CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.2. Xử lý nước thải bệnh viện
1.2.3.2. Một số phương pháp xử lý nước thải bệnh viện áp dụng ở Việt Nam
Hiện nay, nước ta đã ứng dụng nhiều giải pháp công nghệ khác nhau để xử lý nước thải bệnh viện, tuy nhiên với đặc điểm về thành phần và tính chất nước thải bệnh viện thì cơng nghệ xử lý sinh học vẫn chiếm ưu thế. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật có khả năng phân hóa những hợp chất hữu cơ trở thành nước, các chất vô cơ hay các khí đơn giản.
Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên: Xử lý nước thải trong các
ao hồ ổn định là phương pháp xử lý đơn giản nhất. Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản tuy nhiên hiệu quả không cao. Cơ sở khoa học của phương pháp là dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và các thủy sinh khác, các chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước. Như vậy, q trình làm sạch khơng phải thuần nhất là q trình hiếu khí, mà cịn có cả q trình tùy tiện và kỵ khí.
Hình 1.2. Ao sinh học tại bệnh viện Việt Nam - Thụy Điển ng Bí Ao hồ sinh học rất hiệu quả trong xử lý vi khuẩn, vi rút và ký sinh trùng. Dưới ánh sáng mặt trời sẽ làm cho pH nước ao hồ có thể tăng lên đến 9 về ban ngày, tảo sẽ sinh ra độc tố diệt vi sinh.
Nhược điểm của phương pháp xử lý bằng ao sinh học là cần nhiều mặt bằng và thời gian xử lý kéo dài. Quá trình xử lý phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết tự nhiên, nhiệt độ thấp của mùa đông sẽ kéo dài thời gian và hiệu quả làm sạch, hoặc gặp mưa sẽ làm tràn ao hồ gây ô nhiễm các đối tượng khác
Theo kết quả quan trắc của Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường tại bệnh viện Việt Nam - Thụy Điển ng Bí năm 2011, nước thải sau xử lý chưa đạt tiêu chuẩn thải cho phép, nồng độ BOD5 còn 57mg/L, sunfua 5,5 mg/L, coliforms 40000 vi khuẩn/100ml. Hiệu quả xử lý thấp và bệnh viện Việt Nam - Thụy Điển ng Bí đang có kế hoạch xây dựng hệ thống xử lý mới để thay thế ao sinh học xử lý hiện tại [21].
Phương pháp sinh học nhân tạo xử lý nước thải bệnh viện:
a. Bể phản ứng sinh học hiếu khí – AEROTEN
Là cơng trình xử lý nước thải dạng bể được thực hiện nhờ bùn hoạt tính và cấp oxy bằng khí nén hoặc làm thống, khuấy đảo liên tục. Trong bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten, nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy nhằm tăng cường lượng khí oxi hịa tan và tăng cường q trình oxi hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước. Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aeroten. Các chất lơ
lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy xử lý nước thải ở Aeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh vật lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các bơng 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 khống 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 ln ln đảm bảo việc thống gió. Thời gian nước lưu trong bể aeroten không lâu quá 12 giờ (thường là 4 -8 giờ).
Nguyễn Thị Tuyến và cộng sự (2006), đánh giá hiệu quả xử lý trong các bể aeroten tại bệnh viện đa khoa Phú thọ cho kết quả các chỉ tiêu sau xử lý của nước thải đạt tiêu chuẩn thải với chỉ tiêu BOD ở mức I và với SS ở mức II [19].
Từ Hải Bằng (2008), đánh giá hiệu quả xử lý trong số 8/33 hệ thống xử lý nước thải của các bệnh viện sử dụng hệ thống bể aeroten thì hầu hết chỉ xử lý được vi sinh vật chứ không xử lý hiệu quả đối với các yếu tố hóa lý [2].
Theo Hồng Huệ [8], trong những điều kiện bất lợi, khi lượng bùn q tải hoặc khơng đầy đủ, hoặc có sự thay đổi lớn về nhiệt độ, thành phần nước thải...thì bùn có thể “phồng“ lên. Ở bể lắng thứ cấp loại bùn đó lắng rất kém, một phần cùng nước thải ra khỏi cơng trình, do vậy làm giảm hiệu suất xử lý của bể lắng và giảm nồng độ bùn hoạt tính tuần hồn. Tuy bùn “phồng“ có bề mặt phát triển, khi xử lý sinh học nước thải rất đạt hiệu quả, song bể Aeroten làm việc không ổn định.
b. Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt
Lọc sinh học nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước. Để đến được lớp vật liệu lọc, 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.
