thiết kế hệ thống thoát nước bệnh viện chấn thương chỉnh hình

trình bày thiết kế hệ thống thoát nước bệnh viện chấn thương chỉnh hình

Chương 3

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC

BỆNH VIỆN CHẤN THƯƠNG CHỈNH HÌNH

3.1 NGUỒN PHÁT SINH, LƯU LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI

3.1.1 Nguồn phát sinh

Lượng nước thải phát sinh từ bệnh viện chủ yếu là từ phòng phẫu thuật do việc làm vệ sinh dụng

cụ và từ việc rửa tay của các bác sĩ trước và sau khi mổ và từ phòng rửa phim ảnh Ngoài ra, lượng nước thải còn sinh ra từ sinh hoạt của bệnh nhân, cán bộ công nhân viên trong bệnh viện và nước thải từ căn tin

3.1.2 Lưu lượng nước thải

Bệnh viện có 650 nhân viên

Hiện tại bệnh viện có 450 giường bệnh nội trú, trong năm 2010 sẽ tăng lên 600 giường bệnh và 1.000 giường bệnh ngoại trú Theo tiêu chuẩn thải nước từ các công sở (Trịnh Xuân Lai, 2000), lưu lượng nước thải của bệnh viện được thể hiện trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Tiêu chuẩn thải nước từ bệnh viện (đơn vị: l/đơn vị tính – ngày)

Lưu lượng nước thải bệnh viện thải ra trong 1 ngày:

Q = 850 (l/giường.ngđ) x 600 (giường) + 50 (l/người.ngđ) x 650 (nhân viên)

= 542.500 (l/ngđ) = 542,5 (m3/ngđ)

Chọn lưu lượng thiết kế hệ thống thoát nước cho bệnh viện: 550 m 3 /ngđ

3.1.3 Thành phần nước thải

Theo kết quả phân tích mẫu nước thải của trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường (ETM Center), thành phần nước thải bệnh viện Chấn thương Chỉnh hình được trình bày trong bảng 3.2

Bảng 3.2 Thành phần nước thải bệnh viện Chấn thương Chỉnh hình

(Mức II)

Bảng 3.2 Thành phần nước thải bệnh viện Chấn thương Chỉnh hình (tiếp theo)

Nguồn: Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường (ETM Center), 07/2007

Kết quả phân tích mẫu nước thải do trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường (ETM center) năm 2007 (bảng 3.1) cho thấy thành phần nước thải của bệnh viện dao động khá lớn và chứa chủ yếu chất hữu cơ, cặn lơ lửng Điều này thể hiện qua các chỉ số COD (161 – 298 mg/l), BOD (87 –

183 mg/l), SS (36 – 125 mg/l) và các chỉ tiêu khác đặc trưng cho nước thải bệnh viện như N-NH3, Nitơ tổng, Phospho tổng, dầu động thực vật và Coliform Đây là các thành phần dễ bị phân hủy trong điều kiện hiếu khí lẫn kỵ khí Để có thể xử lý toàn bộ lượng nước thải và đảm bảo nước đầu

ra đạt chuẩn vào những thời điểm khác nhau, nồng độ của các chỉ tiêu trong nước thải sử dụng cho việc thiết kế các công trình xử lý sẽ có giá trị cao nhất trong các thời điểm lấy mẫu Với việc chọn những thành phần nước thải đặc trưng như vậy, trạm xử lý sẽ đảm bảo xử lý triệt để lượng nước thải phát sinh hàng ngày của bệnh viện và đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn tiếp nhận

Nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý của bệnh viện Chấn thương Chỉnh hình là mạng lưới thoát nước thành phố do đó nước thải sau xử lý yêu cầu đạt tiêu chuẩn TCVN 7382 – 2004, mức II

3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠNG LƯỚI THOÁT NƯỚC

Phương án 1: Hệ thống thoát nước chung

Hệ thống mà tất cả các loại nước thải (nước thải sinh hoạt, nước thải từ các phòng mổ và nước mưa) được xả chung vào mạng lưới thoát nước và dẫn đến công trình xử lý

 Ưu điểm

• Đảm bảo tốt nhất về mặt vệ sinh vì toàn bộ nước thải đều được xử lý trước khi xả ra nguồn tiếp nhận;

• Chiều dài mạng lưới giảm 30 – 40% so với hệ thống thoát nước riêng rẽ hoàn toàn Chi phí quản

lý giảm 15 – 20% đối với những khu xây dựng nhà cao tầng

 Nhược điểm

• Không thích hợp đối với những khu nhà thấp tầng và phân tán;

