TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY

TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY TÍNH TOÁN THIẾT kế và vận HÀNH hệ THỐNG xử lý nước THẢI BỆNH VIỆN CÔNG SUẤT 5M3NGAY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỀ TÀI

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ BẰNG CÔNG NGHỆ AAO CHO TRẠM Y

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

SVTH : Nguyễn Trọng Nghĩa B1205078

Bùi Văn Nên B1205073

Cần Thơ tháng 5 – 2016

KHOA MÔI TRƯỜNG & TNTN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỀ TÀI

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ BẰNG CÔNG NGHỆ AAO CHO TRẠM Y

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

SVTH : Nguyễn Trọng Nghĩa B1205078

Bùi Văn Nên B1205073

Cần Thơ tháng 5 – 2016

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Cần thơ, Ngày tháng năm 2016

Cán bộ hướng dẫn

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan Luận văn này được thực hiện và hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu của chúng em và các số liệu, kết quả nghiên cứu này chưa được dùng cho bất

cứ luận văn nào trước đây

Cần Thơ, ngày tháng năm 2016

Sinh viên thực hiện

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

LỜI CAM ĐOAN ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC VIẾT TẮT vii

LỜI CẢM ƠN viii

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1

1.1 Giới thiệu chung 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.2.1 Mục tiêu chung 1

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Nội dung nghiên cứu chính 2

1.4 Ý nghĩa đề tài 2

1.4.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

1.5 Giới hạn đề tài 2

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan về nước thải y tế 3

2.1.1 Nguồn và chế độ hình thành nước thải y tế 3

2.1.2 Lượng nước thải y tế phát sinh 3

2.1.3 Đặc điểm nước thải y tế 4

2.1.4 Thực trạng xử lý nước thải bệnh viện ở Việt Nam 9

2.2 Một số công nghệ xử lý nước thải y tế đang áp dụng tại Việt Nam 10

2.2.1 Xử lý nước thải y tế theo công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt (Biophil) 10

2.2.2 Xử lý nước thải y tế bằng bùn hoạt tính trong bể hiếu khí (Aerotank) 11

2.2.3 Xử lý nước thải y tế bằng công nghệ AAO 13

2.2.4 Đánh giá ưu – nhược điểm của một số công nghệ xử lý nước thải y tế 14

2.2 Lý thuyết về công nghệ AAO 16

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

2.2.1 Khái niệm chung 16

2.2.2 Một số vấn đề chung của quá trình sinh học 17

2.2.3 Các quá trình xảy ra trong cụm xử lý AAO 19

2.2.4 Ứng dụng công nghệ AAO 26

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 28

3.1 Đối tượng nghiên cứu 28

3.1.1 Nước thải 28

3.1.2 Công nghệ và thiết bị xử lý 28

3.1.3 Quy trình vận hành 30

3.2 Phương pháp thực hiện 35

3.2.1 Nuôi bùn và vận hành 35

3.2.2 Lấy mẫu phân tích 36

3.2.3 Phương pháp phân tích mẫu 37

3.3 Phương tiện thực hiện 37

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

4.1 Tính toán thiết kế hệ thống 38

4.1.1 Số liệu dùng trong thiết kế 38

4.1.2 Tính toán thiết kế các hạng mục công trình 38

4.1.3 Tính toán máy móc thiết bị 40

4.2 Vận hành và đánh giá hiệu quả xử lý của thiết bị AAO 5.0 42

4.2.1 Vận hành thử nghiệm 42

4.2.2 Đánh giá kết quả xử lý của thiết bị AAO 5.0 42

4.2.3 Tính toán điện tiêu thụ của hệ thống 49

4.3 Nhận xét và đánh giá tổng hợp 49

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

5.1 Kết luận 50

5.2 Kiến nghị 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHỤ LỤC 1 TÍNH TOÁN CHI TIẾT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ AAO 5.0 52 PHỤ LỤC 2 BẢN VẼ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ AAO 5.0 69

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Ước tính lượng nước thải bệnh viện 4

Bảng 2.1 Kết quả phân tích nước thải một số bênh viện Hà Nội 5

Bảng 2.3 Đánh giá ưu – nhược điểm của một số công nghệ xử lý nước thải y tế 15 Bảng 4.1 Các thông số chất lượng nước dùng để thiết kế 38

Bảng 4.6 Bảng tính toán và lựa chọn máy móc thiết bị 41

Bảng 4.7 Các thông số hàm lượng bùn trong suốt thời gian nuôi 42

Bảng 4.8 Hiệu suất xử lý COD của hệ thống 43

Bảng 4.9 Hiệu suất xử lý BOD5 của hệ thống 44

Bảng 4.10 Hiệu suất xứ lý TSS của hệ thống 45

Bảng 4.11 Hiệu quả xử lý Amonium của hệ thống 46

Bảng 4.12 Hiệu quả xử lý Amonium của hệ thống 47

Bảng 4.13 Hiệu quả xứ lý Photpho của hệ thống 47

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện theo công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt

11

Hình 2.2 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện bằng bùn hoạt tính trong bể hiếu khí12 Hình 2.3 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện bằng công nghệ AAO 13

Hình 3.1 Hố thu gom nước thải y tế bệnh viện Đa khoa Trà Ôn 28

Hình 3.2 Quy trình hoạt động của hệ thống 29

Hình 3.3 Hệ thống xử lý nước thải y tế công nghệ AAO 5.0 30

Hình 3.4 Hệ thống tủ điều khiển hệ thống xử lý nước thải AAO 5.0 31

Hình 3.5 Sơ đồ tủ điện điều khiển hệ thống AAO 5.0 33

Hình 3.6 Nuôi bùn trong ngăn Oxic 34

Hình 4.1 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD của hệ thống AAO 5.0 43

Hình 4.2 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý BOD5 của hệ thống AAO 5.0 44

Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý TSS của hệ thống AAO 5.0 45

Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý Amonium của hệ thống AAO 5.0 46

Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý Photpho của hệ thống AAO 5.0 48

Bảng 4.14 Hiệu quả xứ lý Coliform của hệ thống 49

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

DANH MỤC VIẾT TẮT

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

LỜI CẢM ƠN

 

Đầu tiên chúng tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Xuân Hoàng, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo vào giúp tôi khắc phục những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện Luận văn tốt nghiệp này

Xin gửi lời cảm ơn đến Công ty TNHH Kiểm định, Tư vấn và ĐTXD Nam MeKong, đơn

vị tài trợ toàn bộ kinh phí cho chúng tôi thực hiện tốt luận văn

Xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo Bệnh viện đa khoa Trà Ôn, đơn vị hỗ trợ chúng tôi lắp đặt

hệ thống xử lý nước thải y tế, giúp chúng tôi hoàn thành tốt luận văn

Xin cảm ơn anh Nguyễn Tuấn Anh nhân viên Công ty TNHH Kiểm định, Tư vấn và ĐTXD Nam MeKong, người đã nhiệt tình giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã ủng hộ và động viên tôi để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn!

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

TÓM TẮT

Với mong muốn xử lý nguồn nước thải y tế đặc biệt là nước thải y tế ở các cơ sở tuyến địa phương một trong những nơi chưa có hệ thống xử lý nước thải y tế, nhóm nghiên cứu đã thực hiện đề tài tính toán thiết kế và vận hành hệ thống xử lý nước thải y tế bằng công nghệ

hợp của nhiều quá trình xử lý sinh học nên hiệu quả xử lý rất cao, thiết kế dạng modul và được chế tạo bằng composite nên có độ bền cao, dễ dàng di chuyển lắp đặt cũng như có thể nâng cấp công suất khi cần thiết Nhóm nghiên cứu đã tiến hành tìm hiểu về công nghệ này, đưa ra phương án tính toán thiết kế, tiến hành chế tạo hệ thống (bằng composite), lắp đặt thiết bị cũng như cho hệ thống vận hành thực tế và đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống thông qua việc kiểm tra chất lượng nước thải sau quá trình xử lý

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung

Nước thải y tế là nước thải phát sinh từ các cơ sở y tế, bao gồm: các cơ sở khám bệnh, chữa bệnh; cơ sở y tế dự phòng; cơ sở nghiên cứu, đào tạo y, dược; cơ sở sản xuất thuốc Trong nước thải y tế, ngoài những ô nhiễm thông thường như chất hữu cơ, dầu mỡ động, thực vật, còn có những chất khoáng và chất hữu cơ đặc thù, các vi khuẩn gây bệnh, chế phẩm thuốc, chất khử trùng, các dung môi hóa học, dư lượng thuốc kháng sinh và có thể có các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong quá trình chuẩn đoán và điều trị bệnh

Do tính chất đặc thù của nước thải y tế như thế nên nếu không được thu gom, xử lý đảm bảo theo các quy chuẩn hiện hành trước khi xả thải ra môi trường có nguy cơ ô nhiễm, suy thoái các nguồn nước tiếp nhận, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường đất và có thể phát tán các dịch bệnh nguy hiểm cho cộng đồng

Hiện nay việc quản lý và xử lý nước thải y tế tại Việt Nam còn khá nhiều bất cập và chưa đáp ứng được các Quy định hiện hành về bảo vệ môi trường Với lưu lượng nước thải khá hạn chế chỉ vào khoảng 5 m3/ngày đêm, tuy nhiên hầu hết các cơ sở y tế địa phương đều chưa lựa chọn được loại hình công nghệ xử lý phù hợp với điều kiện thực tế vì nhiều lý do khác nhau mà chủ yếu là quỹ đất cho việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải y tế còn hạn chế, kinh phí đầu tư còn khá hạn hẹp trong khi nhu cầu đầu tư xây dựng, cải tạo các hệ thống xử lý nước thải đã cũ hoặc quá tải là rất lớn

