Hiện nay, nước ta đó ứng dụng nhiều giải phỏp cụng nghệ khỏc nhau để xử lý nước thải bệnh viện, tuy nhiờn với đặc điểm về thành phần và tớnh chất nước thải bệnh viện thỡ cụng nghệ xử lý sinh học vẫn chiếm ưu thế. Xử lý nước thải bằng phương phỏp sinh học dựa trờn hoạt động sống của vi sinh vật cú khả năng phõn húa những hợp chất hữu cơ trở thành nước, cỏc chất vụ cơ hay cỏc khớ đơn giản.
Phương phỏp sinh học trong điều kiện tự nhiờn: Xử lý nước thải trong cỏc ao hồ ổn định là phương phỏp xử lý đơn giản nhất. Phương phỏp này khụng yờu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ớt, chi phớ hoạt động rẻ tiền, quản lý đơn giản tuy nhiờn hiệu quả khụng cao. Cơ sở khoa học của phương phỏp là dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và cỏc thủy sinh khỏc, cỏc chất nhiễm bẩn bị phõn hủy thành cỏc chất khớ và nước. Như vậy, quỏ trỡnh làm sạch khụng phải thuần nhất là quỏ trỡnh hiếu khớ, mà cũn cú cả quỏ trỡnh tựy tiện và kỵ khớ.
19
Hỡnh 1.2. Ao sinh học tại bệnh viện Việt Nam - Thụy Điển Uụng Bớ Ao hồ sinh học rất hiệu quả trong xử lý vi khuẩn, vi rỳt và ký sinh trựng. Dưới ỏnh sỏng mặt trời sẽ làm cho pH nước ao hồ cú thể tăng lờn đến 9 về ban ngày, tảo sẽ sinh ra độc tố diệt vi sinh.
Nhược điểm của phương phỏp xử lý bằng ao sinh học là cần nhiều mặt bằng và thời gian xử lý kộo dài. Quỏ trỡnh xử lý phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết tự nhiờn, nhiệt độ thấp của mựa đụng sẽ kộo dài thời gian và hiệu quả làm sạch, hoặc gặp mưa sẽ làm tràn ao hồ gõy ụ nhiễm cỏc đối tượng khỏc
Theo kết quả quan trắc của Viện Y học lao động và Vệ sinh mụi trường tại bệnh viện Việt Nam - Thụy Điển Uụng Bớ năm 2011, nước thải sau xử lý chưa đạt tiờu chuẩn thải cho phộp, nồng độ BOD5 cũn 57mg/L, sunfua 5,5 mg/L, coliforms 40000 vi khuẩn/100ml. Hiệu quả xử lý thấp và bệnh viện Việt Nam - Thụy Điển Uụng Bớ đang cú kế hoạch xõy dựng hệ thống xử lý mới để thay thế ao sinh học xử lý hiện tại [21].
Phương phỏp sinh học nhõn tạo xử lý nước thải bệnh viện:
a. Bể phản ứng sinh học hiếu khớ – AEROTEN
Là cụng trỡnh xử lý nước thải dạng bể được thực hiện nhờ bựn hoạt tớnh và cấp oxy bằng khớ nộn hoặc làm thoỏng, khuấy đảo liờn tục. Trong bể phản ứng sinh học hiếu khớ – Aeroten, nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khớ, khuấy nhằm tăng cường lượng khớ oxi hũa tan và tăng cường quỏ trỡnh oxi húa chất bẩn hữu cơ cú trong nước. Nước thải sau khi đó được xử lý sơ bộ cũn chứa phần lớn cỏc chất hữu cơ ở dạng hũa tan cựng cỏc chất lơ lửng đi vào Aeroten. Cỏc chất lơ
20
lửng này là một số chất rắn và cú thể là cỏc chất hữu cơ chưa phải là dạng hũa tan. Cỏc chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bỏm vào để cư trỳ, sinh sản và phỏt triển, dần thành cỏc hạt cặn bụng. Cỏc hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chớnh vỡ vậy xử lý nước thải ở Aeroten được gọi là quỏ trỡnh xử lý với sinh vật lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Cỏc bụng cặn này cũng chớnh là bựn hoạt tớnh.