• Do lượng nước mưa chảy tới trạm bơm, trạm xử lý không đều hòa nên việc quản lý điều phối trạm bơm và trạm xử lý trở nên phức tạp, khó đạt hiệu quả mong muốn;

• Đường kính ống lớn, mùa khô làm việc lãng phí, sử dụng vốn đầu tư không hiệu quả;

• Vốn xây dựng bỏ ra cùng một lúc quá lớn

Phương án 2: Hệ thống thoát nước riêng

Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống có hai hay nhiều mạng lưới riêng biệt Do đặc điểm của nước thải bệnh viện có chứa các vi trùng và vi khuẩn gây bệnh nên sử dụng 2 mạng lưới riêng biệt, bao gồm:

• Mạng lưới thoát nước bẩn nhiều (nước thải sinh hoạt, nước thải từ các phòng mổ) xả vào hệ thống xử lý;

• Mạng lưới thoát nước ít bẩn hơn (như nước mưa) xả thẳng vào mạng lưới thoát nước thành phố

 Ưu điểm

• Chỉ phải bơm và vận chuyển một lượng nước thải bé hơn do đó kích thước đường ống nhỏ;

• Hiệu quả sử dụng cao;

• Vốn xây dựng có thể chia thành từng đợt

 Nhược điểm

• Tổng chiều dài lớn (lớn hơn khoảng 30 – 40%)

Phương án 3: Hệ thống thoát nước riêng một nửa

Đây là hệ thống có nhiều ưu điểm, khắc phục được nhược điểm của hệ thống thoát nước riêng và chung Hệ thống thoát nước riêng một nửa gồm hai hệ thống: (1) thoát nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất và (2) thoát nước mưa

Hệ thống này có điểm khác biệt so với hệ thống thoát nước riêng là tiến hành thu lượng nước mưa buổi đầu tiên để xử lý trước khi xả ra nguồn Để thực hiện, người ta dùng công trình giếng thu nước mưa trong hệ thống thoát nước riêng một nửa

Phương án 4: Hệ thống thoát nước hỗn hợp

Hệ thống thoát nước hỗn hợp là sự kết hợp các loại hệ thống đã nói ở trên, thường dùng cho việc cải tạo mở rộng

Việc lựa chọn hệ thống và sơ đồ thoát nước phụ thuộc vào:

• Tính chất phục vụ lâu dài và ổn định của các công trình thiết bị trên hệ thống;

• Điều kiện nơi thiết kế;

• Tính kinh tế, kỹ thuật và yêu cầu vệ sinh môi trường

Dựa vào ưu và nhược điểm của 4 phương án trên cùng với điều kiện cho phép của bệnh viện (diện tích, tính kinh tế) thì phương án 2 và phương án 3 là phương án có thể lựa chọn Tuy nhiên, khi xét

kỹ có thể thấy bệnh viện Chấn thương Chỉnh hình có diện tích rất hạn hẹp và điều kiện kinh tế còn khó khăn

Phương án 2 và phương án 3: đều tiến hành xây dựng hệ thống thoát nước riêng ((1)thoát nước thải và (2) thoát nước mưa) Điểm khác biệt giữa 2 phương àn này là: ở phương án 2 lưu lượng nhỏ hơn phương án 3 trong khi phương án 3 lại xây dựng phức tạp hơn và tốn kém hơn phương án

2 về chi phí xây dựng và vận hành trạm xử lý (do phải xử lý lượng nước mưa ban đầu) Mặt khác, bệnh viện hiện chỉ có một lượng nhỏ nước mưa chảy trên bề mặt (do bệnh viện có diện tích mái che phủ lớn nên hệ thống sê nô thu nước mưa dẫn nước mưa chảy thẳng xuống giếng thu nước mưa) nên mức độ nhiễm bẩn của nước mưa không cao do đó việc xử lý lượng nước mưa ban đầu

là không cần thiết

Vì vậy phương án được lựa chọn là phương án 2: Hệ thống thoát nước riêng

3.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.3.1 Vị trí trạm xử lý nước thải

Nước thải của bệnh viện chủ yếu thải ra từ khu vực phòng mổ, ngoài ra còn phát sinh từ khu điều trị của bệnh nhân Mặt khác, hiện tại bệnh viện có khu đất chưa sử dụng với diện tích lớn nhất có thể sử dụng được đó là khu vực phía Đông của dãy phòng mổ Vì vậy, để giảm chi phí đầu tư xây dựng cũng như phù hợp với thực tế của bệnh viện, vị trí trạm xử lý được chọn là khu vực phía Đông của dãy phòng mổ

