Nghiên cứu đánh giá hiệu quả diệt khuẩn của Oligohexametylen guanidin hydroclorua trên cơ sở xử lí nước thải Bệnh viện Đức Giang

Bài viết nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng diệt khuẩn của tác nhân oligohexametylen guanidine hydroclorua (OHMG) đối với nước thải bệnh viện Đức Giang như ảnh hưởng của nồng độ OHMG, cặn lơ lửng, pH và đánh giá khả năng diệt khuẩn so với tác nhân diệt khuẩn cloramin B.

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci 2015, Vol 60, No 4, pp 25-30 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1059.2015-0004 ` NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ DIỆT KHUẨN CỦA OLIGOHEXAMETYLEN GUANIDIN HYDROCLORUA TRÊN CƠ SỞ XỬ LÍ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN ĐỨC GIANG Trần Văn Chung, Nguyễn Việt Bắc, Nguyễn Việt Hưng, Võ Hoàng Phương Nguyễn Thu Hương Viện Hóa học Vật liệu, Viện Khoa học Kĩ thuật & Cơng nghệ Qn Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả diệt khuẩn tác nhân oligohexametylen guanidine hydroclorua (OHMG) nước thải bệnh viện Đức Giang ảnh hưởng nồng độ OHMG, cặn lơ lửng, pH đánh giá khả diệt khuẩn so với tác nhân diệt khuẩn cloramin B Các kết thu cho thấy với thời gian lưu 30 phút, tốc độ khuấy cao phân tán nhanh chất diệt khuẩn, OHMG cho khả khử trùng cao nồng độ thấp Hiệu khử trùng tác nhân OHMG thường sinh phẩm phụ độc hại cho mơi trường hợp chất guanidine ưu việt so sánh với hợp chất clo diệt khuẩn theo chế oxi hóa Từ khóa: Oligohexamethylen guanidin hydrochlorua, polyme diệt khuẩn, xử lí nước thải bệnh viện Đức Giang Mở đầu Nước thải bệnh viện mối quan tâm, lo ngại chúng gây nhiễm môi trường nghiêm trọng nguy hại đến đời sống người Điều quan tâm hàng đầu nước thải bệnh viện vấn đề tác nhân gây nhiễm có mặt nước thải nồng độ chất rắn lơ lửng SS (mg/L), chất hữu BOD, COD (mg/L) vi trùng gây bệnh E coli, Sallmonella, tổng Coliform,…[1] Trong đó, vi trùng gây bệnh tồn thời gian định ngồi mơi trường, có hội phát triển vật chủ khác, tượng lây lan bệnh truyền nhiễm [2] Đây điểm khác biệt lớn nước thải bệnh viện so với loại nước thải phát sinh từ nguồn khác Trong năm gần đây, chất diệt khuẩn sở hợp chất guanidin oligohexametylen guanidin hydroclorua (OHMG), polyhexametylen guanidin hydroclorua (PHMG) nghiên cứu sử dụng nhiều lĩnh vực hiệu diệt khuẩn cao, sử dụng đơn giản so với chất khác độc khơng tạo sản phẩm phụ sau xử lí, khơng ăn hỏng da tiếp xúc, khơng mùi, khơng bay hơi, khơng địi hỏi thiết bị đặc biệt sử dụng [3-5] Điển hình oligohexametylen guanidin hydroclorua (OHMG) đặc biệt trọng khả diệt khuẩn mạnh ứng dụng vào xử lí làm nước Bản thân OHMG chất oxi hố điều đảm bảo tính ưu việt chất diệt khuẩn Bài báo trình bày kết đánh giá hiệu diệt khuẩn OHMG ứng dụng xử lí nước thải Bệnh viện Đa khoa Đức Giang Ngày nhận bài: 5/12/2014 Ngày nhận đăng: 17/4/2015 Tác giả liên lạc: Trần Văn Chung, địa e-mail: tranchunghhvl@gmail.com 25 Trần Văn Chung, Nguyễn Việt Bắc, Nguyễn Việt Hưng, Võ Hoàng Phương Nguyễn Thu Hương Nội dung nghiên cứu 2.1 Thực nghiệm * Hóa chất - OHMG dạng rắn, cloramin B dạng rắn - K2HPO4, Na2SO3, frucsin kiềm, NaOH, HCl - Vi khuẩn E.coli, coliform, agar, pepton, lactoza * Thiết bị dụng cụ - Ống đong 100 mL, pipep, buret - Cân điện tử AAA250 - ADAM - Máy đo pH HI2215 pH/ORP Meter - Máy khuấy từ có gia nhiệt MSH 20 D/MP4 - Máy đo UV-Vis; Cốc thủy tinh loại 250 mL 500 mL - Tủ điều nhiệt