Y TẾ – TRUNG TÂM TẾ TP HỒ CHÍ MINH
3.1.1. Giới thiệu công nghệ XLNT công suất nhỏ
3.1.1.1. Đặt vấn đề
Song song với việc khám chữa bệnh thì việc phát thải chất thải lỏng tại các trung tâm y tế đang là vấn đề bức xúc cho các cấp, các ngành. Với một trung tâm y tế thì quỹ đất còn nhiều hạn chế, việc đầu tƣ xây dựng một hệ thống xử lý nƣớc thải hoàn chỉnh thì tốn nhiều diện tích đất, khiến cho nhiều trung tâm y tế gặp khó khăn trong việc giải quyết lƣợng chất thải lỏng phát thải hàng ngày. Vì vậy vấn đề đặt ra là cần lựa chọn một công nghệ phù hợp đáp ứng các tiêu chí nhƣ xử lý nƣớc thải triệt để, tuổi thọ thiết bị cao, chi phí vận hành thấp, thời gian thi công lắp đặt nhanh, tiết kiệm diện tích và không gian.
Hiện nay tại Việt Nam có nhiều công nghệ để xử lý nƣớc thải y tế nhƣ:
- Công nghệ V-69
- Công nghệ CN-2000
- Lọc sinh học nhỏ giọt Biofilter
- Công nghệ xử lý nƣớc thải theo nguyên tắc AAO của Nhật Bản
Qua kết quả nghiên cứu thực tế cho thấy thiết bị hợp khối đúc sẵn của Nhật Bản theo công nghệ AAO là công nghệ mới và đáp ứng đầy đủ đƣợc các tiêu chí trên so với các công nghệ còn lại.
3.1.1.2. Ưu điểm công nghệ XLNT theo nguyên tắc AAO loại công suất nhỏ
- Đệm vi sinh lƣu động mật độ cao xử lý hiệu quả các thành phần ô nhiễm có trong nƣớc thải y tế.
- Khi mở rộng quy mô, có thể nối lắp thêm các modul hợp khối mà không phải dỡ bỏ để thay thế. Có thể tái sử dụng khi cơ sở y tế chuyển địa điểm làm việc và dễ dàng bố trí lắp đặt, có thể đặt nổi hoặc chìm tùy điều kiện của từng trung tâm.
- Toàn bộ thiết bị đƣợc sản xuất đồng bộ từ Nhật Bản, độ tin cậy cao, thời gian bảo hành và cung cấp thiết bị dài.
- Chi phí vận hành thấp (khoảng 2000 - 3500VNĐ/m3 nƣớc thải).
3.1.1.3. Nguyên tắc XLNT công suất nhỏ cho các trung tâm y tế
Thiết bị hợp khối loại đúc sẵn của Nhật Bản theo công nghệ AAO là công nghệ mới với hiệu quả xử lý sinh học cao, đảm bảo tiêu chuẩn chất lƣợng về CTLYT hiện hành và xử lý triệt để những vi khuẩn gây bệnh.
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên tắc xử lý nƣớc thải cho các trung tâm y tế
Nƣớc thải khu vệ sinh đƣợc lắng và phân hủy cặn lắng ở bể tự hoại, cùng với các loại nƣớc thải y tế đƣợc đƣa vào hố thu có đặt song chắn rác nhằm loại bỏ các chất rắn khó phân hủy tránh ảnh hƣởng đến hệ thống xử lý.
Sau đó nƣớc thải đƣợc dẫn vào khoang xử lý sinh học theo nguyên tắc AAO, thiết bị hợp khối đúc sẵn FRP. Tại khoang FRP đƣợc chia làm 3 ngăn: A – Anaerobic, A – Anoxic và O – Oxic. Nƣớc thải sau khi đƣợc xử lý sinh học sẽ đi qua ngăn khử trùng bằng hóa chất do Nhật Bản cung cấp nhằm loại bỏ triệt để các vi khuẩn gây bệnh trƣớc khi đƣa ra hệ thống thoát nƣớc chung.
