Khảo sát đánh giá một số hệ thống xử lý nước thải bệnh viện bằng công nghệ MBR thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho bệnh viện chợ rẫy TP hồ chính minh bằng công nghệ MBR

Bảng kết quả phân tích chất lượng nước thải đầu vào đầu ra tại một số bệnh viện đang áp dụng công nghệ xử lý MBR Bảng 3.1 Thống kê nước sử dụng ở BV Chợ Rẫy năm 2008-2009... Ở Việt Nam t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

ĐINH TẤT THẮNG

"KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ HỆ THỐNG XLNT BỆNH VIỆN BẰNG CÔNG NGHỆ MBR THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO BỆNH VIỆN CHỢ RẪY – TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS NGUYỄN NGỌC LÂN

HÀ NỘI - 2009

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Tất cả các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực, khách quan và những tài liệu được tham khảo đều được trích dẫn trong danh mục tài liệu tham khảo, nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 26 tháng 3 năm 2012

Tác giả

Đinh Tất Thắng

Trước tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành bản Luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới:

Viện Đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học cao học 2010-2012

Các thầy cô giáo của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ động viên tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu vừa qua

Lãnh đạo và các bạn đồng nghiệp trong Công ty TNHH Hỗ trợ Phát triển Khoa học Công nghệ, đặc biệt là lãnh đạo Công ty TNHH Hỗ trợ Phát triển Khoa học Công nghệ đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt khóa học này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới những người thân trong gia đình và bạn

bè đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Hà Nội, Ngày 26 tháng 3 năm 2012

Tác giả

Đinh Tất Thắng

Trang Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG NƯỚC THẢI

BỆNH VIỆN VÀ MỘT SỐ MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

BỆNH VIỆN TẠI VIỆT NAM

1.2 Hiện trạng một số dạng công trình được ứng dụng để xử lý

1.2.1 B ph n ng sinh h c hi u khí - Aeroten 13

1.2.2 Công ngh l c sinh h c nh gi t – Biofilter 15 1.2.3 Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện theo nguyên lý hợp

Chương 2 KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ

2.1.1 Tóm tắt về công nghệ màng lọc sinh học MBR

Nam hiện nay

2.2.1 Công nghệ AAO kết hợp màng MBR 28

2.2.2 Khảo sát sơ bộ các bệnh viện áp dụng công nghệ màng

Chương 3 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI BỆNH

3.1 Hiện trạng nước thải tại bệnh viện Chợ Rẫy 33

3.2 Hiện trạng xử lý nước thải tại bệnh viện Chợ Rẫy 37

3.2.1 Hệ thống xử lý nước thải thử nghiệm đang áp dụng 37

3.2.2 Kết quả xử lý của hệ thống thử nghiệm 42

3.3 Đề xuất lựa chọn công nghệ xử lý nước thải Bệnh viện Chợ

Chương 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG

4.1 Xác định các thông số dùng cho thiết kế 45

4.2 Mô tả công nghệ lựa chọn cho bệnh viện Chợ Rẫy 51

COD Nhu cầu oxy hoá hóa học

TCVN 4470 – 87 Tiêu chuẩn thiết kế bệnh viện đa khoa

TCVN 33:2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình –

Tiêu chuẩn thiết kế

QCVN 28:2010/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải y tế

Bảng 1.1 Định mức sử dụng nước tính theo giường bệnh

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn nước cấp và lượng nước thải bệnh viện

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu ô nhiễm chính của nước thải bệnh viện

Bảng 1.4 Đặc trưng ô nhiễm nước thải bệnh viện theo khoa

Bảng 1.5 Đặc trưng ô nhiễm nước thải bệnh viện từng tuyến

Bảng 1.6 Các vi khuẩn gây bệnh trong nước thải bệnh viện

Bảng 1.7 Thống kê các bệnh viện ở Việt Nam

Bảng 1.8 Quy hoạch mạng lưới các bệnh viện Việt Nam đến 2010

Bảng 2.1 Các hệ thống xử lý nước thải bệnh viện áp dụng công nghệ màng MBR

Bảng 2.2 Ưu điểm của công nghệ AAO kết hợp màng MBR

Bảng 2.3 Bảng kết quả phân tích chất lượng nước thải đầu vào đầu ra tại một số bệnh viện đang áp dụng công nghệ xử lý MBR

Bảng 3.1 Thống kê nước sử dụng ở BV Chợ Rẫy năm 2008-2009

Bảng 3.3 Bảng chất lượng nước thải đầu vào và đầu ra của hệ thống thử nghiệm theo công nghệ AAO (25/08/2011)

Bảng 4.1 Bảng tính toán lưu lượng nước thải bệnh viện Chợ Rẫy

Bảng 4.2 Kết quản phân tích chất lượng nước trước và sau khi xử lý

(Example of MBR Johkasou water analysis)

Bảng 4.3 Khái toán tổng mức đầu tư xây dựng công trình

Bảng 4.4 Tính toán vận hành hệ thống xử lý nước thải trong 1 ngày

Hình 1.1 Sơ đồ thiết bị công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt

Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị công nghệ V69-M

Hình 1.3 Trạm xử lý nước thải Bệnh viện Thể thao Việt Nam

Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị công nghệ CN – 2000

Hình 1.5 Thiết bị xử lý nước thải hợp khối AAO & MBR

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống

Hình 4.1 Cấu trúc thiết kế hệ thống XLNT Bệnh viện Chợ Rẫy

Hình 4.2 Một số module màng MBR do Kubota sản xuất

MỞ ĐẦU

Phát triển kinh tế luôn là mối quan tâm hàng đầu của các quốc gia trên thế Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá, song song với việc phát triển kinh tế - xã hội thì các vấn đề ô nhiễm môi trường và việc bảo vệ môi trường không chỉ là vấn đề của riêng một quốc gia mà còn là vấn đề của toàn thể nhân loại Việt Nam cũng đang có những bước phát triển vượt bậc nhờ công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa nền kinh tế Tuy nhiên, việc phát triển cũng chính là sức ép rất lớn đối với môi trường trong khi các biện pháp bảo vệ môi trường còn chưa được quan tâm đúng đắn và phát huy sự hiệu quả của mình Tình trạng ô nhiễm môi trường ở các thành phố lớn, các khu công nghiệp đang ngày càng trầm trọng, gây tác động xấu đến cảnh quan môi trường cũng như sức khỏe con người

Ngày nay xã hội ngày càng phát triển nên đời sống con người ngày càng được nâng cao nhờ đó việc chú trọng chăm sóc sức khỏe con người ngày càng được chú trọng hơn Mạng lưới chăm sóc sức khỏe con người ngày càng phát triển mạnh mẽ Hơn một thế kỷ qua khoa học y học đã đạt được nhiều thành tựu to lớn

và bệnh viện đã bước vào kỷ nguyên hiện đại hoá Đưa những tiến bộ khoa học kỹ thuật và y học vào thực tiễn nhằm mục đích chữa trị, chăm sóc sức khoẻ cộng đồng một cách có hiệu quả hơn Tuy nhiên hoạt động chăm sóc sức khoẻ không tránh khỏi việc phát sinh chất thải, trong đó có những chất thải vô cùng nguy hiểm, tác động xấu đến sức khỏe cộng đồng cũng như môi trường sống của chúng

ta nếu không được quan tâm kiểm soát và xử lý triệt để Tổ chức Y tế Thế Giới (WHO) đã nhấn mạnh cần phải xây dựng các chính sách quốc gia, các khung pháp

lý, đào tạo nhân viên, đồng thời kêu gọi nâng cao nhận thức cộng đồng không chỉ với các vấn đề về giáo dục, nhân văn, sức khỏe con người mà trong đó còn cả những vấn đề về môi trường cũng được quan tâm và chú trọng

Ở nước ta chất thải y tế phát sinh không nhiều nhưng nó là mối quan tâm lo lắng của mọi người bởi chất thải y tế có thể liệt kê vào trong những loại chất thải độc hại, đặc biệt là các bệnh nhiễm vi rút nghiêm trọng như HIV/AIDS và viêm gan B và C có thể lây nhiễm trực tiếp sang những người làm công tác chăm sóc

sức khoẻ, quản lý chất thải và cả những người nhặt rác ở các bãi rác nếu chất thải

y tế không được thu gom xử lý triệt để Tuy nghiên vấn đề đáng quan tâm nhất, gây ảnh hưởng tới môi trường nhiều nhất của vấn đề chăm sóc sức khỏe cộng đồng chính là việc phát sinh nước thải Do tính đặc thù của ngành mà nước thải của các cơ sở y tế, các bệnh viện thường có pH thấp, nitơ tổng, amoniac (NH4+), các vi sinh vật, các vi khuẩn gây bệnh và hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ rất cao

Nếu loại nước thải này không được xử lý triệt để mà xả trực tiếp vào các nguồn tiếp nhận như sông, suối, ao, hồ và đến các tầng nước ngầm thì nó sẽ ảnh hưởng rất lớn đến môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống của nhân dân trong khu vực

Vấn đề xử lý nước thải y tế cũng như quản lý và kiểm soát chất thải của ngành đã được quan tâm, khởi xướng từ lâu, tuy nhiên đến nay các nghiên cứu về

xử lý nước thải của ngành mới chỉ bắt đầu được quan tâm một vài năm gần đây Ở Việt Nam tuy đã có nhiều nghiên cứu, ứng dụng nhưng cho đến nay vẫn chưa có công nghệ tốt, ổn định như quá trình xử lý không đạt, chế độ vận hành không tốt, định mức chi phí vận hành cũng như đầu tư còn cao, chất lượng nước ra không đạt tiêu chuẩn thải cho phép cụ thể như nồng độ nitơ tổng và amoniac còn quá cao,…

Do đó để giải quyết vấn đề môi trường do nước thải y tế cần có các nghiên cứu công nghệ phù hợp với điều kiện nước thải thực tế của nước ta và đáp ứng tiêu chuẩn nước thải

Bệnh viện Chợ Rẫy cũng không phải là ngoại lệ đối với vấn đề ô nhiễm môi trường Bệnh viện được xây dựng và khánh thành năm 1900, đến nay đã trải qua nhiều lần nâng cấp, xây mới và sửa chữa và trở thành bệnh viện hạng một Hiện nay, bệnh viện tuy đã được lắp đặt hệ thống xử lý nước thải, nhưng hệ thống

xử lý nước thải của bệnh viện có công suất thấp và luôn trong tình trạng quá tải Với mục đích nâng cao công suất cũng như khả năng xử lý của hệ thống, chúng tôi đề xuất công nghệ MBR Đây là một công nghệ mới, có những tính năng ưu việt trong việc xử lý nước thải bệnh viện mà nhiều nước trên thế giới biết tới và đang được áp dụng triển khai tại một số bệnh viện trên toàn quốc Tuy nhiên, đến

nay chưa có đánh giá cụ thể nào về hiệu quả của công nghệ MBR đối với nước thải y tế ở Việt Nam Để làm rõ hơn khả năng áp dụng công nghệ MBR đối với nước thải y tế tại Việt Nam nói chung, cũng như bệnh viện Chợ Rẫy nói riêng, chúng tôi đã chọn đề tài:

