trờng Bng P1.2 Nớc thải công nghiệp Giá trị gii hn cỏc thụng s v nng cht ô nhim Bng P4.1 Các giá trị CODtt v CODtn Bng P4.2 Diễn biến thông số của nớc thải qua các ngăn xử lý của thiết bị CN 2000 Bng P4.3 Cỏc giỏ tr v Bng P4.4 Các giá trị v... nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Thanh Nhàn Bng P4.7 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT Trung tâm HIV Bng P4.8 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn Bng P4.9 S lng VSV tng s trong nc thi (s khun lc trong 1 ml mu) Bng P4.10 Giá trị các thông số đầu ra tính theo mô hình và theo thực nghiệm của một số trạm XLNT Danh mc cỏc hỡnh v, th 13 Trang Hỡnh 1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng. .. Trong ú nc thi ca khong 50 bnh vin c x lý bng thit b CN 2000 (ph lc 2) 1.3.5 ỏnh giỏ hiu qu x lý ca cỏc cụng ngh x lý NTBV Nghiờn cu ỏnh giỏ hiu qu x lý cỏc ch tiờu vi sinh v hoỏ lý theo + cỏc nhúm cụng ngh x lý NTBV Vit Nam ca T Hi Bng, Nguyn Khc Hi v cng s: a i vi cụng ngh lc sinh hc nh git th hin trong bng 1.12, 1.13 [2] Bng 1.12 Hiu qu x lý cỏc ch tiờu hoỏ lý ca lc sinh hc nh git Ch tiờu pH H2S . bị CN 2000 đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải của TCVN, chúng tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu mô hình hoá quá trình xử lý nước thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000 . Mục đích nghiên. quá trình xử lý nớc thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000 89 3.4.1. Thông số đầu vào của chơng trình 89 3.4.2. Sơ đồ tính toán quá trình xử lý nớc thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000 89 3.5 56 4 3.1.1. Cơ sở thông tin về đặc tính nước thải bệnh viện 56 3.1.2. X©y dùng m« h×nh 58 3.2. Mô hình hoá quá trình xử lý nước thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000 61 3.2.1. C¬ së th«ng tin ®Ó