3.3.2 Các phương án công nghệ

Theo TCVN 7382 : 2004, nước thải bệnh viện Chấn thương Chỉnh hình phải được xử lý đạt mức

II trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Với đặc tính nước thải bệnh viện Chấn thương Chỉnh hình (được trình bày trong bảng 3.2) chủ yếu bị ô nhiễm về chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng và Coliform nên phương pháp xử lý nước thải mang lại hiệu quả cao là phương pháp sinh học hiếu khí Ngoài

ra còn có rác thải lẫn trong nước nên cần bố trí song chắn rác

Các phương pháp xử lý sinh học hiếu khí phổ biến là: xử lý sinh học hiếu khí dạng tăng trưởng lơ lửng và xử lý sinh học hiếu khí dạng tăng trưởng dính bám

Các công trình xử lý sinh học hiếu khí dạng tăng trưởng lơ lửng là: bể thổi khí, bể SBR (bùn hoạt tính hiếu khí dạng mẻ), mương oxy hóa Trong đó, bể SBR và mương oxy hóa là những công trình cần sử dụng diện tích lớn nên không thích hợp với thực tế của bệnh viện Vì vậy đối với công trình

xử lý sinh học hiếu khí dạng tăng trưởng lơ lửng, sử dụng bể thổi khí để xử lý nước thải là phù hợp

Các công trình xử lý sinh học hiếu khí dạng tăng trưởng dính bám là: bể lọc nhỏ giọt và đĩa tiếp xúc sinh học (RBC) Chi phí đầu tư cho công trình xử lý sử dụng đĩa tiếp xúc sinh học cao Vì vậy đối với công trình xử lý sinh học hiếu khí dạng tăng trưởng dính bám, sử dụng bể lọc nhỏ giọt

Công suất của trạm xử lý là 550 m3/ngđ > 100 m3/ngđ, do đó trạm xử lý bắt buộc phải có bể lắng cát (TCXDVN 51 : 2008)

Với hàm lượng chất lơ lửng 125 mg/l < 500 mg/l nên bể điều hòa được bố trí hệ thống sục khí để

đảm bảo cặn không lắng trong bể và không sinh mùi do quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ xảy

ra trong bể

Sau các công trình xử lý sinh học, bố trí bể lắng đợt 2 để xử lý lượng cặn sinh ra từ quá trình xử lý sinh học, đảm bảo hàm lượng cặn lơ lửng đầu ra đạt tiêu chuẩn Do công suất trạm xử lý là 500

m3/ngđ < 20.000 m3/ngđ nên sử dụng bể lắng đợt 2 là bể lắng đứng Sử dụng bể lắng đứng với nước từ công trình xử lý sinh học tự chảy vào buồng phân phối trung tâm

 Phương án 1

Trong phương án này, công nghệ được sử dụng là bùn hoạt tính hiếu khí (bể thổi khí) Nước thải

sẽ được cung cấp oxy, vi sinh vật hiếu khí sử dụng lượng oxy này để oxy hóa chất hữu cơ Do hàm

lượng chất rắn lơ lửng có trong nước thải là 125 mg/l < 150 mg/l nên cặn lơ lửng có sẵn trong

nước thải không ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học trong bể thổi khí Do đó việc xây dựng bể lắng đợt 1 trong trạm xử lý là không cần thiết

BOD5 trong nước thải đưa vào bể thổi khí là 183 mg/l > 150 mg/l, do đó cần phải tuần hoàn bùn

hoạt tính từ bể lắng đợt 2 về bể thổi khí (TCXDVN 51 : 2008)

Dây chuyền công nghệ theo phương án 1 được thể hiện trong hình 3.1

Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 1.

Song chắn rác: được bố trí trên mương dẫn nước thải từ hố ga số 22 về hố thu và được đặt phía

trên hố thu tiếp nhận nước thải để tận dụng không gian nhằm tiết kiệm diện tích xây dựng Song chắn rác có nhiệm vụ giữ lại rác có kích thước lớn Lượng rác này sẽ được thu gom và được chuyển giao cho đơn vị thu gom

Hố thu: là nơi tập trung nước từ mạng lưới chảy về Từ hố thu, bố trí 1 bơm nhúng chìm hoạt

động và 1 bơm dự phòng để bơm nước về mương dẫn nước thải dẫn về bể lắng cát

Bể lắng cát: dùng để lắng những hạt cặn lớn có chứa trong nước thải nhằm tránh mài mòn và phá

hỏng các công trình ở phía sau Đồng thời giúp giảm các chất lắng trong đường ống, kênh dẫn và giảm số lần làm sạch các thiết bị Với lưu lượng thiết kế nhỏ và để đảm bảo không xảy ra quá trình phân hủy kỵ khí sinh mùi do chất hữu cơ bám trên bề mặt hạt cát lắng xuống đáy bể, sử dụng bể lắng cát ngang