“Khảo sát đánh giá một số hệ thống XLNT bệnh viện bằng công nghệ

MBR Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho bệnh viện Chợ Rẫy – TP HCM

bằng công nghệ MBR”

Việc thực hiện đề tài dựa trên cơ sở nghiên cứu thực tế tại một số bệnh viên trên toàn quốc, một số bệnh viện sử dụng công nghệ MBR, thu thập các số liệu về điều kiện tự nhiên, thực trạng hoạt động, hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của bệnh viện và trên cơ sở phương pháp phân tích các thông số của nước thải như pH, TSS, COD, BOD5,…đem so sánh với QCVN 28:2010/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế Qua đó có thể đánh giá bước đầu về chất lượng nước thải, tình trạng hoạt động cũng như chế độ rửa màng của trạm xử

lý nước thải bệnh viện theo công nghệ MBR Đánh giá về tình hình hoạt động cũng như hiệu quả xử lý của hệ thống, giải pháp đưa ra có hiệu quả xử lý đạt với yêu cầu tiêu chuẩn loại B của QCVN 28:2010/BTNMT

Trong đề tài này, các vấn đề cần giải quyết bao gồm:

1 Khảo sát hiện trạng môi trường, một số quy trình công nghệ xử lý nước thải của ngành y tế

2 Khảo sát đánh giá hiệu quả xử lý của một số hệ thống XLNT bệnh viện bằng công nghệ MBR

3 Khảo sát điều kiện tự nhiên, các vấn đề môi trường, hiện trạng hoạt động của hệ thông xử lý nước thải bệnh viện tại Bệnh viện Chợ Rẫy

4 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho bệnh viện Chợ Rẫy – TP Hồ Chí Minh, ứng dụng công nghệ MBR

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN VÀ MỘT SỐ

MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN TẠI VIỆT NAM

1.1 Tổng quan về nước thải bệnh viện

Vấn đề môi trường càng ngày càng được các Bộ, ngành, địa phương và nhân dân quan tâm Trong xu thế hội nhập toàn cầu, thì vấn đề bảo vệ môi trường sống và phát triển bền vững lại càng được chú ý Đặc biệt đối với chất thải y tế nói chung và nước thải bệnh viện nói riêng, Thủ tướng đã ban hành quyết định 2038/QĐ-TTg về việc phê duyệt Đề án tổng thể xử lý chất thải y tế giai đoạn

2011 – 2015 và định hướng đến năm 2020 Trong đó nêu rõ công việc trước mắt đến năm 2015, 100% các cơ sở y tế tuyến TW, 70% cơ sở y tế tuyến tỉnh, 50% cơ

sở y tế tuyến huyện và 100% các cơ sở y tế tư nhân thực hiện xử lý nước thải đảm bảo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường Trước đó, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 64/2003/QĐ-TTg ngày 22/4/2003 về việc phê duyệt kế hoạch xử lý các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, Quyết định số 58/2008/QĐ-TTg ngày 29/04/2008 của Chính phủ về việc hỗ trợ có mục tiêu kinh phí từ Ngân sách nhà nước nhằm xử lý triệt để, khắc phục ô nhiễm và giảm thiểu suy thoái môi trường cho một số đối tượng thuộc khu vực công ích; và nhiều các chủ trương chính sách hỗ trợ khác của Nhà nước

Theo các báo cáo hiện nay, phần lớn các bệnh viện ở Việt Nam đều chưa

có hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh Do đó nước thải bệnh viện đang là mối lo ngại sâu sắc đối với các nhà quản lý môi trường và nhân dân hiện nay

Dưới đây, xin nêu lên một số những đặc trưng, tính chất của nước thải bệnh viện để có khái quát chung về sự nguy hiểm mà nước thải bệnh viện có thể gây ra

1.1.1 Lưu lượng nước thải bệnh viện

Để tính toán hệ thống thu gom nước thải và lựa chọn công nghệ xử lý thì

việc xác định lưu lượng nước thải là một trong các yếu tố quan trọng Nước thải bệnh viện dao động theo giờ trong ngày, theo ngày trong tuần nên để xác định lưu lượng nước thải bệnh viện người ta thường đưa ra hệ số hiệu chỉnh k (k ≤ 2,5) [8] cho quy mô bệnh viện, hoặc có thể tính lưu lượng nước thải bệnh viện theo định mức sử dụng nước trên giường bệnh, được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.1 Định mức sử dụng nước tính theo giường bệnh [9]

Đối tượng Số lượng/ngày

Nhu cầu tiêu thụ nước

Đối với các bệnh viện đa khoa, việc xác định lưu lượng nước thải tuân theo TCVN 4470 – 87 như sau:

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn nước cấp và lượng nước thải bệnh viện [8]

Nhưng do nhiều nguyên nhân mà thực tế lượng nước thải của một giường bệnh trong một ngày đêm lớn hơn nhiều lần so với quy định hiện hành của TCVN

và ở mức từ 600 – 1000 lít/giường/ngày.đêm, phụ thuộc vào loại hình bệnh viện

và cấp bệnh viện [8]

1.1.2 Tính chất và thành phần nước thải bệnh viện

Nước thải bệnh viện bao gồm nước thải từ các phòng phẫu thuật, phòng xét nghiệm, phòng thí nghiệm, từ các nhà vệ sinh, khu giặt là… Nước thải bệnh viện chứa vô số loại vi trùng, virus và 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 Do đó, nó được xếp vào danh mục chất thải nguy hại

a Nước thải bệnh viện phát sinh từ ba nguồn chính sau:

- Nước thải từ các phòng điều trị, giải phẫu bệnh, xét nghiệm, truyền máu, lau rửa sàn từ các ca mổ, khoa lây, Đây là nguồn tạo ra các chất thải nguy hại