Các loại nƣớc thải y tế
Xử lý sinh học
Khử trùng hóa chất
Nƣớc thải khu vệ sinh
Lắng và phân hủy cặn lắng ở bể tự hoại
3.1.1.4. Quy trình vận hành XLNT theo nguyên tắc AAO
Hình 3.2. Mặt cắt công nghệ AAO công suất nhỏ
Hình 3.3. Quy trình vận hành trong công nghệ AAO
Nƣớc thải sau khi đƣợc thu gom có đi qua song chắn rác tại hố thu sẽ đƣợc bơm qua thiết bị hợp khối AAO với các giai đoạn xảy ra nhƣ sau:
Tách chất rắn thô Ngăn yếm khí Ngăn thiếu khí Ngăn khử trùng Ngăn lọc cặn Ngăn hiếu khí Đầu vào Đầu ra
Xử lý sơ bộ bằng vi khuẩn yếm khí – Anaerobic
Hình 3.4. Khoang kỵ khí
Anarobic dòng ngƣợc với vi sinh lơ lửng đƣợc kết hợp với các khối đệm vi sinh bằng PVC chuyên dụng có tác dụng tăng tối đa mật độ VSV có trong nƣớc thải lên 5.000 - 10.000 ppm đảm bảo hiệu quả trong xử lý yếm khí đạt hiệu suất 75 - 85%. Quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Thủy phân – vi khuẩn thủy phân hydrolytic bacteria chuyển hóa
các hợp chất hữu cơ phức tạp (protein, carbonhydrates…) thành những chất hữu cơ đơn giản (amino acid, acid béo, đƣờng đơn).
Giai đoạn 2: Axit hóa – vi khuẩn lên men acid (fermentative acidogenic
bacteria) chuyển hóa những chất hữu cơ đơn giản để tạo thành axit hữu cơ và các alcol, ceton nhƣ acetic, formic, propionic, ethanol, glycerol,…
Giai đoạn 3: Acetate hóa – vi khuẩn acetic (acetogenic bacteria bao gồm các
vi khuẩn syntrobacter wolinii, syntrophomonas wolfer) chuyển hóa các acid béo và alcol thành acetate, H2,CO2…
Giai đoạn 4: Methane hóa – vi khuẩn metan (methanogens) tăng trƣởng chậm
trong nƣớc thải và thời gian thế hệ của chúng thay đổi từ 3 ngày ở nhiệt độ 350
C và lên đến 50 ngày ở 100C.
- Nhóm vi khuẩn metan hydrogenotrophic nghĩa là sử dụng hydrogen hóa tự dƣỡng chuyển hóa hydro và CO2 thành metan:
CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O
- Nhóm vi khuẩn metan acetotrophic còn gọi là vi khuẩn phân giải acetate, chúng chuyển hóa acetate thành metan và CO2:
CH3COOH -> CH4 + CO2
Khử nitrat bằng quá trình xử lý thiếu khí – Anoxic
Hình 3.5. Khoang thiếu khí – ngăn chứa giá đỡ vi sinh
Anoxic là quá trình thiếu khí trong xử lý nƣớc thải. Một phần nƣớc thải và
bùn hoạt tính trong quá trình Oxic đƣợc bơm tuần hoàn về ngăn Anoxic để khử Nitrat, Phốtpho trong nƣớc thải, tức là giảm thiểu nồng độ T- N và T-P trong nƣớc thải. Thực chất quá trình này là quá trình oxy hóa các Hydrocacbon bằng Nitơ hóa trị (+3) và (+5) để trở về Nitơ hóa trị (0) và chuyển Phốtpho dạng (PO4)3- thành (PO4)3-salt thông qua quá trình photphoril hóa với vi khuẩn tham gia là Acinetobacter sp. Công nghệ này giảm thiểu đƣợc chi phí oxy cung cấp cho thiết bị đồng nghĩa với việc giảm chi phí vận hành của hệ thống.
Quá trình chuyển hóa hợp chất nitơ từ hóa trị dƣơng về hóa trị không, về bản chất hóa học là quá trình khử, trong đó các hợp chất nitơ hóa trị dƣơng đóng vai trò chất oxy hóa. Để có thể khử các hợp chất nitơ cần phải có các chất có khả năng cho điện tử, các chất có khả năng cho điện tử có khá nhiều nhƣ: chất hữu cơ, H2S,…
hoặc các chất vô cơ có hóa trị thấp nhƣ Fe2+, Mn2+,… tuy nhiên thông dụng và thuận lợi nhất là các chất hữu cơ.