Bể điều hòa: có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải trước khi nước thải được dẫn

sang các công trình tiếp theo Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống ống thổi khí để tránh lắng cặn

và các chất hữu cơ trong nước thải không bị lắng xuống đáy bể gây nên quá trình kỵ khí và sinh

Hố thu

Bể điều hòa

Bể thổi khí

Bể lắng đợt hai

Dung dịch Clo

Bể chứa

Máy ép bùn

Xử lý CTNH Bùn

tuần hoà n Máy thổi khí

Song chắn rác

Bể tiếp xúc

MLTN thành phố Nước thải sinh hoạt

& bệnh viện

ML thu gom NT u

Nước tách pha

Bể lắng cát

Polymer Rác

Xử lý CTNH

mùi Từ bể điều hòa, nước thải được bơm sang bể thổi khí bằng bơm nhúng chìm Bố trí 1 bơm nhúng chìm hoạt động và 1 bơm dự phòng

Bể thổi khí: đây là bể có tác dụng chính trong việc xử lý lượng chất hữu cơ có trong nước thải.

Trong bể thổi khí có bố trí hệ thống thổi khí dạng đĩa để phân phối khí đều cho toàn bể, giúp đủ lượng oxy cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí sử dụng để oxy hóa chất hữu cơ và chuyển hóa ammoni thành nitrat, đồng thời giúp xáo trộn đều nước thải và bùn tuần hoàn từ bể lắng 2 trở về

Bể lắng đợt 2: có nhiệm vụ lắng cặn sinh ra từ quá trình xử lý sinh học Lượng cặn này một phần

sẽ được bơm về bể thổi khí, phần còn lại sẽ được bơm về bể nén bùn

Bể tiếp xúc: là nơi hóa chất khử trùng và nước thải được xáo trộn với nhau, các vi sinh vật sẽ bị

tiêu diệt Sau khi qua bể tiếp xúc, nước sau xử lý sẽ được dẫn ra mạng lưới thoát nước thành phố

Bể chứa bùn: là nơi chứa lượng bùn dư sinh ra từ bể lắng đợt 2 sau khi một phần bùn đã được

tuần hoàn về bể thổi khí để quá trình xử lý sinh học diễn ra hiệu quả Lượng bùn dư trong bể chứa bùn sau khi tách nước sẽ được đưa đến máy ép bùn băng tải Phần nước trong ở bên trên sẽ được dẫn về hố thu gom để tiếp tục xử lý Trên đoạn ống dẫn bùn về máy ép bùn có bố trí thiết bị châm polymer để quá trình tách nước diễn ra hiệu quả

Máy ép bùn: có nhiệm vụ giảm lượng nước có trong bùn Bùn sau khi qua máy ép sẽ được đem đi

xử lý chất thải nguy hại Nước sau khi tách bùn sẽ được dẫn về mạng lưới thu gom để tiếp tục xử lý

Ưu điểm

Tiết kiệm diện tích;

Hiệu quả xử lý cao;

Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp;

Nhược điểm

Tốn năng lượng cho quá trình vận hành

 Phương án 2

Điểm khác biệt giữa phương án 1 và phương án 2 là phương án 2 sử dụng công trình xử lý sinh học hiếu khí dạng tăng trưởng dính bám (bể lọc nhỏ giọt) Trong bể lọc nhỏ giọt có bố trí lớp vật liệu lọc bằng nhựa có độ rỗng Nước thải được hệ thống phân phối phun thành giọt đều khắp trên

bề mặt của lớp vật liệu Nước thải chia thành các hạt nhỏ chảy qua lớp vật liệu lọc và bám trên lớp vật liệu lọc Sau một thời gian, chiều dày của lớp nhầy tăng lên, ngăn cản không cho oxy trong không khí đi qua Do đó tạo điều kiện cho các sinh vật yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân hủy yếm khí cuối cùng là khí Mêtan và CO2, làm tróc lớp màng ra khỏi lớp vật liệu lọc và bị nước cuốn xuống phía dưới Trên bề mặt lớp vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới, hiện tượng này

cứ lặp đi lặp lại và lượng chất hữu cơ trong nước thải được loại bỏ dần

Nước thải luôn chuyển động qua các lớp vật liệu lọc, trong khi đó hàm lượng chất rắn lơ lửng

trong nước thải là 125 mg/l < 150 mg/l, nên sẽ không ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học

trong bể lọc nhỏ giọt Vì vậy nước thải sau khi qua bể điều hòa được bơm thẳng sang bể lọc nhỏ giọt mà không cần đưa sang bể lắng đợt 1

Nước thải sinh hoạt

& bệnh viện

Hình 3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ theo phương án 2.