- Nước thải sinh ra từ các phòng dược, có chứa các hóa chất độc hại như: các loại thuốc, huyết thanh, dung môi hữu cơ, hóa chất xét nghiệm và các hợp chất nguy hại khác,

- Nước thải sinh hoạt của các bệnh nhân, người nhà bệnh nhân, cán bộ CNVC của bệnh viện,

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

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

c Các chỉ tiêu ô nhiễm chính của nước thải bệnh viện được tổng hợp như sau [8,

10] :

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu ô nhiễm chính của nước thải bệnh viện

STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

QCVN 28:2010/BTNMT

d Đánh giá chung về thành phần nước thải bệnh viện ở Việt Nam

- Đối với các bệnh viện tuyến Thành phố, nước thải chứa hàm lượng cặn lơ lửng cao nhất, BOD nước thải khá cao, nồng độ oxy hòa tan nằm trong khoảng 0 – 1 mg/l, tổng Coliform không cao nhưng đều vượt quá giới hạn cho phép QCVN 28:2010/BTNMT, nước thải bệnh viện được xả vào mạng lưới thoát nước của thành phố

- Đối với nước thải bệnh viện đa khoa tỉnh, có hàm lượng cặn lơ lửng không lớn nhưng các chỉ tiêu BOD, Nitơ amoni, photsphat, Coliform,…tương đối cao Hàm lượng oxy hòa tan trong nước thải thấp Nước thải các bệnh viện này xả vào

hệ thống thoát nước của thị xã hoặc sông hồ, đồng ruộng xung quanh

- Đối với các bệnh viện đa khoa tuyến huyện, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ở mức trung bình, oxy hòa tan cao, hàm lượng Nitơ amoni nhỏ Tuy

nhiên tổng số Coliform của nước thải các bệnh viện này lại rất cao Phần lớn các bệnh viện cấp huyện xả nước thải trực tiếp ra nguồn nước mặt như sông, hồ, đồng ruộng,…

- Đối với các bệnh viện chuyên khoa, hàm lượng cặn lơ lửng, BOD trong nước thải không lớn lắm do lượng nước sử dụng lớn Tuy nhiên, trong nước thải loại này chứa nhiều chất ô nhiễm đặc trưng và vi khuẩn gây bệnh đặc thù Phần lớn nước thải các bệnh viện này đều xả thẳng vào hệ thống thoát nước thành phố

Theo kết quả nghiên cứu của 1 số đơn vị đã tiến hành khảo sát 1 số bệnh viện ở khu vực Hà Nội và 1 số khu vực lân cận, đặc trưng của nước thải bệnh viện được thể hiện theo các bảng sau [8, 13] :

Bảng 1.4 Đặc trưng ô nhiễm nước thải bệnh viện theo khoa

∑ N (mg/l)

Bảng 1.5 Đặc trưng ô nhiễm nước thải bệnh viện từng tuyến

∑ N (mg/l)

SS

(mg/l)

Trung Ương 6,97 1,89 4,05 99,8 163,2 2,55 16,06 18,6 Tỉnh 6,91 1,34 7,48 163,9 214,4 1,71 18,93 10,0 Ngành 7,12 1,59 4,84 139,2 179,9 1,44 18,85 46,0

(Nguồn: Viện Y học lao động và MT - Bộ Y tế và Trung tâm CTC)

Qua các bảng 1.4, 1.5, ta thấy các chỉ tiêu đặc trưng của nước thải bệnh viện ở từng tuyến và ở từng khoa có sự khác nhau và dao động lớn Nước thải ở các khoa phòng khám và điều trị có các thông số ô nhiễm cao hơn nhiều so với khu vực hành chính, các thông số ô nhiễm ở các bệnh viện tuyến tỉnh thường có giá trị cao hơn ở tuyến trung ương và giá trị ô nhiễm của các bệnh viện chuyên khoa khác nhau cũng khác nhau

e Các chỉ tiêu vi sinh trong nước thải bệnh viện luôn có nguy cơ tiềm tàng dưới đây:

- Nguy cơ vi khuẩn: Tất cả các vi khuẩn gây bệnh có thể tìm thấy trong

nước thải như: Samonella, Shigella, Coliform, Pseudomonas, tụ cầu, liên cầu

khuẩn;

- Nguy cơ virus: Chủ yếu là virus đường tiêu hóa, virus gây ỉa chảy lỏng ở

trẻ em;

- Nguy cơ ký sinh trùng: Amip, trứng giun, sán và các nấm hạ đẳng,…

Trong nước thải bệnh viện chưa qua xử lý, phân lập được nhiều chủng vi khuẩn gây bệnh, phần lớn các chủng phân lập được là vi khuẩn đường ruột trong

đó: E Coli 51,61%, Enterobacter 19,36% Ngoài ra còn phân lập được

Staphylococcus aureus (tụ cầu vàng) 82,54% và Pseudomonas aeruginosa (trực

khuẩn mủ xanh) 14,62% là vi khuẩn gây nhiễm trùng bệnh viện và là vi khuẩn kháng sinh hàng đầu ở Việt Nam hiện nay [14]

Bảng 1.6 Các vi khuẩn gây bệnh trong nước thải bệnh viện

1.1.3 Hiện trạng kiểm soát ô nhiễm do nước thải các bệnh viện tại Việt Nam

a Hệ thống bệnh viện ở Việt Nam

Theo kết quả thống kê, tính đến năm 2010, Việt Nam có khoảng 13.467 cơ

sở y tế và chăm sóc sức khoẻ (không tính các cơ sở tư nhân) với khoảng 246.300 giường bệnh, trong đó có 1030 bệnh viện Hầu hết các bệnh viện lớn đều tập trung