VSV thực hiện quá trình khử nitrat có tên chung là Denitrifer gồm ít nhất 14 loại VSV nhƣ: Bacillus, Pseudomonas, Methanomonas, Thiobacillus,… Phần lớn chúng thuộc loại tùy nghi, nghĩa là chúng sử dụng oxy hoặc nitrat, nitrit làm chất oxy hóa để sản xuất năng lƣợng.
Nhóm Denitrifer phần lớn thuộc loại dị dƣỡng, sử dụng nguồn cacbon hữu cơ để xây dựng tế bào ngoài phần sử dụng cho phản ứng khử nitrat. Rất ít thuộc loại tự dƣỡng nhƣ: Thiobacillus Denitrificant sử dụng lƣu huỳnh làm chất khử để sản xuất năng lƣợng và sử dụng nguồn cacbon vô cơ CO2, HCO-3 để xây dựng tế bào.
Quá trình khử nitrat xảy ra theo 4 bậc liên tiếp nhau với mức độ giảm hóa trị của nguyên tố nitơ: NO-3 -> NO-2 -> NO -> N2O -> N2.
Phản ứng khử nitrat với chất hữu cơ là metanol hay axit axetic: 6NO-3 + 5CH3OH -> 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH- 8NO-3 + 5CH3COOH -> 4N2 + 10CO2 + 6H2O + 8OH-
Song song với quá trình khử nitrat, quá trình tổng hợp tế bào cũng diễn ra, khi đó lƣợng chất hữu cơ tiêu hao cho cả quá trình cao hơn so với lƣợng cần thiết cho phản ứng hóa học.
Các chất hữu cơ mà vi sinh Denitrifer có thể sử dụng khá đa dạng nhƣ: từ nguồn nƣớc thải, các hợp chất hóa học xác định đƣợc đƣa từ ngoài vào hoặc các chất hữu cơ hình thành từ phân hủy nội sinh.
Xử lý bằng VSV hiếu khí làm giảm BOD,NH4+ – Oxic
Hình 3.6. Khoang hiếu khí – ngăn chứa đệm vi sinh
Không khí đƣợc cấp bởi máy sục khí. Trong ngăn này sử dụng các chất có thể oxy hóa sinh hóa chủ yếu hoàn thành trong khi các Nitơ – Amonia sẽ chuyển thành Nitrat bởi quá trình Nitrat hóa bằng các VSV Nitrifers và khử BOD bằng các sinh vật Carboneus.
Theo Eckenfelder W.W. và Conon D.J. (1961) quá trình phân hủy hiếu khí nƣớc thải gồm 3 giai đoạn biểu thị bằng các phản ứng:
- Oxy hóa các chất hữu cơ:
+ O2 enzym CO2 + H2O + - Tổng hợp xây dựng tế bào mới:
+ O2 enzym Tế bào VSV + CO2 + H2O + C5H7NO2 - - Phân hủy nội bào:
C5H7NO2 + 5O2 enzym 5CO2 + 2H2O + NH3
Trong ngăn xử lý hiếu khí xảy ra quá trình oxy hóa amoni với tác nhân oxy hóa là oxy phân tử, quá trình này còn có tên gọi là nitrat hóa, đƣợc 2 loại VSV thực hiện kế tiếp nhau:
Chuyển hóa amon thành nitrit:
Nitrosomonas (N.europasa, N.oligocarboganes) oxy hóa amon đến nitrit thông qua hydroxyamin – NH2OH. Một số VSV khác oxy hóa NH4 là Nitrosopira, Nitrosococcus và Nitrosolobus.
2NH+4 + O2 -> 2NH2OH + 2H+ NH+4 + 1,5O2 -> NO-2 + 2H+ + H2O
Chuyển hóa nitrit thành nitrat:
Nitrobacter (N.agilis, N.winogradski) chuyển hóa nitrit thành nitrat NO-2 + 1/2O2 -> NO-3
Những vi khuẩn khác oxy hóa nitrit thành nitrat là: Nitrospira và Nitrococcus. Sự oxy hóa amon thành nitrit và sau đó thành nitrat là quá trình sinh năng lƣợng. VSV dùng năng lƣợng này để đồng hóa CO2.