Hình 1.3. Hệ thống xử lý nước thải tại các bệnh viện C Thái Nguyên và bệnh viện Tâm thần kinh Hưng Yên
Một số bệnh viện đang áp dụng công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt này như bệnh viện A Thái Nguyên, bệnh viện C Thái Nguyên, bệnh viện đa khoa Quỳnh Phụ - Thái Bình, kết quả đo, phân tích mẫu nước thải bnh vin đầu vào, đầu ra cả 3 bệnh viÖn, sau khi xử lý đạt được tiêu chuẩn cho phép, tất cả các chỉ tiêu phân tích
đều đạt yêu cầu so víi QCVN 28:2010/BTNMT. Cơng nghệ xử lý đạt mức độ an
tồn trong trường hợp có sự thay đổi về lưu lượng [9].
c. Công nghệ xử lý nước thải theo mơ hình DEWATS
DEWATS (DEcentralized WAsterwater Treament System) - hệ thống xử lý nước thải phân tán, là một giải pháp mới cho xử lý nước thải hữu cơ với qui mơ
trình lắng loại bỏ các cặn lơ lửng có khả năng lắng được, giảm tải cho các cơng trình xử lý phía sau. Q trình xử lý nhờ các vi sinh vật kị khí để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và hòa tan trong nước thải. Giai đoạn này có hai công nghệ được áp dụng là bể phản ứng kị khí có các vách ngăn và bể lắng kị khí. Bể phản ứng kị khí với các vách ngăn giúp cho nước thải chuyển động lên xuống. Dưới đáy mỗi ngăn, bùn hoạt tính được giữ lại và duy trì, dịng nước thải vào liên tục được tiếp xúc và đảo lộn với lớp bùn hoạt tính có mật độ vi sinh vật kị khí cao, nhờ đó mà q trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải được diễn ra mạnh mẽ giúp làm sạch nước thải hiệu quả hơn các bể tự hoại thơng thường. Bể lọc kị khí với vật liệu lọc có vai trị là giá đỡ cho các vi sinh vật phát triển, tạo thành các màng vi sinh vật. Các chất ơ nhiễm hịa tan trong nước thải được xử lý hiệu quả hơn khi đi qua các lỗ rỗng của vật liệu lọc và tiếp xúc với các màng vi sinh vật.Tồn bộ phần kị khí nằm dưới đất, khơng gian phía trên có thể sử dụng làm sân chơi, bãi để xe… Điều này rất thích hợp với các khu vực thiếu diện tích xây dựng. Tiếp theo là q trình xử lý hiếu khí và cuối cùng quá trình khử trùng.
Hình 1.4. Các bước xử lý nước thải của DEWATS
Hiện nay đã có hơn 500 hệ thống DEWATS đang hoạt động hiệu quả ở các nước như Indonesia, Ấn Độ, Philippin, Trung Quốc, Việt Nam và các nước Nam
Phi. Tại Việt Nam, hệ thống DEWATS đã được áp dụng xử lý nước thải tại: Bệnh viện Nhi Thanh Hóa, tỉnh Thanh Hóa; Bệnh viện đa khoa Kim Bảng, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam; xử lý nước thải sinh hoạt tại thôn Kiêu Kị, xã Kiêu Kị, huyện Gia Lâm, Hà Nội; Trung tâm cứu hộ gấu Tam Đảo; … Tiềm năng áp dụng công nghệ DEWATS vào việc xử lý nước thải vào điều kiện Việt Nam là rất lớn vì tính bền vững của cơng nghệ trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải hữu cơ gây ra với chi phí thấp, hiệu quả xử lý cao [14].
d. Công nghệ xử lý nước thải kết hợp aeroten và lọc sinh học (thiết bị hợp khối)
Nước thải sau chắn rác được bơm qua bể sục khí aeroten, lắng, xử lý sinh học hiếu khí và yếm khí qua lớp vật liệu đệm sau đó lắng và khử trùng trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.