Chính vì vậy mà việc tìm ra công nghệ xử lý nước thải y tế phù hợp là vô cùng cần thiết và

lý nước thải y tế hiện nay, trong đó AAO là công nghệ được nhóm chúng tôi quan tâm nhiều nhất bởi những ưu điểm hết sức vượt bật của nó so với các công nghệ khác hiện nay Công nghệ này là một trong những công nghệ xử lý sinh học tiên tiến có nguồn gốc từ Nhật Bản kết hợp các phương pháp xử lý sinh học với nhau nhằm tăng cường hiệu quả xử lý, giảm diện tích cho việc lắp đặt và dễ dàng di chuyển, nâng cấp công suất do thiết kế dạng hợp khối rất thích hợp cho việc xử lý các loại nước thải ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là nước thải sinh hoạt và nước thải y tế Và đây cũng là lý do chúng tôi chọn đề tài “Tính toán thiết

đêm” nhằm đưa công nghệ này vào trong thực tế, giúp các bệnh viện, đặt biệt là các tuyến

y tế cơ sở trong việc đưa ra phương án tối ưu trong việc xử lý nước thải y tế, giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải y tế gây ra

1.2 Mục tiêu đề tài

1.2.1 Mục tiêu chung

Tính toán thiết kế, chế tạo thiết bị và vận hành mô hình thực tế hệ thống xử lý nước thải y

chuẩn Việt Nam QCVN 28:2010/BTNMT (cột A)

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

 Lập quy trình vận hành cho toàn hệ thống

1.3 Nội dung nghiên cứu chính

 Tìm hiểu lý thuyết công nghệ AAO

 Tính toán thiết kế và xác định các thông số vận hành hệ thống xử lý nước thải y tế bằng

 Chế tạo hệ thống (hoàn toàn bằng composite), lắp ráp máy móc thiết bị và đường điện

kỹ thuật

 Vận hành thử nghiệm hệ thống (thời gian vận hành khoảng 30 ngày) và điều chỉnh các thông số vận hành thích hợp đảm bảo tính ổn định và hiệu suất xử lý của hệ thống

 Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống thông qua việc kiểm tra các thông số ô nhiễm

(Amonium và Nitrat), Photpho, TSS và Coliform (so sánh với QCVN 28:2010/BTNMT

Đề tài đưa ra bao gồm các công việc:

 Tính toán thiết kế, chế tạo và lắp đặt hệ thống xử lý nước thải y tế bằng công nghệ AAO

 Vận hành thực tế hệ thống

 Đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống bằng việc phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm đầu vào

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về nước thải y tế

2.1.1 Nguồn và chế độ hình thành nước thải y tế

Nước thải y tế là một dạng của nước thải sinh hoạt và chiếm một phần nhỏ trong tổng số lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư Tuy nhiên, nước thải bệnh viện cực kỳ nguy hiểm về phương diện vệ sinh dịch tễ, bởi vì ở các bệnh viện tập trung những người mắc bệnh là nguồn của nhiều loại bệnh với bệnh nguyên học đã biết hoặc đôi khi còn chưa biết

đối với khoa học hiện đại (Nguyễn Xuân Nguyên và Phạm Hồng Hải 2004)

Nước thải y tế ngoài ô nhiễm thông thường (ô nhiễm khoáng chất và ô nhiễm các chất hữu cơ) còn chứa những tác nhân gây bệnh – những vi trùng, động vật nguyên sinh gây bệnh, trứng giun, virut Chúng đặc biệt nhiều nếu ở bệnh viện có khoa truyền nhiễm (lây) Còn nguy hiểm hơn về phương diện dịch tễ là nước thải của những bệnh viện truyền nhiễm

chuyên khoa, các trại điều dưỡng bệnh lao và những cơ sở lây nhiễm khác (Nguyễn Xuân

Nguyên và Phạm Hồng Hải 2004)

Ô nhiễm trong điều kiện bệnh viện vào hệ thống thoát nước từ những thiết bị vệ sinh như

hố xí, nhà tắm, chậu rửa mặt, từ giặt giũ, rửa thực phẩm, bát dĩa, từ việc làm vệ sinh phòng… khi mà những đối tượng đó tiếp xúc với người bệnh, kể cả từ các phòng đặc biệt khác của bệnh viện

Quan sát lưu lượng nước thải y tế, người ta thấy nó dao động theo giờ trong ngày, theo ngày trong tuần từ một giá trị cực tiểu qua giá trị cực đại Trong tính toán người ta còn đưa

ra hệ số điều chỉnh tính không đều K cho quy mô bệnh viện (theo số giường, nhân viên phục vụ) (Nguyễn Xuân Nguyên và Phạm Hồng Hải 2004)

2.1.2 Lượng nước thải y tế phát sinh

Lượng nước cấp của các bệnh viện trong một ngày là cơ sở để tính toán hệ thống thu gom nước thải và lựa chọn công suất của hệ thống xử lý nước thải một cách chính xác nhất Tuy nhiên, lượng nước thải phát sinh cần được xử lý tại các bệnh viện thường được tính toán dựa trên số lượng bệnh nhân hoặc số giường bệnh (lượng nước thải tính trên bênh nhân trong ngày) Tổ chức y tế Thế giới (WHO) đã đưa ra một vài phương pháp ước tính lượng nước thải phát sinh như sau:

 Bệnh viện quy mô nhỏ và trung bình: 200 – 500 lít/người ngày

 Bệnh viện quy mô lớn: 400 – 700 lít/người.ngày

 Bệnh viện trường học: 500 – 900 lít/người.ngày (Hướng dẫn áp dụng công nghệ Xử lý

nước thải y tế Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015)

Tuy nhiên, lượng nước thải thực tế thu gom phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của hệ thống thu gom trong các cơ sở y tế Trên thực tế với hệ thống thu gom không hiệu quả,

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

lượng nước thải thực tế thu được thường thấp hơn đáng kể so với các giá trị được chỉ ra trong Bảng 2.1

Bảng 2.1 Ước tính lượng nước thải bệnh viện

STT Quy mô bệnh viện (số giường bệnh) Tiêu chuẩn nước cấp (l/giường.ngày) Lương nước thải m 3 /ngày

Trung tâm KTMT đô thị và KCN – Trường ĐHXD Hà Nội, 2002

Số lượng Bảng trên chỉ có tính chất tham khảo Khi thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại cơ

sở y tế cần có hoạt động khảo sát, đánh giá chi tiết lượng nước thải thực tế phát sinh Đồng thời tham khảo mức tiêu thụ nước của bệnh viện hàng tháng theo hóa đơn nước tiêu thụ Đối với các cơ sở y tế dự phòng hoặc các trạm y tế xã, tiêu chuẩn cấp nước thường thấp

y tế xã/phường Theo kinh nghiệm thực tế, thường người ta ước tính lượng nước thải bằng

80% của lượng nước cấp (Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh

viện 2015)

2.1.3 Đặc điểm nước thải y tế

a) Đặc điểm hóa lý nước thải y tế

Từ số liệu của các tác giả nước ngoài nghiên cứu thành phần nước thải bệnh viện cho thấy: theo dạng ô nhiễm và theo nồng độ thì nước thải bệnh viện không khác nhiều lắm, thậm chí còn giống nước thải sinh hoạt của khu dân cư

Tuy nhiên, ngoài những ô nhiễm thông thường, trong nước thải bệnh viện còn có thể có cả những chất bẩn khoáng và hữu cơ đặc thù: các chế phẩm thuốc, các chất khử trùng, các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong quá trình chuẩn đoán và điều trị bệnh Sự có mặt của các chất này cũng là một trong những nguyên nhân làm giảm hiệu quả xử lý của hệ thống

xử lý nước thải y tế

Việc xử dụng rộng rãi các chất tẩy rửa (chất hoạt động bề mặt) ở xưởng giặt của bệnh viện cũng tạo nguy cơ thực tế làm xấu đi mức độ hoạt động của công trình xử lý Theo các kết quả ngiên cứu thì hàm lượng chất tẩy rửa trong nước thải làm xấu đi khả năng tạo huyền phù trong bể lắng, đa số vi khuẩn tụ tập lại thành bọt Những chất tẩy rửa riêng biệt ảnh

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

hưởng đến quá trình làm sạch sinh học nước thải: chất tẩy rửa anion làm tăng lượng bùn hoạt tính, tẩy rửa cation lại làm giảm đi

Một trong những đặc trưng của nước thải bệnh viện nữa là tính không đều của nồng độ nước thải y tế trong vòng một ngày dao động ở các khoảng khá rộng Điều đó làm nảy sinh yêu cầu cao hơn đối với quá trình xử lý nước thải y tế khi thiết kế và xây dựng hệ thống xử

lý cục bộ (Nguyễn Xuân Nguyên và Phạm Hồng Hải 2004)