Song chắn rác: được bố trí trên mương dẫn nước thải từ hố ga số 22 về hố thu, được đặt phía trên

hố thu tiếp nhận nước thải để tận dụng không gian nhằm tiết kiệm diện tích xây dựng Song chắn rác có nhiệm vụ giữ lại rác có kích thước lớn Lượng rác này sẽ được thu gom và được chuyển giao cho đơn vị thu gom

Hố thu: là nơi tập trung nước từ mạng lưới chảy về Từ hố thu, bố trí 1 bơm nhúng chìm hoạt

động và 1 bơm dự phòng để bơm nước về mương dẫn nước thải dẫn về bể lắng cát

Bể lắng cát: dùng để lắng những hạt cặn lớn có chứa trong nước thải nhằm tránh mài mòn và phá

hỏng các công trình ở phía sau Đồng thời giúp giảm các chất lắng trong đường ống, kênh dẫn và giảm số lần làm sạch các thiết bị Với lưu lượng thiết kế nhỏ và để đảm bảo không xảy ra quá trình phân hủy kỵ khí sinh mùi do chất hữu cơ bám trên bề mặt hạt cát lắng xuống đáy bể, sử dụng bể lắng cát ngang

Bể điều hòa: có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải trước khi nước thải được dẫn

sang các công trình tiếp theo Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống ống thổi khí để tránh lắng cặn

và các chất hữu cơ trong nước thải không bị lắng xuống đáy bể gây nên quá trình kỵ khí và sinh mùi Từ bể điều hòa, nước thải được bơm sang bể thổi khí bằng bơm nhúng chìm Bố trí 1 bơm nhúng chìm hoạt động và 1 bơm dự phòng

Bể lắng cát

Bể điều hòa

Bể lọc nhỏ giọt

Bể lắng đợt 2

Dung dịch Clo

Máy ép bùn

Xử lý CTNH Máy thổi khí

Hố thu

Bể tiếp xúc

MLTN thành phố

ML thu gom NT u

Nước tách pha

Bùn thải Song chắn rác

Polymer Rác

Bể chứa bùn

Xử lý CTNH

Tuần

hoàn nước

Bể lọc sinh học: là bể lọc nhỏ giọt, có nhiệm vụ xử lý lượng chất hữu cơ có trong nước thải Nước

thải đi qua lớp vật liệu tiếp xúc, sau một thời gian, các chất hữu cơ dính trên lớp vật liệu này, đến khi oxy của không khí không vào được, vi khuẩn yếm khí sẽ phát triển và làm tróc lớp màng ra khỏi vật liệu dính bám và theo nước thải đi ra ngoài Cứ như vậy quá trình này được lặp đi lặp lại

và lượng chất hữu cơ trong nước thải sẽ được loại bỏ

Bể lắng đợt 2: có nhiệm vụ lắng cặn sinh ra từ quá trình xử lý sinh học Lượng cặn này sẽ được

dẫn sang bể chứa bùn để xử lý Từ bể lắng đợt 2, nước thải được dẫn sang bể khử trùng

Bể tiếp xúc: là nơi hóa chất khử trùng và nước thải được xáo trộn với nhau, các vi sinh vật sẽ bị

tiêu diệt Sau khi qua bể tiếp xúc, nước sau xử lý sẽ được dẫn ra mạng lưới thoát nước thành phố

Bể chứa bùn: là nơi chứa lượng bùn sinh ra từ bể lắng đợt 2 Trong bể chứa bùn, phần bùn đặc sẽ

lắng xuống đáy bể và được dẫn về máy ép bùn Phần nước trong ở bên trên sẽ được dẫn về hố thu gom để tiếp tục xử lý Trên đoạn ống dẫn bùn về máy ép bùn có bố trí thiết bị châm polymer để quá trình tách nước diễn ra hiệu quả

Máy ép bùn: có nhiệm vụ giảm lượng nước có trong bùn Bùn sau khi qua máy ép sẽ được đem đi

xử lý chất thải nguy hại Nước sau khi tách bùn sẽ được dẫn về mạng lưới thu gom để tiếp tục xử lý

Ưu điểm

Dễ quản lý và vận hành do chế độ làm việc ổn định;

Chi phí xử lý thấp;

Tiết kiệm năng lượng

Nhược điểm

Tốn diện tích hơn phương án 1;

Chi phí xây dựng cao