ở các thành phố lớn và nhiều nhất là ở thành phố Hồ Chí Minh có 24 bệnh viện với 23.814 giường bệnh và Hà Nội có 18 bệnh viện với khoảng 11.536 giường bệnh Số liệu thống kê được thể hiện trong bảng 1.7 sau đây [15]:

Bảng 1.7 Thống kê các bệnh viện ở Việt Nam

Số giường bệnh

3 Phòng khám đa khoa khu vực 622 7.700

4 Bệnh viện điều dưỡng và phục hồi chức năng 44 5.000

Đối với các bệnh viện công lập, ngoài việc nâng cao chất lượng phục vụ thì

xu hướng chung hiện nay là các bệnh viện chuyển theo hướng tự chủ về kinh tế và tăng tỷ lệ giường bệnh nhằm đáp ứng nhu cầu khám và điều trị ngày một tăng Bên cạnh nâng cao chất lượng đội ngũ nhân lực ở các bệnh viện, cán bộ y tế cơ

sở, các bệnh viện (nhất là các bệnh viện lớn) còn đầu tư trang thiết bị hiện đại để phát triển thành các trung tâm y tế chuyên sâu, đặc biệt là số bệnh viện có tỷ lệ số giường bệnh/1.000 dân ngày càng tăng

Đối với các bệnh viện tư nhân và bán công, ngoài việc phát triển các cơ sở khám và điều trị, nhiều cơ sở đã đầu tư cơ sở vật chất, trang thiết bị để chuyển thành các bệnh viện chuyên khoa

Bảng 1.8 Quy hoạch mạng lưới các bệnh viện Việt Nam đến 2010 [3]

Cơ sở y tế Số

bệnh viện

Số giường bệnh

Số bệnh viện

Số giường bệnh

Số bệnh viện

Số giường bệnh

BVCK tỉnh 188 23.463 224 28.135 262 38.925 Bệnh viện huyện 569 41.805 586 46.980 575 56.030

b Hiện trạng kiểm soát ô nhiễm nước thải tại các bệnh viện

Qua các nghiên cứu về thực trạng kiểm soát ô nhiễm do nước thải tại các bệnh viện trên toàn quốc thì có thể nêu lên một số điểm như sau:

- Phần lớn các bệnh viện đều được thiết kế có hệ thống thoát nước thải và trạm xử lý nước thải Một số bệnh viện thiết kế tách riêng hệ thống thoát nước thải và nước mưa, nước thải theo đường cống dẫn về trạm xử lý nước thải của bệnh viện còn nước mưa được xả trực tiếp vào cống thải chung của thành phố hoặc nguồn tiếp nhận khác Một số bệnh viện khác không thiết kế tách riêng nước thải và nước mặt

Nhưng hiện nay hầu hết hệ thống thoát nước và trạm xử lý nước thải của các bệnh viện đều trong tình trạng không hoạt động và ở tình trạng xuống cấp nghiệm trọng Nhiều đoạn cống thu gom bị vỡ, hư hỏng, các bể phốt, hố ga bị tắc nghẽn, khả năng tiêu thoát nước bị giảm, nên các bệnh viện dễ bị ngập úng đặc biệt là về mùa mưa

- Tình trạng này do một số nguyên nhân sau:

+ Các công trình, hạ tầng kỹ thuật của bệnh viện đã xây dựng từ lâu, thậm chí một số xây dựng trên nền đất yếu dẫn đến chất lượng công trình không đảm bảo, không đáp ứng được nhu cầu sử dụng hiện tại;

+ Công tác quản lý vận hành thiết bị ở các trạm xử lý kém, thiết bị không được bảo dưỡng định kì thường xuyên

+ Các bệnh viện hiện nay luôn trong tình trạng quá tải về số lượng bệnh nhân nên lượng nước thải cao hơn nhiều lần so với thiết kế ban đầu dẫn đến các

hệ thống thoát nước và trạm xử lý nước thải cung ở tình trạng quá tải

+ Trạm xử lý nước thải không được vận hành thường xuyên và ổn định, do thiếu kinh phí vận hành, mua sắm hóa chất,…

+ Các cán bộ công nhân viên chức, bệnh nhân và người nhà có ý thức bảo

vệ môi trường còn kém, sử dụng nước sinh hoạt bừa bãi, không tiết kiệm,…

+ Công nhân vận hành trạm xử lý nước thải còn hạn chế về trình độ chuyên môn, do đó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước thải sau xử lý

Trong những năm gần đây, Chính phủ đã và đang tăng cường công tác Bảo

vệ môi trường cho nên có rất nhiều nguồn vốn được huy động nhằm xử lý triệt để, khắc phục ô nhiễm và giảm thiểu suy thoái môi trường Do đó, nhiều bệnh viện trên toàn quốc được đầu tư xây dựng mới hoặc cải tạo hệ thống thu gom và xử lý nước thải Xuất phát từ thực tế đó, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải phù hợp với điều kiện Việt Nam đang là vấn đề nan giải của các nhà hoạt động chính sách, các nhà bảo vệ môi trường Sau đây chúng tôi xin trình bày

và đánh một số công nghệ xử lý nước thải bệnh viện đang áp dụng tại Việt Nam

1.2 Hiện trạng một số dạng công trình được ứng dụng để xử lý nước thải bệnh viện tại Việt Nam

1.2.1 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

Xử lý nước thải bằng bể 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 là bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxi hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxi dung cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn đảm bảo việc thoáng gió Số lượng bùn tuần hoàn và số lượng không khí cần cấp lấy phụ thuộc vào độ ẩm vào mức độ yêu cầu xử 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 hai Ở đây bùn lắng một phần đưa trở lại Aeroten, phần khác đưa tới bể nén bùn