Bảng 2.1 Kết quả phân tích nước thải một số bênh viện Hà Nội

354

Bệnh viện Giao thông vận tải

Bệnh viện Lao Trung ương

Bệnh viện Phụ sản

QCVN 28:2010/ BTNMT

(Nguyễn Xuân Nguyên và Phạm Hồng Hải 2004)

b) Thành phần, thông số ô nhiễm chính trong nước thải y tế

Chất rắn trong nước thải y tế

Thành phần cơ bản trong nước thải y tế gồm có: tổng chất rắn (TS); tổng chất rắn lơ lửng

không lắng được Ngoài ra trong nước thải còn có các hạt keo (kích thước hạt từ

10  10 mm ) khó lắng

Theo báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học Bộ Xây dựng “Xây dựng TCVN: Trạm xử lý nước thải bệnh viện – các yêu cầu kỹ thuật để thiết kế và quản lý vận hành” Hà Nội, 2008, trong nước thải bệnh viện hoặc các cơ sở y tế khác, hàm lượng cặn lơ lửng dao động từ 75 mg/L đến 250 mg/L Hàm lượng các chất rắn lơ lửng trong nước thải phụ thuộc vào sự hoạt

động của các bể tự hoại trong cơ sở y tế (Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý

chất thải bệnh viện 2015)

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Các chỉ tiêu hữu cơ nước thải y tế gồm có: nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD)

đặc biệt là chất hữu cơ

Theo báo cáo khảo sát của Viện sức khỏe nghề nghiệp và môi trường tại nhiệm vụ “ Nghiên cứu đề xuất giải pháp xừ lý CTBV đạt tiêu chuẩn môi trường” Hà Nội, 2004,

 COD là chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải kể cả chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và khó phân hủy sinh học Đối với nước thải hàm lượng ô nhiễm hữu cơ được xác định gián tiếp thông qua chỉ số COD

Có thể phân loại mức ô nhiễm thông qua chỉ số COD như sau:

 COD < 400 mg/L mức độ ô nhiễm thấp

 400 mg/L < COD < 700 mg/L mức độ ô nhiễm trung bình

 700 mg/ l <COD < 1500 mg/L mức độ ô nhiễm cao

 COD > 1500 mg/L mức độ ô nhiễm rất cao

Trong nước thải bệnh viện tại Việt Nam, giá trị COD thường có giá trị 150 mg/L đến 250

mg/L (Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015)

Các chất dinh dưỡng trong nước thải y tế

Trong nước thải y tế cũng chứa các nguyên tố dinh dưỡng gồm Nitơ và Photpho Các nguyên tố dinh dưỡng này cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật và thực vật Nước thải

thải phát sinh từ các phòng khám và Trung tâm y tế quận/huyện (300 – 350 lit/giường.ngày) nhưng chỉ số tổng Nitơ cao khoảng từ 50 – 90 mg/L Các giá trị này có tính chất tham khảo, khi thiết kế hệ thống xử lý cần phải khảo sát và đánh giá chính xác nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải ở các thời điểm khác nhau Trong nước Nitơ tồn tại dưới dạng Nitơ hữu

cơ, Nitơ amon, Nitơ nitrit và Nitơ nitrat Nitơ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa và độc hại với nguồn nước sử dụng ăn uống Photpho có trong nước thường tổn tại dạng

4 , 4 , 2 4, 3 4

PO HPO H PO H PO   hay polyphotphat Na PO3 3 6  và photphat

hữu cơ Photphat là nguyên nhân chính gây ra sự bùng nổ ở một số nguồn nước mặt, gây

ra hiện tượng tái nhiễm bẩn và nước có màu, mùi khó chịu

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Các chất thải trong bệnh viện (chất thải và rác thải) khi xả ra môi trường không qua xử lý

có nguy cơ làm tăng lượng Nitơ và Photpho trong các sông hồ Trong hệ thống thoát nước

sông, hồ bị nhiễm bẩn bởi các chất thải Trong điều kiện có oxy, Nitơ amon trong nước sẽ

bị các vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter chuyển hóa thành Nitơrit và Nitơrat

Hàm lượng Nitơrat cao sẽ cản trở khả năng sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt, ăn uống

(Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015)

Các chất khử trùng và một số chất độc hại khác

Do đặc thù hoạt động của các cơ sở y tế, đặc biệt là các bệnh viện, các hóa chất khử trùng

đã được sử dụng khá nhiều, các chất này chủ yếu là hợp chất của clo (cloramin B, clorua vôi,…) sẽ đi vào nguồn nước thải và làm giảm hiệu quả xử lý của các công trình xử lý nước thải sử dụng biện pháp sinh học

Ngoài ra một số kim loại nặng như Pb, Hg, Cd hay các hợp chất AOX phát sinh trong chụp

X – quang cũng như tại các phòng xét nghiệm của bệnh viện trong quá trình thu gom, phân loại không triệt để sẽ đi vào hệ thống nước thải có nguy cơ ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận

(Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015)

Các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải y tế

Điểm đặc thù của thành phần nước thải bệnh viện làm cho nó khác với nước thải sinh hoạt khu dân cư là sự lan truyền rất mạnh của các vi khuẩn gây bệnh Về phương diện này đặc biệt nguy hiểm là những bệnh viện chuyên các bệnh truyền nhiễm và bệnh viện lao, cũng như là những khoa lây của các bệnh viện sooma (somaticus – thuộc thân thể)

Theo số liệu của nhiều nhà nghiên cứu, những bệnh viện như thế là một trong những nhân

tố cơ bản có khả năng lan truyền vào nước thải nơi đông dân những tác nhân truyền nhiễm qua đường tiêu hóa và làm ô nhiễm môi trường Trong khu dân cư còn có những nhân tố khác có khả năng truyền vào nước thải và môi trường các vi sinh vật gây bệnh Đó là những

vi sinh vật mang vi trùng hay sinh vật mang bệnh tức là người hay động vật không thể hiện

bệnh tật ở dạng rõ rệt (Nguyễn Xuân Nguyên và Phạm Hồng Hải 2004)

Nước thải y tế có thể chứa các vi sinh gây bệnh như: Samonella typhi gây bệnh thương hàn, Samonella paratyphi gây bệnh phó thương hàn, Shigella sp gây bệnh lỵ, Vibrio

cholera gây bệnh tả,…

Ngoài ra trong nước thải y tế còn chứa các vi sinh gây nhiễm bẩn nguồn nước từ phân như sau:

 Coliform và Fecal Coliform: Coliform là vi khuẩn Hình que gram âm lên men lactose

vật (tự nhiên), đặc biệt trong môi trường khí hậu nóng Nhóm vi khuẩn Coliform chủ yếu bao gồm các loại như: Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebseilla và cả

Fecal Coliforms (trong đó E coli là loải thường xác định nguồn nước ô nhiễm bởi

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

phân) Trong quá trình xác định số lượng Fecal Coliform cần lưu ý kết quả có thể bị sai

 Fecal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong đường ruột của động vật như Streptococcus bovis và S.equinus Một số loài có phân bố rộng hơn cả trong đường ruột của người và động vật như S.faecalis và S.faecium hoặc có 2 biotype

Có loại biotype có khả năng xuất hiện cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm Việc

đánh giá số lượng Fecal Streptococci trong nước thải được tiến hành thường xuyên Tuy nhiên, nó có các giới hạn như có thể lẫn lộn với các biotype sống tự nhiên Fecal

streptococci rất dễ chết đối với sự thay đổi của nhiệt độ Các thử nghiệm về sau vẫn

khuyến khích sử dụng chỉ tiêu này, nhất là trong việc so sánh với khả năng sống sót của

Salmonella

 Clostridium perfringens: Đây là loại vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử trong môi

trường yếm khí Do đó, nó được sử dụng để chỉ thị các ô nhiễm theo chu kỳ hoặc các ô nhiễm đã xảy ra trước thời điểm khảo sát do khả năng sống sót lâu của các bào tử Đối với các cơ sở tái sử dụng nước thải, chỉ tiêu này là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá do các bào tử của nó có khả năng sống sót tương đương với một số loại virus và trứng ký

sinh trùng (Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015)

c) Nguồn và tính chất nước thải y tế

Nguồn và tính chất nước thải tại các cơ sở khám chữa bệnh

Nước thải từ các cơ sở khám chữa bệnh phát sinh chủ yếu từ các khoa ngoại lâm sàng; các khoa cận lâm sàng; khu vực văn phòng nhà bếp,… Tuy nhiên lượng phát thải tại các khu vực là khác nhau Thông thường lượng nước thải phát sinh lớn nhất tại khu vực đều trị nội trú bao gồm nước thải tắm giặt, vệ sinh, tiếp đến là khu vực phòng khám, phòng thí nghiệm, phòng mổ và khu vực văn phòng

Theo báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học Bộ Xây dựng “ Xây dựng TCVN: trạm xử lý nước thải bệnh viện – Các yêu cầu kỹ thuật đề thiết kế và quản lý vận hành” Hà Nội, 2008

đã chỉ hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bệnh viện từ 75 đến 250 mg/L Đồng thời theo số liệu tại báo cáo khảo sát của Viện Sức khỏe nghề nghiệp và môi trường tại nhiệm vụ

“Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý CTBV đạt tiêu chuẩn môi trường” Hà Nội, 2004 chỉ

 Khu vực nha khoa là nơi phát sinh thủy ngân vào nước thải cao trong khi hỗn hợp hống thủy ngân được sử dụng trong hàn răng không được tách loại bằng thiết bị tách đặc phía dưới bồn rửa Khoa chống nhiễm khuẫn là nơi sử dụng lượng chất khử trùng nhiều nhất