BOD 20 oC * Đối tượng nghiên cứu - Nước thải bệnh viện Đa khoa Đức Giang Kết phân tích đặc tính, tiêu sinh hóa nước thải bệnh viện Đức Giang khu vực lấy mẫu nghiên cứu, thời gian lấy mẫu từ 17 đến 20 hàng ngày Bảng Bảng Đặc tính nước thải bệnh viện Đức Giang Stt Thông số Đơn vị Kết QCVN 28:2010/ BTNMT (Cột B) pH BOD5 (20oC) COD Chất rắn lơ lửng (SS) Nitơ tổng số (NO3-) Phốt phát (tính theo P) Dầu mỡ động thực vật, Tổng Coliform mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L MPN/100 mL 7,5 126 241 130 25,5 15 60 95.103 6,5 - 8,5 50 100 100 10 10 20 5.103 Kết phân tích cho thấy thơng số đặc trưng cho ô nhiễm BOD5; COD; NO3-, vượt tiêu chuẩn cho phép Hàm lượng coliform tổng số cao gấp nhiều lần so với cột B tiêu chuẩn (QCVN 28:2010/BTNMT) quy định giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải bệnh viện trước thải mơi trường * Cách tiến hành Có nhiều giải pháp hệ thống xử lí nước thải bệnh viện, song Bệnh viện Đa khoa Đức Giang áp dụng cơng nghệ sơ đồ Hình Quá trình thử nghiệm khả khử trùng nước thải bệnh viện Đức Giang thực theo quy trình Hình Khả diệt khuẩn OHMG tiến hành theo mẻ cốc 250 mL, với tốc độ khuấy v = 250 vòng/phút Trong trình thí nghiệm mẫu lấy theo thời gian để phân tích tiêu vi sinh coliform, E coli theo TCVN 6187-1996 Ngoài ra, để so sánh khả khử trùng OHMG với tác nhân khử trùng truyền thống khác, nhóm tác giả sửa dụng tác nhân khử trùng cloramin B để so sánh Quá trình thực nghiệm với chất khử trùng cloramin B tiến hành tương tự OHMG cách thay cloramin B khâu khử trùng 26 Nghiên cứu đánh giá hiệu diệt khuẩn oligohexametylen guanidin hydroclorua sở xử lí… Hình Sơ đồ hệ thống xử lí nước thải bệnh viện Đức Giang OHMG N­íc th¶i Con khy 11 10 M¸y khuÊy tõ Hình Sơ đồ quy trình thực nghiệm quy mơ phịng thí nghiệm 2.2 Kết thảo luận 2.2.1 Ảnh hưởng nồng độ OHMG đến thời gian diệt khuẩn Nồng độ OHMG Mẫu nước thải đầu vào Bảng Ảnh hưởng nồng độ OHMG đến thời gian diệt khuẩn Thời gian, phút Thông số 10 20 MPN/100 mL 12565 12565 12565 12565  (%) 0 0 30 12565 MPN/100 mL 12565 8510 7440 5840 5210 32,2 40,8 53,5 58,5  (%) MPN/100 mL 12565 7125 6240 4680 4150 ppm 43,3 50,3 62,7 66,9  (%) MPN/100 mL 12565 6210 4100 3120 2650 10 ppm Hiệu suất 50,5 67,3 75,2 78,9  (%) (MPN/100mL: Đơn vị đo phương pháp có số xác suất lớn -Most Probable Number,  (%) phần trăm (hiệu suất) diệt khuẩn theo thời gian) ppm 27 Trần Văn Chung, Nguyễn Việt Bắc, Nguyễn Việt Hưng, Võ Hoàng Phương Nguyễn Thu Hương Lần lượt thử nghiệm nồng độ OHMG với mức ppm; ppm; 10 ppm, thu kết phân tích coliform Bảng Qua kết phân tích coliforom có nguồn nước sau xử lí, ta thấy khả diệt khuẩn OHMG có tác dụng mức ppm, số vi khuẩn coliform giảm nhiều so với mẫu nước thải đầu vào Với nồng độ 10 ppm số vi khuẩn coliform cịn ít, đạt hiệu suất 78,9% Như vậy, hiệu suất diệt khuẩn OHMG cao có tác dụng nhanh nồng độ cao 2.2.2 Ảnh hưởng cặn lơ lửng đến thời gian diệt khuẩn Tiến hành hai thí nghiệm song song lúc nồng độ OHMG 10 ppm, mẫu nước thải lọc mẫu không lọc Hàm lượng cặn lơ lửng thí nghiệm SS = 130 mg/L Kết phân tích coliform mẫu nước sau xử lí OHMG thể Bảng Mẫu Mẫu không lọc Mẫu có lọc Bảng Ảnh hưởng cặn lơ lửng đến thời gian diệt khuẩn Thông số Thời gian, phút 10 20 MPN/100 mL 18650 8550 7360 6370 Hiệu suất 54,1 60,5 65,8  (%) MPN/100 mL 11850 4760 2560 1750 Hiệu suất  (%) 59,8 78,4 85,2 30 5430 70,1 970 91,8 Qua Bảng ta nhận thấy khả diệt