Hầu hết các vi khuẩn tự dƣỡng nitrat hóa có rất nhiều trong tự nhiên, nhƣng sự nitrat hóa cũng có thể thực hiện đƣợc bởi các vi khuẩn dị dƣỡng nhƣ: Anthrobacter và nấm Aspergillus. Những vi sinh này sử dụng nguồn cacbon hữu cơ và oxy hóa amon đến nitrat. Tuy nhiên, sự oxy hóa dị dƣỡng thì chậm hơn nhiều so với nitrat hóa tự dƣỡng.
Nitrosomonas và Nitrobacter thuộc loại VSV tự dƣỡng, chúng sử dụng nguồn cacbon vô cơ (chủ yếu là HCO-
3, CO2) cùng với các chất dinh dƣỡng (N, P, vi lƣợng,…) để xây dựng tế bào. Thành phần nitơ ƣa chuộng nhất là amoni.
Oxy hóa amoni gồm 2 phản ứng kế tiếp nhau nên tốc độ oxy hóa của cả quá trình bị khống chế bởi giai đoạn có tốc độ chậm hơn. Từ các kết quả nghiên cứu cho thấy tốc độ phát triển của Nitrosomonas chậm hơn so với loại Nitrobacter, và vì vậy nồng độ nitrit thƣờng rất thấp trong giai đoạn ổn định.
Sự khác biệt giữa quá trình hiếu khí và thiếu khí là loại enzym tham gia vào giai đoạn vận chuyển điện tử cho hợp chất nitơ ở bƣớc cuối cùng trong cả chuổi phản ứng, đó là reductase enzym.
Sau khi nƣớc thải đƣợc xử lý qua các khoang của hệ thống FRP theo nguyên tắc AAO, thì đƣợc dẫn vào ngăn lọc cặn để tách toàn bộ bùn hoạt tính hồi lƣu về
ngăn Anoxic và ngăn thu bùn thừa. Sau đó nƣớc thải sẽ đƣợc bơm qua ngăn khử trùng nhằm loại bỏ triệt để các vi khuẩn, vi rút gây bệnh, để đảm bảo điều kiện vệ sinh và tránh các dịch bệnh do các vi khuẩn đó gây ra.
Hình 3.7. Ngăn khử trùng – viên hóa chất khử trùng
Trong ngăn khử trùng, sẽ khử trùng nƣớc đã qua xử lý sinh học, thể tích hữu dụng của ngăn có thể lƣu trên 15 phút tổng lƣợng nƣớc đầu vào.
Không cần các thiết bị pha và định lƣợng hóa chất khi sử dụng hóa chất khử trùng, do sử dụng phƣơng pháp định lƣợng đơn giản hóa chất dạng viên Calcium hypochloride - Ca(OCl)2 của Nhật Bản chuyển giao. Tại Việt Nam, hóa chất này đƣợc gọi dƣới tên Clorine, do chất này phóng thích Clo khi vào nƣớc nên theo các nhà sản xuất nó có khả năng sát khuẩn tốt.
3.1.2. Bơm bùn vi sinh và kiểm tra chất lƣợng nƣớc đầu ra
3.1.2.1. Bơm bùn vi sinh Yêu cầu: Yêu cầu:
- Bùn lắng tốt, chỉ số bùn sau khi lắng 30 phút vào khoảng 150-300ml/1lit.
- Bùn màu nâu xám, không có mùi hôi của nƣớc thải.
Hình 3.10. Bơm bùn vi sinh vào bể hiếu khí
Sau khi bơm bùn vi sinh vào bể hiếu khí có sục khí liên tục trong vài ngày, bùn đạt yêu cầu, tiến hành cho nƣớc thải vào hoạt động theo quy trình vận hành hệ thống XLNT bình thƣờng và kiểm tra chất lƣợng nƣớc thải xem có đạt yêu cầu xử lý hay không.
3.1.2.2. Kiểm tra chất lượng nước đầu ra
Trƣớc khi tiến hành bàn giao hệ thống xử lý, cần phải kiểm tra các chỉ tiêu nƣớc thải đầu ra theo quy chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT, cột A.