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 mô-đun để tăng hiệu quả và giảm chi phí vận hành xử lý nước thải. Thiết bị xử lý hợp khối kết hợp các quá trình xử lý cơ bản bằng phương pháp sinh học với việc bổ sung chế phẩm vi sinh gia tăng quá trình khử chất bẩn hữu cơ. 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.
Đi kèm với giải pháp cơng nghệ hợp khối này có các hóa chất phụ trợ gồm: chất keo tụ PACN-95 và chế phẩm vi sinh DW-97H giúp nâng cao hiệu suất xử lý, tăng công suất thiết bị. Chế phẩm DW-97H là tổ hợp của các vi sinh vật hữu hiệu (nấm sợi, nấm men, xạ khuẩn và vi khuẩn), các enzym thủy phân ngoại bào (amilaz, cellulaz, proteaz) các thành phần dinh dưỡng và một số hoạt chất sinh học; sẽ làm phân giải (thủy phân) các chất hữu cơ từ trong bể phốt của bệnh viện nhanh hơn (tốc độ phân hủy tăng 7 - 9 lần và thủy phân nhanh các cao phân tử khó tan, khó tiêu thành các phân tử dễ tan, dễ tiêu), giảm được sự quá tải của bể phốt, giảm kích thước thiết bị, tiết kiệm chi phí chế tạo và chi phí vận hành, cũng như diện tích mặt bằng cho hệ thống xử lý. Chất keo tụ PACN-95 khi hòa tan vào trong nước sẽ tạo màng hạt keo, liên kết với cặn bẩn (bùn vơ cơ hoặc bùn hoạt tính tại bể lắng) thành các bông cặn lớn và tự lắng với tốc độ lắng cặn nhanh; nhờ đó, giảm được kích thước thiết bị lắng (bể lắng) đáng kể mà vẫn đảm bảo tiêu chuẩn đầu ra của nước thải.
Ưu điểm của công nghệ
- Tiết kiệm chi phí đầu tư do giảm thiểu được phần đầu tư xây dựng. Chế tạo, lắp đặt tương đối đơn giản. Tiết kiệm diện tích đất xây dựng.
- Có cấu trúc modun và dễ dàng tự động hoá, dễ quản lý vận hành.
- Có thể kiểm sốt các ơ nhiễm thứ cấp như tiếng ồn và mùi hôi, đảm bảo mỹ quan.
- Hợp với các cơng trình có qui mơ cơng suất nhỏ và trung bình.
Với nguyên lý hoạt động nêu trên, Trung tâm CTC đã thiết kế 2 dòng thiết bị xử lý nước thải bệnh viện hợp khối điển hình, dễ dàng triển khai hàng loạt, thích hợp với nhiều địa hình là V-69 và CN-2000:
Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện V-69: 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.
Hình 1.6. Giá thể bám dính làm bằng vật liệu PVC
Cơng 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 q trình cấp khí và khơng cấp khí đan xen nhau để tăng khả năng khử nitơ được ứng dụng để xử lý các nguồn nước thải có ơ nhiễm hữu cơ và nitơ.
Theo nghiên cứu khảo sát hiện trạng nước thải bệnh viện, hiện nay, xử lý nước thải theo công nghệ theo nguyên lý hợp khối này được khá nhiều bệnh viện áp dụng, điển hình như ở Đà Nẵng hay Hà Nội có 11/25, (44%) số bệnh viện được nghiên cứu khảo sát đang áp dụng công nghệ này [5].
Trong kết quả nghiên cứu của Từ Hải Bằng ở 9 hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ theo nguyên lý hợp khối này, kết quả nước thải tại bể tập trung trước xử lý có DO thấp 1,8 mg/L, sunfua 4,4 mg/L, BOD5 124,1 mg/L, COD 177,8 mg/L, amoni 17,9 mg/L, cặn lơ lửng 49,1 mg/L, coliform rất cao 4,7x108 MPN/100 mg/L. Nước thải sau khi qua tháp lọc hồn thành q trình xử lý sinh học cho kết quả nồng độ DO trung bình trong nước thải đã đạt 3,1 mg/l. Hiệu suất xử lý với sunfua tương đối cao 70,47%, BOD đạt 42,51% và COD 42,24%, amoni là 46,84% và SS 60,33 %. Nước thải sau xử lý được khử trùng clo nên coliform gần như khơng cịn trong nước thải [2].