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Trong khi đó chất khử trùng dạng Aldehyde được sử dụng phổ biến làm tăng mức ô nhiễm trong nước thải Khu vực giặt là nơi làm cho nước thải có pH tăng cao, làm tăng hàm lượng Photphat và đặc biệt là các hợp chất chứa clo có nguồn gốc từ các chất khử trùng được sử dụng

Ngoài các thông số ô nhiễm trên nước thải từ các cơ sở khám chữa bệnh còn chứa nhiều rác trong quá trình hoạt động của các khoa, phòng, sinh hoạt của bệnh nhân và người nhà

bệnh nhân (Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015)

Nguồn và tính chất nước thải y tế xã, phường, thị trấn

Trạm y tế xã, phường, thị trấn (sau đây gọi là Trạm y tế xã) và các phòng khám tư nhân thường không có bệnh nhân điều trị nội trú Lượng người đến trạm y tế xã không nhiều trừ thời gian tiêm chủng Nước thải phát sinh đối với loại hình y tế thuộc nhóm này chủ yếu là nước thải sinh hoạt và một lượng nhỏ phát sinh trong quá trình làm thủ thuật y tế đơn giản

trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015)

Như vậy, nước thải bệnh viện khác nước thải sinh hoạt bởi những điểm sau:

 Lượng chất bẩn gây ô nhiễm tính trên 1 giường bệnh lớn hơn 2 – 3 lần lượng chất bẩn gây ô nhiễm tính trên đầu 1 người Ở cùng 1 tiêu chuẩn sử dụng nước thì nước thải y tế đặc hơn, đồng nghĩa với nồng độ chất bẩn cao hơn nhiều

 Sự hình thành nước thải bệnh viện trong vòng 1 ngày và ở những ngày riêng biệt của

 Thành phần của nước thải bệnh viện dao động trong ngày do chế độ làm việc của bệnh viện không đều

 Trong nước thải bệnh viện ngoài những chất bẩn thông thường như trong nước thải sinh hoạt còn chứa các khoáng hữu cơ và khoáng đặc biệt (thuốc men, chất tẩy rửa,…)

 Trong nước thải bệnh viện có 1 lượng lớn vi khuẩn gây bệnh

Từ đó chúng ta có thể thấy được rằng việc xử lý nước thải y tế là vấn đề vô cùng khó khăn

cần phải có những giải pháp xử lý hiệu quả và quy trình xử lý thích hợp (Nguyễn Xuân

Nguyên và Phạm Hồng Hải 2004)

2.1.4 Thực trạng xử lý nước thải bệnh viện ở Việt Nam

Theo Phó giáo sư Nguyễn Huy Nga, Cục trưởng Cục quản lý môi trường (Bộ Y tế) cho biết theo thống kê báo cáo của các địa phương, về xử lý nước thải y tế hiện có khoảng 54% các bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải, 46% còn lại là không có hệ thống xử lý nước thải y tế

Với số liệu thống kê chi tiết như Cục Quản lý môi trường cho hay thì trong số các bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải y tế thì bệnh viện tuyến Trung ương chiếm 73%, tuyến

tỉnh chiếm 60% và tuyến huyện chiếm 45%

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Theo thông tin của Chi cục Bảo vệ môi trường (Sở Tài nguyên và Môi trường TP Hồ Chí Minh), quá trình kiểm tra công tác bảo vệ môi trường trong năm 2013 và 2014 đã phát hiện nhiều bệnh viện có nguồn nước thải vượt quy chuẩn, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đối tượng vi phạm tương đối đa dạng gồm: bệnh viện công lập, tư nhân, bệnh viện nằm ở khu vực ngoại thành và cả ở trung tâm; với nhiều mức độ vi phạm khác nhau so với Quy chuẩn Việt Nam (QCVN 28:2010/BTNMT) Trong đó, nặng nhất là bệnh viện Tai Mũi Họng (Quận 3) gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Không vận hành hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT), nước thải của bệnh viện này có chỉ số COD vượt 47,8 lần; BOD vượt 53,8 lần

Ngoài ra, trên địa bàn TP Hồ Chí Minh còn có một số bệnh viện công lập trực thuộc các

bộ, ngành trung ương có tỷ lệ quản lý và vận hành xử lý nước thải y tế chưa đạt quy chuẩn môi trường

Điều đáng nói, trong số các bệnh viện vi phạm có bệnh viện đã được cơ quan chức năng cấp quyết định phê duyệt đề án Bảo vệ môi trường như bệnh viện Đức Khang Hay như bệnh viện Truyền máu Huyết học đã có bản cam kết bảo vệ môi trường với UBND Quận

5 từ năm 2008 Và hầu hết các bệnh viện này đều đã có HTXLNT

Lý do khiến hệ thống xử lý nước thải y tế đang thiếu và yếu là do công tác quản lý bảo vệ môi trường trong các cơ sở y tế hiện nay vẫn còn nhiều khó khăn, bất cặp Kinh phí đầu tư cho việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải y tế còn khá hạn hẹp trong khi nhu cầu đầu tư xây dựng, cải tạo các hệ thống xử lý nước thải đã cũ hoặc quá tải là rất lớn

Mặc dù công tác xử lý nước thải y tế gặp nhiều khó khăn Tuy nhiên với sự nguy hại của nguồn nước thải này đối với con người cũng như môi trường sống thì các bệnh viện cần phải nỗ lực, quyết liệt hơn trong việc đề xuất, đưa ra các giải pháp cụ thể và có hiệu quả trong công tác xử lý nước thải y tế và bảo vệ môi trường

2.2 Một số công nghệ xử lý nước thải y tế đang áp dụng tại Việt Nam

2.2.1 Xử lý nước thải y tế theo công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt (Biophil)

Nguyên lý xử lý nước thải của hệ thống được trình bày trong Hình 2.1

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Hình 2.1 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện theo công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt

Nước thải y tế được thu gom từ hệ thống cống thoát nước, qua song chắn rác thô nhằm cản những vật lớn như: quần áo, bơm tiêm, chai lọ, gạc, có khả năng làm tắt nghẽn đường ống và hỏng bơm Nước thải từ ngăn thu gom được bơm tới bể điều hòa và xử lý sơ bộ, nhằm điều hòa chất bẩn và lưu lượng nước thải đồng thời tại đây thực hiện xử lý sơ bộ, các

vi sinh có sẵn trong nước thải oxy hóa một phần chất hữu cơ thành chất ổn định bông cặn

dễ lắng, đồng thời khử một phần COD, BOD

Tiếp đó nước thải được chảy tràn hoặc bơm tới bể sinh học nhỏ giọt tùy thuộc cách bố trí

hệ thống ngầm hay nổi Tại đây dựa vào khả năng của vi sinh sử dụng chất hữu cơ có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng để sống và biến đổi chất, giải phóng các chất vô cơ vô hại Trong cột lọc sinh học nước thải được tưới đều xuống lớp vật liệu lọc là đá cục, cuội

có kích thước nhỏ hơn 30 mm, với chiều cao vật liệu lọc từ 1,5 – 2 m Các hạt vật liệu lọc

sẽ được bao bọc một lớp màng vi sinh

Nước thải ra khỏi bể sinh học được bơm lên bể thứ cấp, phần bùn lắng xuống đáy được đưa đến bể nén bùn, phần nước trong dẫn đến bể khử trùng để tiêu diệt vi sinh gây bệnh

Nước thải sau xử lý thải ra hệ thống cống thành phố hoặc ao hồ ( Cục quản lý môi trường

y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015 )

2.2.2 Xử lý nước thải y tế bằng bùn hoạt tính trong bể hiếu khí (Aerotank)

Nguyên lý xử lý nước thải của hệ thống được trình bày trong Hình 2.2

Bể sinh học nhỏ giọt

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Hình 2.2 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện bằng bùn hoạt tính trong bể hiếu khí

Nước thải từ các bể phốt, khu vệ sinh ở các khoa, phòng, buồng bệnh được thu gom qua

hệ thống cống thu đến bể điều hòa có lắp thiết bị song chắn rác nhằm loại bỏ các vật có kích thước lớn như bơm tiêm, mảnh thủy tinh vỡ, bông gạc, đồ vải,… để đảm bảo cho các máy móc, thiết bị và công trình phía sau hoạt động có hiệu quả

Bể điều hòa làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải Tại đây nước thải được khuấy trộn và làm thoáng sơ bộ nhờ hệ thống sục khí, sau đó bơm lên bể lắng đợt sơ cấp Các bông cặn bẩn, chất rắn có khả năng lắng sẽ lắng xuống đáy và đưa đến bể thu bùn

Phần nước trên đi đến bể hiếu khí, tại bể này hàm lượng bùn hoạt tính được duy trì lơ lửng

để oxy hóa các chất bẩn, hợp chất hữu cơ thành những chất ổn định tạo bông cặn dễ lắng Một môi trường hiếu khí trong bể đạt được nhờ sử dụng hệ thống sục khí nhằm duy trì hỗn hợp lỏng trong thiết bị ở chế độ khuấy trộn hoàn toàn với không khí Sau một thời gian nhất định hỗn hợp sinh khối được đưa sang lắng thứ cấp

Tại lắng thứ cấp, bùn lắng xuống tách khỏi nước đã xử lý và một phần bùn lắng tuần hoàn trở về bể hiếu khí để duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể Phần nước sạch sau lắng tại lắng thứ cấp qua bể khử trùng với dung dịch clo được định lượng bơm vào, hoặc qua bể sục ozon Nước thải sau xử lý được xả thải ra môi trường