Bựn hoạt tớnh là loại bựn xốp chứa nhiều vi sinh vật cú khả năng oxi húa và khoỏng húa cỏc chất hữu cơ chứa trong nước thải. Để giữ cho bựn hoạt tớnh ở trạng thỏi lơ lửng và để đảm bảo oxi dung cho quỏ trỡnh oxi húa cỏc chất hữu cơ thỡ phải luụn luụn đảm bảo việc thoỏng giú. Thời gian nước lưu trong bể aeroten khụng lõu quỏ 12 giờ (thường là 4 -8 giờ).
Nguyễn Thị Tuyến và cộng sự (2006), đỏnh giỏ hiệu quả xử lý trong cỏc bể aeroten tại bệnh viện đa khoa Phỳ thọ cho kết quả cỏc chỉ tiờu sau xử lý của nước thải đạt tiờu chuẩn thải với chỉ tiờu BOD ở mức I và với SS ở mức II [19].
Từ Hải Bằng (2008), đỏnh giỏ hiệu quả xử lý trong số 8/33 hệ thống xử lý nước thải của cỏc bệnh viện sử dụng hệ thống bể aeroten thỡ hầu hết chỉ xử lý được vi sinh vật chứ khụng xử lý hiệu quả đối với cỏc yếu tố húa lý [2].
Theo Hoàng Huệ [8], trong những điều kiện bất lợi, khi lượng bựn quỏ tải hoặc khụng đầy đủ, hoặc cú sự thay đổi lớn về nhiệt độ, thành phần nước thải...thỡ bựn cú thể “phồng“ lờn. Ở bể lắng thứ cấp loại bựn đú lắng rất kộm, một phần cựng nước thải ra khỏi cụng trỡnh, do vậy làm giảm hiệu suất xử lý của bể lắng và giảm nồng độ bựn hoạt tớnh tuần hoàn. Tuy bựn “phồng“ cú bề mặt phỏt triển, khi xử lý sinh học nước thải rất đạt hiệu quả, song bể Aeroten làm việc khụng ổn định.
b. Cụng nghệ lọc sinh học nhỏ giọt
Lọc sinh học nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xỳc khụng ngập nước. Để đến được lớp vật liệu lọc, nước đến lớp vật liệu lọc chia thành cỏc dũng hoặc hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xỳc với màng sinh học ở trờn bề mặt vật liệu và được làm do vi sinh vật của màng phõn hủy hiếu khớ và kị khớ cỏc chất hữu cơ cú trong nước. Cỏc chất hữu cơ phõn hủy hiếu khớ sinh ra CO2 và nước, phõn hủy kị khớ sinh ra CH4 và CO2 làm trúc màng ra khỏi vật
21
liệu mang, bị nước cuốn theo. Trờn mặt giỏ mang là vật liệu lọc lại hỡnh 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 phõn hủy kị khớ cũng như hiếu khớ, 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 trỏnh tắc nghẽn cỏc khe trong vật liệu. Nước sau khi xử lý ở lọc sinh học thường nhiều chất lơ lửng do cỏc mảnh vỡ của màng sinh học cuốn theo, vỡ vậy cần phải đưa vào lắng 2 và lưu ở đõy thời gian thớch hợp để lắng cặn. Trong trường hợp này, khỏc với nước ra ở bể aeroten: nước ra khỏi lọc sinh học thường ớt bựn cặn hơn ra từ aeroten.
Hỡnh 1.3. Hệ thống xử lý nước thải tại cỏc bệnh viện C Thỏi Nguyờn và bệnh viện Tõm thần kinh Hưng Yờn
Một số bệnh viện đang ỏp dụng cụng nghệ lọc sinh học nhỏ giọt này như bệnh viện A Thỏi Nguyờn, bệnh viện C Thỏi Nguyờn, bệnh viện đa khoa Quỳnh Phụ - Thỏi Bỡnh, kết quả đo, phõn tớch mẫu nước thải bệnh viện ở đầu vào, đầu ra cả 3
bệnh viện, sau khi xử lý đạt được tiờu chuẩn cho phộp, tất cả cỏc chỉ tiờu phõn tớch
đều đạt yêu cầu so với QCVN 28:2010/BTNMT. Cụng nghệ xử lý đạt mức độ an
toàn trong trường hợp cú sự thay đổi về lưu lượng [9].