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 ba 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

Công nghệ này đã được áp dụng tại một số bệnh viện như: Bệnh viện Đa Khoa Đồng Tháp, bệnh viện đa khoa Mỹ Phước – Bình Dương …

1.2.2 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 Biophin nhỏ giọt dùng 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)

Đầu vào

Làm Đầu ra

Mái

Hình 1.1 Sơ đồ thiết bị công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt

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

Một số bệnh viện đang ứng dụng công nghệ này: Bệnh viện Gang Thép Thái Nguyên, Bệnh Viện A Tuyên Quang, Bệnh viện Lao Tuyên Quang, Bệnh viện Y học dân tộc Tuyên Quang, Bệnh viện Lao và Bệnh Phổi Thái Nguyên, Bệnh viện C Thái Nguyên …

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

a 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 modul 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

b Ưu điểm của công nghệ

- Hiệu quả xử lý cao

- Dễ quản lý vận hành

- Hệ thống thiết bị gọn, tiết kiệm chi phí đầu tư, tiết kiệm diện tích đất

xây dựng

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

c Nhược điểm của công nghệ

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

Với nguyên lý hoạt động nêu trên thì hiện nay đã triển khai áp dụng 3 dạng thiết bị xử lý nước thải bệnh viện hợp khối điển hình, dễ dàng triển khai hàng loạt

và thích hợp với nhiều loại địa hình khác nhau:

1) Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện V-69

Công nghệ này được 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

Thiết bị V69 gồm 3 loại là V69-N, V69-M, V69-Nb Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của mỗi loại tuy có khác nhau nhưng có thể làm việc độc lập hoặc kết hợp với nhau Về cơ bản thiết bị V69 được chia làm 5 ngăn, 4 ngăn đầu có chức năng xử lý sinh học theo các bậc khác nhau, 1 ngăn cuối có chức năng lắng Bên trong có bố trí hệ thống phân phối nước và thu nước bằng giàn ống đục lỗ với tổng tiết diện lỗ lớn hơn nhiều lần tiết diện mặt cắt ngang của ống Sơ đồ thiết bị V69-M như hình 1.2

Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị công nghệ V69-M

Hình 1.3 Trạm xử lý nước thải Bệnh viện Thể thao Việt Nam

2) 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, được ứng dụng để xử lý các nguồn nước thải có ô nhiễm hữu cơ và nitơ, nồng độ các độc tố có hại cho các quá trình xử lý bằng vi sinh đạt mức cho phép

(Thiết bị CN2000 đã được Cục sở hữu trí tuệ chấp thuận đơn bảo hộ và đăng trên công báo sở hữu công nghiệp số 186 tập A (09-2003) cho các tác giả: Nguyễn Xuân Nguyên, Nguyễn Hữu Chiến, Đỗ Trọng Dũng)

Theo công nghệ này, nước thải sau quá trình xử lý sơ bộ bằng cơ học và điều chỉnh pH, nồng độ sẽ được đưa qua modul thiết bị CN2000 Ở đây trong mỗi modul thực hiện 3 quá trình, đó là:

- Trộn khí cưỡng bức (Aerolif) với cường độ cao bằng việc dùng không khí thổi cưỡng bức để hút và đẩy nước thải;

- Quá trình Aeroten kết hợp biofilter xuôi dòng có lớp đệm vi sinh bám dính ngập trong nước;

- Quá trình Anaerobic ngược dòng với vi sinh vật lơ lửng;

Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị công nghệ CN – 2000

Công nghệ đã từng được áp dụng tại bệnh viện Thanh Nhàn, bệnh viện Việt Đức, bệnh viện Xanh Pôn …

3) Công nghệ AAO phân tán có sử dụng màng lọc MBR

AAO & MBR là công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kết hợp với quá trình lọc màng để tách sinh khối, cặn lơ lửng Trong đó:

- AAO là sự kết hợp nhiều quá trình xử lý ô nhiễm hữu cơ bằng vi sinh vật trong các điều kiện yếm khí(anaerobic), thiếu khí (anoxic) và hiếu khí (oxic), nhờ

đó mà các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải được xử lý triệt để hơn

- MBR (Membrane Biological Reactor) là kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc với kích thước màng dao động từ 0,1 – 0,4µm

Công nghệ AAO & MBR bao gồm hai quá trình chính xảy ra trong một bể phản ứng đó là:

- Phân huỷ sinh học các chất hữu cơ bằng bùn hoạt tính, quá trình nitrat hóa, khử nitrat và loại bỏ photpho nhờ sự kết hợp giữa các bể yếm khí, thiếu khí

và hiếu khí

- Kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc (micro-flitration)

Trong bể duy trì hệ bùn sinh trưởng lơ lửng, các phản ứng diễn ra tại đây giống như các quá trình sinh học thông thường khác, nước sau xử lý được tách bùn bằng hệ lọc màng với kích thước màng khoảng 0,1 - 0,4 µm Màng ở đây còn đóng vai trò như một giá thể cho vi sinh vật dính bám tạo nên các lớp màng vi sinh vật dày, làm tăng bề mặt tiếp xúc pha, tăng cường khả năng phân huỷ sinh học

Hình 1.5 Thiết bị xử lý nước thải hợp khối AAO & MBR

Đối với phương thức xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính thông thường, chỉ

số nồng độ bùn hoạt tính trong khoang xử lý hiếu khí (MLSS) là 3000~5000 mg/L, nhưng trong trường hợp sử dụng phương pháp màng lọc MBR thì nồng độ bùn là rất cao (lên tới 5000~15000 mg/L) Điều đó có nghĩa số lượng các vi khuẩn phân giải các chất hữu cơ lớn hơn thông thường 3-5 lần, giúp tăng hiệu quả xử lý, giảm thể tích bể xử lý