Phần bùn lắng từ bể lắng sơ cấp và thứ cấp được xả định kỳ nhờ áp lực thủy tỉnh, bùn được tháo xuống bể nén bùn Tại bể nén bùn, bùn giảm thể tích và tự phân hủy, diệt trừ các vi sinh gây bệnh Bùn đã được nén giảm thể tích được chuyển tới bể chứa bùn và định kỳ đem

đi chôn lắp (Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015)

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

2.2.3 Xử lý nước thải y tế bằng công nghệ AAO

Thời gian gần đây khi đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải y tế người ta thường chú

ý và lựa chọn một mô hình xử lý nước thải được chế tạo hợp khối theo công nghệ AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxy)

Hình 2.3 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện bằng công nghệ AAO

Nước thải từ các hệ thống thu gom chung của nước thải bệnh viện được dẫn vào bể điều hòa có đặt song chắn rác inox kích thước khe hở 5 – 10 mm để tách rác và các vật thể lớn

có trong nước thải Thời gian lưu nước trong bể điều hòa trung bình từ 3 đến 4 giờ Nước thải sau đó được xử lý ở các công đoạn sau:

 Ngăn yếm khí dòng ngược với vi sinh lơ lủng được kết hợp với khối đệm giá thể bằng PVC chuyên dụng tạo nên màn vi sinh yếm khí, làm tăng mật độ vi sinh lên đến khoảng 20.000 vi sinh/m3 nước thải, đảm bảo hiệu quả xử lý theo COD và tổng P lên đến 75 – 80%

 Trong ngăn thiếu khí diễn ra quá trình khử Nitrat một phần hỗn hợp bùn và nước thải chứa Nitrat được bơm ngược từ ngăn thiếu khí về Trong ngăn này chủ yếu diễn ra quá trình hô hấp thiếu khí và kết quả cuối cùng là giải phóng N2 bay lên và một phần COD được xử lý

 Trong quá trình hiếu khí không khí được cấp bởi máy thổi khí, tạo điều kiện diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa hiếu khí các chất hữu cơ và quá trình Nitrat hóa diễn ra Kết quả

là BOD trong nước thải giảm rõ rệt và Amoni chuyển thành Nitrat

Như vậy trong ba ngăn AAO sẽ xử lý được các chất ô nhiễm chủ yếu là hữu cơ (theo BOD

và COD), tổng Nitơ và Photpho

Bể nén bùn

Bể lắng 2 Khử trùng

Hố bơm nước thải

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Sau qua các bậc xử lý nói trên, hỗn hợp nước thải và bùn được qua bể lắng thứ cấp để tách phần lớn lượng bùn hoạt tính nhằm hồi lưu về ngăn Anaerobic và một phần về Oxic Phần bùn dư được đưa về bể chứa bùn (Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015).

Nước thải sau ngăn bể lắng thứ cấp được đưa vào ngăn khử trùng Nước thải được khử trùng bằng hai cách:

 Khử trùng bằng bộ màng siêu lọc MBR (Membrane Biological Reactor) với kích thước

lỗ 0,3 – 0,5 m Bằng màng MBR có thể loại bỏ 98% vi khuẩn có trong nước thải Hầu

hết vi khuẩn E.coli được giữ trên màng lọc Ngoài chức năng khử trùng, trên bề mặt

MBR còn tập trung bùn hoạt tính có mật độ cao tiếp tục xử lý triệt để nước thải Màng MBR rửa ngược bằng thủy lực theo chương trình tự động sẵn

 Khử trùng bằng NaOCl hoặc Ca OCl 2 dạng viên rắn Nước thải sau xử lý đi qua với vận tốc nhất định sẽ làm hòa tan chất khử trùng vào trong nước Phương pháp này giảm đáng kể chi phí chuẩn bị và định lượng hóa chất khử trùng theo phương pháp truyền thống

 Khử trùng Cloramin B C H SO NClNa H O6 5 2 3 2  đang được sử dụng ở một số tuyến cơ

sở y tế sử dụng dễ khử trùng nước thải

(Cục quản lý môi trường y tế, dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện 2015)

2.2.4 Đánh giá ưu – nhược điểm của một số công nghệ xử lý nước thải y tế

Trong 3 mô hình xử lý nước thải y tế như chúng tôi đã giới thiệu, mỗi mô hình đều có một

số ưu và nhược điểm nhất định Một số mô hình công nghệ phù hợp phải được tính toán, lựa chọn sao cho phù hợp nhất với điều kiện thực tế của cơ sở y tế đang hoạt động, có tính tới cho sự phát triển tương lai

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Bảng 2.3 Đánh giá ưu – nhược điểm của một số công nghệ xử lý nước thải y tế

độ ô nhiễm vừa phải

 Kết cấu và lắp đặt đon giản, thuận tiện và chi phí đầu tư không cao

 Có thể không cần cung cấp khí cưỡng bức

 Vận hành và bảo dưỡng đơn giản, chi phí vận hành không cao do tiêu thụ ít điện năng, không đòi hỏi nhân viên vận hành có trình độ cao

 Không gây tiếng ồn

 Chi phí đầu tư cho hệ thống khoảng từ 15 – 18 triệu đồng/m3 nước thải

 Không phù hợp với loại nước thải có mức độ ô nhiễm hữu cơ và Nitơ cao

 Cần có bể điều hòa ổn định nước thải và cần có bể lắng thứ cấp hở và cồng kềnh

 Không vận hành được nếu mất điện

 Cần có trạm bơm nước thải sau lắng 1

 Có thể gây mùi nếu vận hành không đúng

 Kết hợp thiết bị đơn giản nên chi phí đầu tư thấp

 Thiết bị hoạt động tự động không tốn nhiều nhân công vận hành

 Dễ xảy ra hiện tượng bùn khó lắng làm giảm hiệu quả

xử lý nước thải Để khắc phục tình trạng này đòi hỏi nhân viên vận hành cần có kiến thức và trình độ tốt

 Tiêu hao nhiều điện năng để cung cấp không khí cưỡng bức, chi phí vận hành cao, không thể vận hành nếu mất điện

 Có thể phát tán tiếng ồn, mùi hôi và vi sinh gây bệnh ra môi trường nếu không vận hành đúng cách

 Cần có thời gian khá lâu để

hệ thống bùn hoạt tính hoạt động trở lại bình thường sau

sự cố

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

 Tiêu thụ điện năng ít nên ch phí vận hành thấp (khoảng

400 – 500 đồng/m3 nước thải)

 Chiếm ít diện tích, có thể lắp đặt chìm hay nổi, di chuyển

Đối với hệ thống công nghệ sử dụng màng lọc, chi phí đầu tư ban đầu cao (30 – 50 triệu đồng/m3 nước thải)

 Phải bảo dưỡng màng lọc hàng năm, dòi hỏi nhân viên vận hành có trình độ, phải thay thế màng lọc sau thời gian hoạt động

 Chi phí đầu tư cao, chi phí bảo dưỡng màng lọc, thay thế thiết bị phụ thuộc vào nhà cung cấp nước ngoài, đây là rào cảng chính đối với các cơ sở y tế quy khi áp dụng mô hình này

Đối với hệ thống không sử dụng màng lọc cho khử trùng mà khử trùng bằng hóa chất: chi phí đầu

tư ban đầu ở mức trung bình (15 – 25 triệu đồng/m3 nước thải

2.2 Lý thuyết về công nghệ AAO

2.2.1 Khái niệm chung

AAO là một biến hình công nghệ của sơ đồ AO bao gồm các công đoạn xử lý yếm khí (Anaerobic), thiếu khí (Anoxic) và hiếu khí (Oxic), trong đó giai đoạn xử lý yếm khí dành cho quá trình xử lý Photpho với thời gian lưu thủy lực khoảng một giờ Ngăn xử lý thiếu khí được bổ xung nitrat, nitrit từ bể hiếu khí (quay vòng), bùn từ bể lắng thứ cấp được hồi lưu về bể yếm khí (Hình 2.1) Sơ đồ AAO có khả năng xử lý đồng thời hợp chất Nitơ và

Photpho (Lê Văn Cát, 2007)

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Hình 2.1 Quy trình công nghệ AAO

Quy trình xử lý của hệ thống được mô tả chi tiết ở Hình 2.1

Hệ thống này thực hiện quá trình loại bỏ chất hữu cơ, Nitrat hóa, khử Amoni và đồng thời loại bỏ Photpho Nước thải từ bể lắng được tuần hoàn về bề yếm khí, nhằm duy trì mật độ

vi sinh có trong hệ thống, đảm bảo hiệu suất xử lý của hệ thống luôn ổn định Một lượng bùn từ ngăn hiếu khí cũng được tuần hoàn về ngăn thiếu khí nhằm tăng cường hiệu quả loại bỏ Nitơ Trong hệ thống này vi khuẩn khử Nitrat đóng vai trò xử lý Nitơ, và vi sinh tích lũy Photpho (PAO) đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý Photpho có trong nước thải Cả hai loài vi sinh này đòi hỏi nguồn hữu cơ (COD, BOD) để có thể sinh trưởng phát triển và thực hiện nhiệm vụ loại bỏ các thành phần ô nhiễm bằng các phản ứng độc lập Giá trị COD là một yếu tố quan trọng cần thiết để loại bỏ đồng thời Nitơ và Photpho có trong nước thải, đặc biệt là dưới điều kiện C/N hoặc C/P dòng vào không thích hợp Trong công nghệ AAO thì quá trình loại bỏ chất hữu cơ và chất dinh dưỡng được thực hiện trong ba ngăn yếm khí, thiếu khí và hiếu khí