Hình 3.8. Bùn hoạt tính trong bể
aeroten hoạt động bình thƣờng
Hình 3.9. Bùn hoạt tính dƣới kính
3.1.3. Lắp đặt hệ thống hợp khối FRP
3.1.3.1. Thông tin cần xác nhận trước khi thi công lắp đặt
a. Xin giấy phép thi công lắp đặt
Đối với việc thi công lắp đặt hệ thống XLNT phải hoàn thành và nộp các loại giấy phép cần thiết.
b. Địa điểm lắp đặt có phù hợp hay không
Địa điểm cấm thi công lắp đặt thƣờng là những vị trí dƣới sàn không thể quản lý duy trì đƣợc hệ thống, không thể xả đƣợc nguồn nƣớc, không dùng cho xe hút chân không và vị trí thoát nƣớc cao hơn các đƣờng ống xả nƣớc đầu ra.
c. Kiểm tra sản phẩm
Trƣớc khi thực hiện thi công lắp đặt nên kiểm tra lại sản phẩm thiết bị cần lắp đặt, xem có vấn đề hỏng hóc gì trong quá trình vận chuyển hay không.
Hình 3.12. Hệ thống xử lý nƣớc thải trƣớc khi lắp đặt
d. Xác định hệ thống đường ống và cấu tạo
Trên hệ thống XLNT có gắn theo nắp ngăn mùi, cần lƣu ý vị trí của nắp ngăn mùi đƣợc lắp nổi lên và không có nƣớc mƣa chảy vào đƣờng ống, về cơ bản là phải chống chảy ngƣợc.
e. Đào hố và thi công cơ bản
Hình 3.13. Đào hố trƣớc khi lắp đặt hệ thống xử lý nƣớc thải ngầm
- Vị trí không có nguồn nƣớc: dãi lớp đá nghiền xuống đáy, lấp những khe hở nhìn thấy bằng cát. Đổ bê tông tạo lớp nền. (Xi măng : Sỏi : Cát = 1:3:6 tiến hành trộn với nƣớc).
- Trƣờng hợp là vị trí có nguồn nƣớc: tạo rãnh để đặt bơm hút nƣớc ra, đổ bê tông đã trộn xuống để tạo nền. Việc dùng bơm hút nƣớc tiếp tục cho đến khi việc lắp đặt thiết bị hoàn thành.
3.1.3.2. Lắp đặt và chôn lấp thiết bị hợp khối cho trung tâm y tế
Cho công nhân đào thủ công thăm địa chất vị trí thi công diện tích 3.4m x 1.8m để kiểm tra địa chất nền đất vị trí xây dựng và dò tìm các chƣớng ngại vật hoặc loại đƣờng ống chôn ngầm, công trình ngầm.
Sau khi đào thăm dò lớp trên của vị trí xây dựng và kiểm tra các công trình ngầm và đầu nối tại công trình ngầm, tiếp tục đào đất hố móng thi công kích thƣớc 3.4m x 1.8m và sâu 0.8m so với cos +0,00.
b. Đổ bê tông thành bể đặt thiết bị
Sau khi đào thăm dò đến cao độ cần thiết thì tiến hành lắp dựng coppha, cốt thép và tiến hành đổ bê tông thành bể đặt thiết bị. Coppha là loại gỗ dán (gỗ ván ép) và các loại bulong, tăng đơ…
c. Đào đất hạ bể đặt thiết bị
- Sau khi tháo ván khuôn bể đặt thiết bị, sẽ tiến hành đào đất trong bể để hạ bể. Trƣớc khi đào đất cần chất tải (sử dụng các bao cát) lên mặt trên thành bể và trên thành bể đặt nivo để theo dõi sự thanh bằng và tụt đều dần của bể.
- Khi đào đất để hạ bể cần phải đào theo từng lớp đào sâu khoảng 20cm và cách thành bể khoảng 15cm đến 20cm. Sau đó mới tiến hành đào khoét đất đến sát thành bể và cứ đào từng lớp nhƣ vậy đến khi đạt đến cao độ thiết kế thì dừng