Phản ứng phân hủy chất hữu cơ và khử nitơ trong khoang chứa màng lọc diễn ra theo công thức sau:

Chất hữu cơ BOD + O2 → CO2 + H2O + Sinh khối mới

NH4-N + O2 → NO2-N + H2O + H+ → NO3-N

Các loại vi sinh vật khử Nitơ thường có quá trình sinh trưởng chậm hơn các loại vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ nên đòi hỏi phải nâng cao hiệu quả phân giải Các loại vi sinh vật tham gia quá trình này: Nitrosomonas sp.,Nitrobactor sp

Phương thức bùn hoạt tính thông thường không cho phép duy trì các vi sinh vật lâu trong hệ thống, trong khi đó phương thức Màng lọc cho phép giữ các

vi sinh vật trong hệ thống, kéo dài tuổi thọ của lượng bùn tích lũy, tạo thời gian cho các vi sinh vật khử nitơ có đủ thời gian sinh trưởng và giúp các phản ứng khử nitơ diễn ra hiệu quả nhất

Các lỗ của màng lọc có đường kính cực nhỏ (0.4 Micron) giúp chặn các cặn bẩn dù nhỏ nhất kể cả các vi khuẩn gây bệnh đường ruột (ColiForm) đảm bảo chất lượng nước đầu ra an toàn và đạt các tiêu chuẩn môi trường

Hình 1.6 Phân loại màng

Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cao thậm chí có thể nuôi được cá Hiện nay, nước tái sinh sau khi xử lý vẫn được dùng để làm nước xả cho nhà vệ sinh

Hình 1.7 So sánh chất lượng nước sau xử lý của công nghệ thông thường và

công nghệ MBR

Hiện tại, một số bệnh viện đã ứng dụng công nghệ AAO-MBR Các bệnh viện này là đối tượng nghiên cứu trong luận văn

2.1 Giới thiệu xử lý nước thải bằng công nghệ MBR

2.1.1 Tóm tắt về công nghệ màng lọc sinh học MBR (Membrance Bio Reactor)

MBR là một công nghệ mới trong việc xử lý nước thải, kết hợp xử lý bùn hoạt tính truyền thống với công nghệ tách màng mới Nhờ các thuộc tính tách cao của màng tế bào, bùn hoạt tính và phân tử vật chất hữu cơ lớn có thể bị chặn trong ngăn chứa MBR, và nước sạch có thể được thấm ra ngoài qua màng Trong hệ thống MBR, các phản ứng sinh học và việc lọc nước có thể được xử lý trong cùng một thời gian Các bể lắng bùn là không cần thiết Nồng độ bùn có thể cao hơn nhiều so với cách truyền thống Thời gian lưu nước thải và thời gian bùn ở lại trong các bể chứa có thể được điều khiển riêng biệt MBR có thể xử lý không chỉ nước thải bình thường, mà còn xử lý một số nước thải bị ô nhiễm hữu cơ Nhờ công nghệ MBR hầu hết các loại nước thải có thể được xử lý dễ dàng

MBR tăng cường đáng kể chức năng của các phản ứng sinh học thông qua việc tách màng So với xử lý nước thải truyền thống, có thể thấy một số lợi thế rõ ràng, chẳng hạn như phản ứng sinh học có hiệu quả hơn, chống lại tốt các tác động từ nước thải, nước thải ra có chất lượng cao, các nhà máy xử lý nước thải nhỏ, bùn có tuổi thọ dài, và hệ thống MBR có thể được điều khiển bởi PLC một

cách tự động Mặt khác, do sự phân tách màng, nước đầu ra có chất lượng cao, có thể được tái chế mà không có vấn đề

Dựa trên công nghệ sản xuất màng sợi rỗng và kinh nghiệm về áp dụng màng, người ta đã phát triển hệ thống xử lý nước thải MBR rất nhiều trong vài năm qua Một số dự án MBR lớn đã được lắp đặt ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản và một số nước khác Trong khi đó, hiện nay người ta đã phát triển một bộ MBR di động Sáng chế này đã nhận được sự chào đón nồng nhiệt cả ở thị trường Nhiều nhà máy xử lý nước thải MBR thí điểm đã được giới thiệu ở nhiều nước trên thế giới,…

2.1.2 Cấu hình kỹ thuật công nghệ MBR

Theo Judd (2006), có 2 cấu hình công nghệ MBR chính là: cấu hình MBR đặt chìm dưới nước (iMBR) và cấu hình MBR màng đặt ngoài (sMBR) Trong công nghệ MBR, quá trình lọc màng xảy ra ở bên trong thiết bị xử lý sinh học (cấu hình chìm dưới nước) hoặc bên ngoài thiết bị thông qua việc xử lý tuần hoàn, tùy theo sự chênh áp của màng do độ cao thủy lực hoặc bơm

Hình 2.1 Cấu hình công nghệ màng MBR [27]

a) cấu hình màng đặt chìm dưới nước (iMBR) b) cấu hình màng đặt ngoài (sMBR)

Việc thổi khí vào thiết bị phản ứng cung cấp lượng oxy cần thiết để tăng trưởng sinh khối và khuấy trộn thiết bị phản ứng Trong cấu hình đặt chìm dưới nước cần sử dụng bộ khuếch tán bong bóng thô Hệ thống này không cung cấp oxy hiệu quả cao nhưng các bong bóng nổi lên lại phát sinh vận tốc dòng chảy rối (xấp xỉ 1m/s) qua bề mặt màng, giúp duy trì dòng chảy qua màng bằng cách giảm lượng vật chất tích lũy trên bề mặt màng, qua đó làm tăng chu kì hoạt động của hệ thống