khuẩn OHMG mẫu nước thải lọc không lọc khác rõ ràng Hàm lượng cặn lơ lửng khoảng (100,0  130,0) mg/L hiệu suất khử trùng đạt khoảng (65  70)% so với hiệu suất xấp xỉ 92% khơng có chất rắn lơ lửng Hiệu suất diệt khuẩn tăng OHMG mang điện tích dương hút vi khuẩn cặn lơ lửng mang điện tích âm Khi cặn lơ lửng nước thải nhiều bám dính lên bề mặt tiếp xúc OHMG , làm cho khả tiếp xúc với vi khuẩn giảm, dẫn đến khả diệt khuẩn giảm theo Do để đạt hiệu suất diệt khuẩn cao ta nên tiến hành lọc nước thải loại bỏ hàm lượng chất rắn lơ lửng có nước trước xử lí khử trùng OHMG 2.2.3 Ảnh hưởng pH đến khả diệt khuẩn OHMG Tiến hành thí nghiệm với mẫu nước thải có dãy pH từ 6,5 - 8,5 Khả diệt khuẩn OHMG thể Bảng Stt 28 Bảng Ảnh hưởng pH đến khả diệt khuẩn OHMG Kết sau xử lí OHMG Kí hiệu mẫu Coliform E coli (MPN/100 mL) (MPN/100 mL) Mẫu đầu vào Mẫu pH = 6,5 Mẫu pH = Mẫu pH =7,5 Mẫu pH = Mẫu pH = 8,5 Phương pháp thử 12560 3560 3150 2650 2600 2670 415 185 126 80 90 85 TCVN 6187-2-1996 Nghiên cứu đánh giá hiệu diệt khuẩn oligohexametylen guanidin hydroclorua sở xử lí… Kết thí nghiệm với OHMG cho thấy, pH không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất xử lí chất diệt khuẩn (hiệu suất đạt 83 - 86%) Với chất khử trùng thông thường sở hợp chất clo cloramin B,… pH ảnh hưởng nhiều đến khả diệt khuẩn, pH tăng hiệu khử trùng giảm [3] 2.2.4 So sánh sử dụng OHMG cloramin B khử trùng nước thải Từ kết khảo sát qua tài liệu thu thập cho thấy OHMG loại chất diệt khuẩn rộng với nồng độ thấp đặc tính diệt khuẩn cao Hiệu diệt khuẩn phân tử OHMG dựa điện tích dương nhóm guanidin nằm monome Cơ chế tác động là: Sự hấp phụ điện tích âm thành tế bào vi khuẩn thu hút ion +N tích điện dương phân tử OHMG Trên bề mặt tế bào vi khuẩn, OHMG tạo thành lưới phân tử ức chế protein màng tế bào thay đổi áp suất thẩm thấu ổn định tế bào OHMG khuếch tán qua màng tế bào gắn vào màng tế bào chất tạo thành phức hợp với phân tử phospholipid bilayer lipid ổn định so với cấu trúc màng Cấu trúc màng tế bào bị phá vỡ, thành phần tế bào chất thải môi trường tế bào chết [6] Trong trình khử trùng cloramin B, khí Cl2 thường dư lượng clo sau xử lí nhằm tính tốn cho q trình thất qua đường ống, nhiên hàm lượng clo dư nước thường có tác hại lớn nguồn nước chứa nhiều hợp chất hữu tạo hợp chất clo, chất độc tác động tới sức khỏe người Kết so sánh hai chất Bảng Bảng So sánh số đặc điểm khử trùng cloramin B OHMG Stt Đặc điểm Khử trùng cloramin B Khử trùng OHMG Tác dụng diệt khuẩn Nhanh, mạnh Nhanh, mạnh Sản phẩm phụ Mùi Sử dụng Bảo quản chất khử trùng Đầu tư thiết bị Có Có Dễ sử dụng Đơn giản Thấp Không Không Dễ sử dụng Đơn giản Thấp Như so với cloramin B OHMG chất có hiệu lực diệt khuẩn cao, không độc hại, không tạo sản phẩm phụ nguy hiểm trình xử lí, dễ sử dụng, thân thiện với mơi trường Kết luận - Chúng nghiên cứu, khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất khử trùng oligohexametylen guanidin hydroclorua Cụ thể với thời gian lưu 30 phút, tốc độ khuấy cao phân tán nhanh chất diệt khuẩn, OHMG cho khả khử trùng cao nồng độ thấp - Đã giải thích chế diệt khuẩn OHMG, cho thấy hiệu khử trùng sinh sản phẩm phụ độc hại cho môi trường hợp chất guanidine ưu việt so sánh với hợp chất clo diệt khuẩn theo chế oxi hóa Cho thấy đặc tính ưu việt cao chất diệt khuẩn sở hợp chất guanidin triển vọng khả ứng dụng chế phẩm khử trùng vệ sinh nước môi trường Việt Nam nước Đông Nam