2.2.2 Một số vấn đề chung của quá trình sinh học

Hệ thống xử lý sinh học dựa trên hoạt động phân hủy chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học của các nhóm vi sinh Sự phân hủy sinh học này được tiến hành dưới điều kiện có oxy Ví

dụ như oxy hóa 2 mg Cacbon thì phải cần 2,67 mg oxy Các nguyên tố Hydro, lưu huỳnh

và Nitơ trong chất hữu cơ – các nguyên tố chính chứa trong nước thải, đòi hỏi một lượng oxy bổ sung cho quá trình oxy hóa chúng

, , , C H N O O   CO  H O  NH NO    Dựa trên phương thức phát triển vi khuẩn được chia thành:

 Các vi khuẩn dị dưỡng (Heterotrophic): sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn năng lượng

và nguồn Cacbon đề thực hiện các phản ứng sinh tổng hợp Trong loại này có các vi khuẩn hiếu khí (Aerobic) có thể oxy hóa hòa tan khi phân hủy chất hữu cơ; vi khuẩn kỵ

1 Nước thải vào

Tuần hoàn bùn Bùn thải

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

khí (Anaerobic) có nhu cầu oxy hóa chất hữu cơ mà không cần oxy tự do vì chúng có

thể sử dụng oxy liên kết trong Nitrat và Sunphat

 Các vi khuẩn tự dưỡng (Autotrophic) có khả năng oxy hóa chất vô cơ để thu năng lượng

và sử dụng CO2 làm nguồn Cacbon cho quá trình sinh tổng hợp Ví dụ: các loại vi

khuẩn Nitrat hóa, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn sắt,…

 Quá trình Nitrat hóa (Nitrification)

a) Quá trình oxy hóa sinh học

Oxy hóa sinh học là quá trình chuyển hoa các nguyên tố từ dạng hữu cơ sang dạng vô cơ

có trạng thái oxy hóa cao nhất dưới tác dụng của vi khuẩn Vì vậy, quá trình này còn gọi

là sự khoáng hóa

Cacbon hữu cơ  O2 vk CO2

Hydro hữu cơ  O2 vk H O2

Nitơ hữu cơ  O2 vk NO3

 O vk SO

Photpho hữu cơ  O2 vk PO43

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Vi khuẩn oxy hóa chất thải nhằm tự cung cấp đủ năng lượng để có thể tổng hợp các phân

tử phức tạp như Protein và những chất khác cần thiết cho việc tạo tế bào mới (Lương Đức

Phẩm 2004)

b) Đặc điểm của quá trình oxy hóa sinh học

Phương pháp này dựa vào khả năng sống của sinh vật

Chúng sử dụng chất hữu cơ có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như: Cacbon, Nitơ, Photpho, Kali,…

Trong quá trình dinh dưỡng các vi sinh vật sẽ nhận các chất để xây dựng tế bào và sinh năng lượng nên sinh khối của nó tăng lên Quá trình diễn ra 2 giai đoạn:

1 Giai đoạn hấp thu chất phân tán nhỏ, keo và hòa tan (dạng hữu cơ và vô cơ) lên bề mặt

hiện giai đoạn khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận (Lương Đức Phẩm 2004)

2.2.3 Các quá trình xảy ra trong cụm xử lý AAO

Công nghệ AAO thực hiện cùng lúc 3 quá trình sinh học: hiếu khí (Aerobic), thiếu khí (Anoxic) và yếm khí (Anearobic)

Nguyên tắc của các phương pháp xử lý:

a) Quá trình xử lý hiếu khí

Quá trình xử lý hiếu khí dùng để loại bỏ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học ra khỏi nguồn nước Các phản ứng xảy ra trong quá trình này là do các vi sinh hiếu khí hoạt động cần có oxy của không khí để phân hủy chất hữu cơ nhiễm bẩn vào trong nước

Theo Eckenfelder W.W và Conon D.J (1961) (Lương Đức Phẩm Công nghệ xử lý nước

thải bằng biện pháp sinh học Nxb Giáo dục 2004) thì quá trình phân hủy hiếu khí nước

thải gồm 3 giai đoạn biểu thị bằng phản ứng:

 Oxy hóa chất hữu cơ:

Đây là phương trình sơ giản tóm tắt quá trình sinh tổng hợp tạo thành tế bào sinh vật

 Tự oxy hóa chất liệu tế bào

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

năng luong

x y z

C H O  O  CO  H O  NH  H

tùy thuộc dạng chất hữu cơ chứa Cacbon bị oxy hóa Đối với các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ và lưu huỳnh cũng có thể được theo các kiểu phương trình trên

Trong quá trình xử lý hiếu khí, amoni cũng được loại bỏ bằng oxy hóa nhờ vi sinh tự dưỡng (quá trình khử Amoni)

Trong quá trình hiếu khí nước thải giàu hợp chất Nitơ, hai quá trình oxy hóa xảy ra đồng thời: oxy hóa chất hữu cơ tạo ra sản phẩm là nước và carbon dioxit, oxy hóa amoni (Hình thành từ quá trình thủy phân các hợp chất hữu cơ có chứa Nitơ với tốc độ khá nhanh) thành các sản phẩm là nitrit (do chủng vi sinh Nitrosomonas) và tiếp theo thành nitrat (do chủng

vi sinh Nitrobacter) Oxy hóa chất hữu cơ do chủng vi sinh dị dưỡng có tốc độ cao do mức

độ phát triển sinh khối của chúng rất lớn quá trình oxy hóa chất hữu cơ xảy ra thuận lợi do mức độ tiêu thụ oxy thấp (khoảng 1,2kg oxy/ 1kg BOD) và năng lượng sinh ra để duy trì hoạt động của vi sinh cao Chủng vi sinh tự dưỡng (lượng carbon để xây dựng tế bào lấy

(chỉ khoảng 25%), có chức năng oxy hóa amoni thành nitrit và nitrat, cần một lượng oxy gấp khoảng 4 lần so với loại dị dưỡng để oxy hóa cùng một khối lượng amoni so với hợp chất hữu cơ

Các vi sinh vật muốn phân hủy được các chất hữu cơ chúng phải có khả năng sinh tổng hợp các enzim tương ứng thí dụ: phân hủy các protein, vi sinh vật phải sinh ra enzim proteaza, phân hủy tinh bột là các enzim amilaza,…Sản phẩm phân hủy là các đường đơn, các axit amin, các axit béo, các axit hữu cơ,… và năng lượng

Theo Lương Đức Phẩm, 2004 thì các tác nhân ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình xử lý hiếu

 Hầu hết các vi khuẩn tham gia vào quá trình làm sạch là các thể hoại sinh, hiếu khí và

ưa ấm, đặc biệt là các phản ứng hóa sinh xảy ra ở các vi khuẩn là các phản ứng do enzim xúc tác Vì vậy, nhiệt độ xử lý nước thải ảnh hưởng rất lớn đến đời sống vi sinh vật và động học các phản ứng enzim Nhiệt độ thích hợp cho các quá trình xử lý nước thải là

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

 Oxi hòa tan để cung cấp cho các quá trình sống của vi sinh vật trong nước, ngoài lượng hòa tan tự nhiên còn cần phải bổ sung trong các công trình xử lý nước thải Có như vậy mới đảm bảo cho quá trình xử lý đạt kết quả

Ngoài các yếu tố trên ta cũng cần lưu ý đến một số yếu tố khác như việc khống chế nồng

độ muối vô cơ, đặc biệt là muối kim loại nặng trong nước thải, các chất độc, các chất gây

ức chế cho quá trình tăng trưởng của vi sinh vật

b) Quá trình xử lý thiếu khí

Trong điều kiện thiếu oxy hòa tan sẽ xảy ra quá trình khử Nitrat Nitrat là sản phẩm cuối cùng của quá trình oxy hóa Amoni chưa được xem là bền vững và còn gây độc cho môi trường nên cần được tiếp tục chuyển hóa về khí Nitơ, tức là thực hiện quá trình khử hóa học, chuyển hóa trị từ  5 NO 3 về hóa trị không  N2

Vi sinh thực hiện quá trình trên có tên chung là Denitrifier bao gồm ít nhất 14 loại vi sinh,

ví dụ: Bacillus, Pseudomonas, Methanomonas, Thiobacillus,… Phần lớn vi sinh thuộc loại tùy nghi với nghĩa là chúng sử dụng oxy hoặc Nitrat, Nitrit là chất oxy hóa (nhận điện tử trong các phản ứng sinh hóa) để sản xuất năng lượng Sự khác biệt giữa quá trình hiếu khí

và thiếu khí là loại enzim tham gia vào giai đoạn vận chuyển điện tử cho hợp chất Nitơ ở bước cuối cùng trong chuỗi phản ứng (reductase enzyme)

Để khử Nitrat, vi sinh cần có chất khử (Nitrat là chất oxy hóa), chất khử có thể là chất hữu

2, , S

H Fe  Quá trình khử Nitrat khử Nitrat xảy ra theo bốn bậc liên tiếp nhau với mức độ giảm hóa trị của nguyên tố Nitơ từ +5 về +3, +2, +1 và 0:

từ Nitrat sẽ xảy ra Theo nguyên tắc trên quá trình thiếu khí được sử dụng để loại bỏ Nitơ

ra khỏi nước thải

Tốc độ khử Nitrat phụ thuộc mạnh vào các yếu tố: nồng độ oxy hòa tan, pH, nhiệt độ và dạng kỹ thuật phản ứng