Việc làm sạch màng để khôi phục mật độ dòng hoạt động của cấu hình đặt chìm dưới nước ít thường xuyên và không nghiêm ngặt bằng cấu hình màng đặt ngoài Đối với hệ thống màng đặt ngoài, việc thổi khí luôn luôn thông qua bộ khuếch tán bong bóng mịn, cung cấp hiệu quả lượng oxy Vận tốc dòng tối ưu của cấu hình này thường cao hơn (2-4 m/s) Vì hệ thống được vận hành bằng các độ cao khác nhau, mật độ dòng hoạt động của hệ thống luôn cao hơn khi so với cấu hình đặt chìm dưới nước Khuyết điểm của cấu hình này là dễ bị tắc màng và yêu cầu việc vệ sinh nghiêm ngặt để khôi phục mật độ dòng hoạt động Cũng chính vì

lý do đó, tuổi thọ của màng bị giảm đi

Đối với cấu hình màng đặt ngoài, tốc độ dòng cao do bơm tuần hoàn nhằm giảm quá trình lắng của các chất rắn lơ lửng lên bề mặt màng Tuy cấu hình này đơn giản và cho phép kiểm soát thủy động lực học trực tiếp việc tắc nghẽn, nhưng nhu cầu năng lượng tương đối cao Mặt khác, cấu hình MBR đặt chìm dưới nước dựa vào sự thổi các bong bóng khí thô để tạo ra sự tuần hoàn trong bể và chống tắc nghẽn Mặc dù nhu cầu năng lượng đối với cấu hình MBR đặt chìm dưới nước

có thể thấp hơn hai bậc so với hệ thống cấu hình màng đặt ngoài ,Dijk and Roncken 1997; Ganderetal 2000, hệ thống cấu hình đặt chìm dưới nước hoạt động

ở mật độ dòng thấp hơn, vì vậy nhu cầu diện tích màng cao hơn

Đối với các cấu hình của màng như trên, hiện nay, có ba công nghệ màng MBR thương mại đang chiếm ưu thế, đó là công nghệ tấm màng (Flatsheet), công nghệ màng sợi rỗng (Hollow Fibre) và công nghệ chùm ống (multitube)

2.2 Áp dụng công nghệ MBR trong xử lý nước thải y tế ở Việt Nam hiện nay

Hiện nay, đã có một số bệnh viện áp dụng công nghệ màng MBR ở Việt Nam với nhiều công suất khác nhau

Bảng 2.1 Các hệ thống xử lý nước thải bệnh viện áp dụng công nghệ màng

MBR

1 Hệ thống XLNT BV bệnh viện Nguyễn Tri Phương

3

/ngày.đêm

2 Hệ thống XLNT BV Văn Chấn - Yên Bái 100 m3/ngày.đêm

3 Hệ thống XLNT BV Tâm thần - Quảng Ninh 100 m3/ngày.đêm

4 Hệ thống XLNT BV YHCT tỉnh Quảng Ninh 100 m3/ngày.đêm

5 Hệ thống XLNT BV Ba Chẽ - Quảng Ninh 50 m3/ngày.đêm

6 Hệ thống XLNT BV huyện Bình Liêu - Quảng

3

/ngày.đêm

7 Hệ thống XLNT BV Đkhoa tỉnh Gia Lai 400 m3/ngày.đêm

8 Hệ thống XLNT BV huyện: Kbang - Gia Lai 50 m3/ngày.đêm

9 Hệ thống XLNT BV huyện Ia Grai - Gia Lai 50 m3/ngày.đêm

10 Hệ thống XLNT BV TP Pleiku - Gia Lai 50 m3/ngày.đêm

11 Hệ thống XLNT BV huyện Đức Cơ - Gia Lai 50 m3/ngày.đêm

12 Hệ thống XLNT BV huyện Thanh Khê - Đà Nẵng 100 m3/ngày.đêm

13 Hệ thống XLNT BV Đức Thọ - Hà Tĩnh 150 m3/ngày.đêm

Tất cả các bệnh viện này đều sử dụng hệ thống xử lý nước thải công nghệ sinh học AAO kết hợp màng MBR đặt chìm Hệ thống gồm các thiết bị hợp khối được sản xuất bởi công ty Yunglien – Đài Loan

2.2.1 Công nghệ AAO kết hợp màng MBR

AAO & MBR là công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kết hợp với quá trình lọc màng để tách sinh khối, cặn lơ lửng Trong đó:

- AAO là sự kết hợp nhiều quá trình xử lý ô nhiễm hữu cơ bằng vi sinh vật trong các điều kiện yếm khí(anaerobic), thiếu khí (anoxic) và hiếu khí (oxic), nhờ

đó mà các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải được xử lý triệt để hơn

- MBR (Membrane Biological Reactor) là kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc với kích thước màng dao động từ 0,1 – 0,4µm

Công nghệ AAO & MBR bao gồm hai quá trình chính xảy ra trong một bể phản ứng đó là:

- Phân huỷ sinh học các chất hữu cơ bằng bùn hoạt tính, quá trình nitrat hóa, khử nitrat và loại bỏ photpho nhờ sự kết hợp giữa các bể yếm khí, thiếu khí và hiếu khí

- Kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc (micro-flitration)

Hình 2.3 Công nghệ AAO kết hợp màng MBR - Mô hình hệ thống & sơ đồ

hoạt động [4]

Trong bể duy trì hệ bùn sinh trưởng lơ lửng, các phản ứng diễn ra tại đây giống như các quá trình sinh học thông thường khác, nước sau xử lý được tách