Á TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] Bộ Tài nguyên Môi trường, QCVN 28:2010/BTNMT, 2010 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia nước thải y tế Bộ Tài nguyên Môi trường, TCVN 6187-2-96, 1996 Chất lượng nước xác định đếm vi khuẩn E.coli, coliform chịu nhiệt Escherichia coli giả định 29 Trần Văn Chung, Nguyễn Việt Bắc, Nguyễn Việt Hưng, Võ Hoàng Phương Nguyễn Thu Hương [3] [4] [5] [6] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, 2002 Giáo trình cơng nghệ xử lí nước thải Nxb Khoa học & Kĩ thuật, H Trần Đức Hạ, 2013 Cơng nghệ cơng trình phù hợp xử lí nước thải bệnh viện Tạp chí Môi trường, Tổng cục Môi trường Dafu Wei, Qiangxiang Ma, Yong Guan, Fuzeng Hu, Anna Zheng, Xi Zhang, Zheng Teng, HuaJiang, 2009 Structural characterization andantibacterial activity of oligoguanidine (polyhexamethyleneguanidinehydrochloride) Materials Science and Engineering C29, pp.1776-1780 Mathias K Oule, Richard Azinwi, Anne-Marie Bernier, Tano Kablan, Anne Marie Maupertuis, 2008 Polyhexamethylene guanidine hydrochloride-based disinfectant: a novel tool to fight meticillin-resistant Staphylococcus aureus and nosocomial infections Journal of Medical Microbiology 57, pp 1523-1528 Abstract Assessment of the bactericidal activities of oligohexamethylene guanidine hydrochloride based on wastewater treatment at Duc Giang Hospital Hospital wastewater is a substance of concern because it can be a serious environmental pollutant and it can be harmful to human life Top concerns for the wastewater discharged by the hospital are suspended solids SS (mg/L), organic matter such as BOD205 and COD (mg/L), and disease-causing bacteria such as E.coli, Sallmonella and coliforms Disease-causing bacteria can survive for a certain time in the environment and there is the possibility that they could survive and thrive on a living host with a resulting spread of that particular infectious disease This is why hospital wastewater is different from other wastewater In the recent years, a biocide on the base of guanidine compounds, guanidine hydrochloride as oligohexametylene (OHMG) and guanidine hydrochloride polyhexametylene (PHMG), has been used in many areas because these two substances are environmentally friendly Oligohexamethylene guanidine hydrochloride (OHMG) has received more attention because it is a strong bactericide and can be used to clean water, and OHMG itself is not and antioxidant In this paper, we present the results of an evaluation of bactericidal effect of OHMG when it is applied to wastewater from Duc Giang Hospital Keywords: Polyhexamethylene guanidine hydrochloride, Oligohexamethylene hydrochloride, antimicrobial polymer, treating wastewater of Duc Giang Hospital 30 guanidine ... cloramin B khâu khử trùng 26 Nghiên cứu đánh giá hiệu diệt khuẩn oligohexametylen guanidin hydroclorua sở xử lí? ?? Hình Sơ đồ hệ thống xử lí nước thải bệnh viện Đức Giang OHMG N­íc th¶i Con khy... 6187-2-1996 Nghiên cứu đánh giá hiệu diệt khuẩn oligohexametylen guanidin hydroclorua sở xử lí? ?? Kết thí nghiệm với OHMG cho thấy, pH không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất xử lí chất diệt khuẩn (hiệu suất... nhiệt BOD 20 oC * Đối tượng nghiên cứu - Nước thải bệnh viện Đa khoa Đức Giang Kết phân tích đặc tính, tiêu sinh hóa nước thải bệnh viện Đức Giang khu vực lấy mẫu nghiên cứu, thời gian lấy mẫu từ