 Ảnh hưởng của oxy: nồng độ oxy có tác động trực tiếp là oxy ở bên trong tập hợp keo

tụ hoặc trong màng vi sinh chứ không phải là oxy trong chất lỏng có thể đo được Do

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

oxy là tác nhân ức chế tốc độ phản ứng khử Nitrat nên chúng có tác động ngược lại: nồng độ oxy càng cao thì mức độ ức chế càng lớn

 Ảnh hưởng của pH: cũng giống như các quá trình xử lý sinh học khác, khoảng pH tối

ưu cho quá trình khử Nitrat nằm trong một khoảng khá rộng từ 7 – 9, ngoài vùng tối ưu tốc độ khử Nitrat giảm mạnh Trong vùng pH thấp có khả năng xuất hiện các khí có

đầu độc vi sinh với nồng độ thấp

 Ảnh hưởng của nhiệt độ: ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình khử Nitrat tương tự như đối với quá trình xử lý hiếu khí của vi sinh tự dưỡng: tốc độ tăng gấp đôi khi tăng thêm

 Ảnh hưởng của chất hữu cơ: bản chất của chất hữu cơ cũng ảnh hưởng đến tốc độ khử Nitrat: các chất hữu cơ tan, dễ phân hủy tạo điều kiện tốt thúc đẩy quá tốc độ khử Nitrat Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy tốc độ khử nitrat tăng dần khi sử dụng chất hữu cơ

từ phân hủy nội sinh, từ nguồn nước thải và chủ động đưa vào hệ như Metanol, Axit Axetic Tuy nhiên cũng có rất nhiều nghiên cứu cho thấy nguồn hữu cơ từ nhiều loại

nước thải (lên men, bia, rượu) thúc đẩy tốc độ khử nitrat mạnh hơn so với Metanol (Lê

Văn Cát 2007)

Yếu tố kiềm hãm quá trình khử Nitrat

Tùy loại vi sinh Denitrifier ít bị ức chế bởi các loại độc tố nhưng vẫn là vấn đề cần quan tâm Oxy có tác dụng ức chế enzyme khử Nitrit (Nitrit redutase) và vì vậy làm giảm tốc độ khử Nitrit Oxy cũng là tác nhân ức chế enzym khử Nitrat với mức độ mạnh hơn so với enzyme khử Nitrit Bằng chứng từ thí nghiệm cho thấy: với hệ khử nitrat tĩnh đang hoạt động nếu chứa thêm oxy vào hệ sẽ xuất hiện hiện tượng tích lũy Nitrit và nếu ngừng cung cấp oxy và sục khí Argon vào hệ thì hiện tượng tích lũy Nitrit cũng dừng lại Nồng độ oxy hòa tan phát huy tác dụng kìm hãm khi nó đạt trên 13% so với mức oxy bão hòa trong

quá trình khi nồng độ đạt 350 mg/L (Lê Văn Cát 2007)

c) Quá trình xử lý yếm khí

Phương pháp xử lý yếm khí dùng để loại bỏ chất hữu cơ trong phần cặn của nước thải bằng

vi sinh tùy nghi và vi sinh kỵ khí Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ rất phức tạp liên quan đến hàng trăm sản phẩm và phản ứng trung gian Tuy nhiên, người ta đơn giản hóa bằng phương trình sau đây:

Chất hữu cơ lên men 4 2 2 3 2

yem khí CH CO H NH H S

Và chia làm 3 giai đoạn chính như sau:

 Giai đoạn 1: giai đoạn thủy phân và lên men chất hữu cơ cao phân tử: ở giai đoạn

này chất hữu cơ cao phân tử bị phân hủy bởi enzim ngoại bào (sản sinh bởi các vi

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

khuẩn) Sản phẩm của giai đoạn này là chất hữu cơ có phân tử nhỏ, hòa tan được sẽ là

nguyên liệu cho các vi khuẩn ở giai đoạn 2

 Giai đoạn 2: giai đoạn sinh axit và hydro: các chất hữu cơ sản xuất ở giai đoạn 1 sẽ

được nhóm vi khuẩn Acedogenic chuyển hóa thành Axit Axetic (kể cả muối của nó),

kiện môi trường

 Giai đoạn 3: giai đoạn sinh khí metan: các sản phẩm của giai đoạn 2 được chuyển đổi

chính với từ 70% metan được sản sinh ra từ nó Phần metan còn lại được sản xuất từ

phẩm chiếm số lượng ít trong quá trình lên men yếm khí

Các phản ứng có thể biểu diễn bằng phương trình sau:

Nguyên liệu  CO2  H2 Acetate

Nguyên liệu  Propinate  Butyrate  Ethanol

 Bản chất của chất hữu cơ cần phân hủy

 Điều kiện môi trường của quá trình phân hủy

 Mật độ sinh khối hoạt động (còn sống)

 Hiệu quả tiếp xúc giữa sinh khối với chất gây ô nhiễm

 Cấu hình hệ thống xử lý

 Thời gian lưu thủy lực của hệ

(Lê Văn Cát 2007)

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình xử lý yếm khí bao gồm: nhiệt độ, pH, dinh dưỡng (N, P) và độc tố Các yếu này thường có vai trò quan trọng với với các loại nước thải công nghiệp Nước thải y tế có mức độ ô nhiễm chất hữu cơ không cao, chất dinh dưỡng thừa, độ kiềm lớn (hệ đệm cao) ít làm thay đổi pH và ít khi chứa độc tố đối với vi sinh yếm khí Tuy vậy độc tố có tiềm năng đối với vi sinh là oxy hòa tan có thể lọt vào hệ

2 , 

H S S hình thành trong quá trình xử lý

 Ảnh hưởng của nhiệt độ: nhiệt độ là một trong những thông số vận hành qua trọng của

hệ xử lý yếm khí, đặc biệt đối với nước thải có độ ô nhiễm cao Nhiệt độ tối đa cho vi

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

 Ảnh hưởng của pH: giá trị và sự ổn định của pH trong xử lý yếm khí có vai trò cực kỳ

Trên hoặc dưới điểm pH đó tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm Chủng loại vi sinh tạo axit ít bị chi phối bởi pH vì vậy dễ sinh ra hiện tượng “chua” trong bể yếm khí Dưới điều kiện pH thấp, một loạt chất hóa học có tính khử (chất cho điện tử) tồn tại ở trạng thái dễ bay hơi: axit hữu cơ, hydro sunfat ở dạng trung hòa,… và gây mùi, tại pH cao chúng tồn tại dạng phân ly và ít gây mùi hôi

 Thành phần gây độc: ngoài yếu tố pH, một loạt các chất khác cũng có khả năng gây độc đối với vi sinh yếm khí: kim loại nặng, hợp chất vô cơ – clo nguy cơ rất cao là oxy hòa tan, hydro sunfua và trong một số trường hợp là ammoniac Oxy có thể thâm nhập vào

hệ từ nước thải hoặc do hệ không đủ kín Hydro sunfua hoặc sunfua hình thành trong quá trình xử lý do quá trình khử (vi sinh) sunfat (có thể tới 50 mg/L) không đủ gây độc

vi sinh (Lê Văn Cát 2007)

Tính đặc thù của quá trình động học yếm khí

Xử lý yếm khí có nét đặc thù riêng: phản ứng xảy ra theo nhiều giai đoạn kế tiếp nhau với tốc độ khác nhau Trạng thái ổn định của các nhóm vi sinh thực hiện các chức năng khác nhau, phát triển và hoạt động phụ thuộc vào đặc trưng của nguồn nước thải Các giá trị động học được dùng cho tính toán thiết kế hệ thống thường mang tính chất “cả gói” hoặc nếu được chi tiết hóa thì cũng không thể áp dụng cho tính toán vì sự phức tạp của mô hình động học sử dụng để tính toán

d) Quá trình loại bỏ chất hữu cơ có trong nước thải

Quá trình loại bỏ Nitơ

Cùng với Photpho trong nước thải, Nitơ chính là nguồn gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa

bề mặt nước Vì lý do đó, Nitơ cần phải được loại bỏ cùng với chất hữu cơ trong quá trình

xử lý nước thải Trái ngược với dạng photphat không hòa tan kết tủa với nhiều kim loại nặng và có thể được tách bởi quá trình lắng hoặc kết tủa tạo bông, tất cả các thành phần

vì vậy không thể loại bỏ chúng về phương diện hóa học như quá trình kết tủa Để loại bỏ Nitơ dạng Amin và các dạng hợp chất Nitơ dị vòng khác thì quá trình chuyển các hợp chất này thành Amonium là giai đoạn đầu tiên của quá trình xử lý thiếu khí hoặc hiếu khí Sau

đó quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa tiếp theo Vì vậy tùy thuộc vào dạng của hợp chất Nitơ trong nước thải việc loại bỏ Nitơ đòi hỏi phải trải qua 3 quá trình lần lượt nhau là amon hóa, nitrat hóa và khử nitrat hóa

Những thành phần chính của hợp chất Nitơ có trong nước thải đô thị được khử thành dạng Amonium, Ure, các amin, acid amin và protein Các hợp chất Nitơ bị oxy hóa thành nitrat

và nitrit thường không hiện diện trong tất cả hoặc trong một số dạng không liên quan Tuy

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

nhiên nitrat và nitrit lại là thành phần chính của tải trọng Nitơ trong nước thải thực phẩm

và các ngành công nghiệp kim loại

Amonium trong nước thải đô thị ban đầu được sinh ra chủ yếu từ nước thải con người, động vật và hình thành trong hệ thống cống rãnh do sự phân chia enzym của Ure như trong phản ứng sau:

2 2 2 2 2 3

NH CONH  H O CO  NH Thời gian nước thải được lưu trong hệ thống cống rãnh thường không đủ lâu để cho Amoni sinh ra từ các nguồn khác nhau như quá trình phân giải protein và quá trình khử amin của các axit amin

Quá trình loại bỏ Photpho

4

PO  ,

lớn hơn Trong quá trình xử lý vi sinh, lượng Photpho hao hụt từ nước thải duy nhất là lượng được vi sinh hấp thu để xây dựng tế bào Hàm lượng Photpho trong tề bào chiếm khoảng 2% (1,5 – 2,5%) khối lượng khô Trong điều kiện yếm khí, với sự có mặt của chất hữu cơ, lượng Photphat dư được thải ra ngoài cơ thể dưới dạng Photphat đơn

Hiện tượng trên được sử dụng để tách hợp chất Photpho ra khỏi môi trường nước thải bằng cách tách vi sinh có hàm lượng Photpho cao dưới dạng bùn thải hoặc tách Photphat tồn tại trong nước thải sau xử lý yếm khí bằng biện pháp hóa học

Nhiều loại vi sinh tham gia vào quá trình hấp thu – tăng trữ – thải Photpho được quy chung

về nhóm vi sinh bio – P mà vi sinh Acinetobacter là chủ yếu Loại vi sinh bio – P phát triển trong điều kiện vận hành kế tiếp chu trình hiếu khí – yếm khí, tham gia vào quá trình tách loại Photpho theo cơ chế trên

Dưới điều kiện hiếu khí vi sinh bio – P tích lũy Photphat trùng ngưng trong cơ thể chúng

từ Photphat đơn tồn tại trong nước thải

HPO là dạng trùng ngưng tồn tại trong cơ thể sinh vật

Trong điều kiện thiếu khí quá trình tích lũy Photpho xảy ra:

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Trong điều kiện yếm khí, vi sinh hấp thụ chất hữu cơ, phân hủy Photphat trùng ngưng trong

tế bào và thải ra môi trường dưới Photphat đơn:

Hiệu suất sinh khối của vi sinh bio – P (còn gọi là loại tích lũy Photpho, Phosphorus

SK/g COD tan (sinh khối cũng tính theo COD) Nếu hiệu suất sinh khối của bio – P tính theo khối lượng của thành phần không tan thì giá trị thu được phụ thuộc vào hàm lượng Photpho trong cơ thể vi sinh vật, tương ứng với sự “thay thế” của chất hữu cơ khi photphat được thải ra

Hiệu suất và tốc độ xử lý Photpho phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như pH, nhiệt độ,

cơ chất và sự có mặt của Nitrat trong giai đoạn yếm khí So với các quá trình khác, quá trình tăng cường xử lý Photpho ít nhạy cảm bởi nhiệt độ Nhìn chung hiệu quả xử lý tăng

ở nhiệt độ thấp

pH có tác động đến giai đoạn hấp thu Photphat của vi sinh, điều kiện tối ưu nằm trong

tố môi trường là điều kiện kế tiếp của yếm khí/ thiếu khí và sự vắng mặt của Nitrat trong giai đoạn yếm khí

(Lê Văn Cát 2007)

2.2.4 Ứng dụng công nghệ AAO

Công nghệ AAO được ứng dụng xử lý các loại hình nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như: nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải các ngành chế biến thủy hải sản,…

Công nghệ AAO của Nhật Bản kết hợp nhiều quá trình xử lý sinh học, đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra theo đủ tiêu chuẩn thải ra môi trường với nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệ cũ như: thiết kế theo modul dễ dàng vận chuyển lắp đặt, tính ổn định trong quá trình hoạt động do khả năng tự động hóa cao, chi phí đầu tư tương đối thấp, độ bền hệ thống cao…

Do tính hiệu quả mà công nghệ AAO mang lại, nên hiện nay ở Việt Nam có khá nhiều nơi cũng đã lắp đặt và sử dụng hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ này cho việc xử lý nước thải

Bệnh viện Chợ Rẫy là một trong những bệnh viện đầu tiên trên địa bàn TP Hồ Chí Minh được thí điểm xây dựng công trình xử lý nước thải với tổng kinh phí gần 80 tỷ đồng do Bộ

nhiều quá trình xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ bằng vi sinh, bảo đảm xử lý nước thải với chi phí thấp và ổn định Tiếp đó, các bệnh viện: Nguyễn Tri Phương, Nguyễn Trãi, Chấn

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

thương chỉnh Hình, Nhân dân Gia Định, Nhi Đồng 2 cũng được lắp đặt hệ thống xử lý nước thải với công nghệ trên

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

3.1.1 Nước thải

Nước thải sử dụng để vận hành hệ thống trong đề tài nghiên cứu được lấy từ nguồn nước thải y tế đầu vào của Bệnh viện Đa khoa Trà Ôn (TT Trà Ôn, huyện Trà Ôn, tỉnh Vĩnh Long)

Nước thải xử lý bao gồm nước thải y tế từ các phòng khám chữa bệnh, phòng mổ,… và nước thải sinh hoạt từ các nhà vệ sinh của bệnh viện Thành phần ô nhiễm chủ yếu của loại nước thải này là ô nhiễm do chất hữu cơ, dưỡng chất và các chỉ tiêu vi sinh gây bệnh Nguồn nước thải mà hệ thống xử lý được lấy từ vị trí hố thu gom nước thải tập trung của bệnh viện

Hình 3.1 Hố thu gom nước thải y tế bệnh viện Đa khoa Trà Ôn

3.1.2 Công nghệ và thiết bị xử lý

a) Công nghệ xử lý

Hệ thống xử lý nước thải y tế của chúng tôi áp dụng công nghệ AAO (Anaerobic (Yếm khí) – Anoxic (Thiếu khí) – Oxic (Hiếu khí)) của Nhật Bản, chuyên cho xử lý nước thải giàu hợp chất hữu cơ đặc biệt là nước thải sinh hoạt và nước thải y tế với hiệu suất xử lý cao, tiết kiệm diện tích và chi phí đầu tư ban đầu

CBHD: TS Nguyễn Xuân Hoàng

Bùi Văn Nên

Nguyên tắc hoạt động

Hình 3.2 Quy trình hoạt động của hệ thống

Mô hình thiết kế nhằm kết hợp quá trình loại bỏ chất hữu cơ, quá trình Nitrat hóa, khử Amoni và đồng thời loại bỏ Photpho có trong nước thải Nước thải đầu vào được trộn lẫn với dòng bùn tuần hoàn từ bể lắng vào ngăn yếm khí nhằm duy trì mật độ vi sinh có trong

hệ thống Đầu tiên nước thải từ hố thu gom sẽ được bơm với lưu lượng ổn định vào ngăn yếm khí Ngăn này có vai trò quan trọng trong viêc loại bỏ Photpho nhờ nhóm vi sinh tích lũy Photpho PAO (Polyphosphate Accummulating Organisms) Vi sinh PAO khi gặp điều kiện yếm khí và chất hữu cơ sẽ sử dụng năng lượng tích trữ trong liên kết photphat (Adenosin triphotphat) để cô lập và polyme hóa một số các loại chất hữu cơ, tạo ra các phân tử polymer (polyhdroxybutyrate, PHB, polyhydroxyvalerate hoặc gọi chung là polyhydroxyalkanoate) và tích lũy chúng trong tế bào Photpho sẽ được loại bỏ ra khỏi hệ thống xử lý thông qua sinh khối (việc xả bỏ bùn ở bể lắng thứ cấp) Nước thải theo cao trình sẽ tự chảy vào ngăn thiếu khí Ngăn này thực hiện các vai trò loại bỏ chất hữu cơ và khử nitrat Cuối cùng nước thải từ ngăn thiếu khí theo cao trình sẽ tự động chảy vào ngăn hiếu khí Tại đây, quá trình nitrat hóa sẽ diễn ra (oxy hóa amoni thành nitrat) Một phần bùn từ ngăn hiếu khí sẽ được tuần hoàn về ngăn thiếu khí nhằm loại bỏ hầu hết lượng Nittơ

có trong nước thải Phần lớn lượng chất hữu cơ có trong nước thải cũng được loại bỏ tại đây bởi các vi sinh hiếu khí Nước thải sau khi xử lý tại ngăn hiếu khí sẽ được bơm liên tục với lưu lượng ổn định vào bể lắng nhằm tách lượng sinh khối từ cụm xử lý AAO, làm cho nước thải được trong hơn Một lượng bùn sẽ được tuần hoàn từ bể lắng về đầu vào của cụm xử lý AAO (ngăn yếm khí) nhằm duy trì mật độ vi sinh trong cụm xử lý luôn ở trạng thái ổn định Nước thải sau lắng sẽ tự động chảy vào cột lọc Ngăn này có tác dụng làm trong nước thải và loại bỏ màu của nước Cuối cùng nước thải sẽ được đưa vào ngăn khử

Tuần hoàn bùn

2

3

1 1

1 Nước thải vào

Tuần hoàn bùn Bùn thải

TK-03 Ngăn Thiếu khí

TK-04 Ngăn Hiếu khí TK-05 Bể lắng