c. Cụng nghệ xử lý nước thải theo mụ hỡnh DEWATS
DEWATS (DEcentralized WAsterwater Treament System) - hệ thống xử lý nước thải phõn tỏn, là một giải phỏp mới cho xử lý nước thải hữu cơ với qui mụ dưới 1000m3/ngày đờm. Hệ thống DEWATS gồm cú bốn bước xử lý cơ bản:Quỏ
22
trỡnh lắng loại bỏ cỏc cặn lơ lửng cú khả năng lắng được, giảm tải cho cỏc cụng trỡnh xử lý phớa sau. Quỏ trỡnh xử lý nhờ cỏc vi sinh vật kị khớ để loại bỏ cỏc chất rắn lơ lửng và hũa tan trong nước thải. Giai đoạn này cú hai cụng nghệ được ỏp dụng là bể phản ứng kị khớ cú cỏc vỏch ngăn và bể lắng kị khớ. Bể phản ứng kị khớ với cỏc vỏch ngăn giỳp cho nước thải chuyển động lờn xuống. Dưới đỏy mỗi ngăn, bựn hoạt tớnh được giữ lại và duy trỡ, dũng nước thải vào liờn tục được tiếp xỳc và đảo lộn với lớp bựn hoạt tớnh cú mật độ vi sinh vật kị khớ cao, nhờ đú mà quỏ trỡnh phõn hủy cỏc hợp chất hữu cơ trong nước thải được diễn ra mạnh mẽ giỳp làm sạch nước thải hiệu quả hơn cỏc bể tự hoại thụng thường. Bể lọc kị khớ với vật liệu lọc cú vai trũ là giỏ đỡ cho cỏc vi sinh vật phỏt triển, tạo thành cỏc màng vi sinh vật. Cỏc chất ụ nhiễm hũa tan trong nước thải được xử lý hiệu quả hơn khi đi qua cỏc lỗ rỗng của vật liệu lọc và tiếp xỳc với cỏc màng vi sinh vật.Toàn bộ phần kị khớ nằm dưới đất, khụng gian phớa trờn cú thể sử dụng làm sõn chơi, bói để xe… Điều này rất thớch hợp với cỏc khu vực thiếu diện tớch xõy dựng. Tiếp theo là quỏ trỡnh xử lý hiếu khớ và cuối cựng quỏ trỡnh khử trựng.
Hỡnh 1.4. Cỏc bước xử lý nước thải của DEWATS
Hiện nay đó cú hơn 500 hệ thống DEWATS đang hoạt động hiệu quả ở cỏc nước như Indonesia, Ấn Độ, Philippin, Trung Quốc, Việt Nam và cỏc nước Nam
23
Phi. Tại Việt Nam, hệ thống DEWATS đó được ỏp dụng xử lý nước thải tại: Bệnh viện Nhi Thanh Húa, tỉnh Thanh Húa; Bệnh viện đa khoa Kim Bảng, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam; xử lý nước thải sinh hoạt tại thụn Kiờu Kị, xó Kiờu Kị, huyện Gia Lõm, Hà Nội; Trung tõm cứu hộ gấu Tam Đảo; … Tiềm năng ỏp dụng cụng nghệ DEWATS vào việc xử lý nước thải vào điều kiện Việt Nam là rất lớn vỡ tớnh bền vững của cụng nghệ trong việc giải quyết vấn đề ụ nhiễm mụi trường do nước thải hữu cơ gõy ra với chi phớ thấp, hiệu quả xử lý cao [14].
d. Cụng nghệ xử lý nước thải kết hợp aeroten và lọc sinh học (thiết bị hợp khối)
Nước thải sau chắn rỏc được bơm qua bể sục khớ aeroten, lắng, xử lý sinh học hiếu khớ và yếm khớ qua lớp vật liệu đệm sau đú lắng và khử trựng trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.
24
Nguyờn lý hoạt động
Nguyờn lý hợp khối cho phộp thực hiện kết hợp nhiều quỏ trỡnh cơ bản xử lý nước thải đó biết trong khụng gian thiết bị của mỗi mụ-đun để tăng hiệu quả và giảm chi phớ vận hành xử lý nước thải. Thiết bị xử lý hợp khối kết hợp cỏc quỏ trỡnh xử lý cơ bản bằng phương phỏp sinh học với việc bổ sung chế phẩm vi sinh gia tăng quỏ trỡnh khử chất bẩn hữu cơ. Việc kết hợp đa dạng này sẽ tạo mật độ màng vi sinh tối đa mà khụng gõy tắc cỏc lớp đệm, đồng thời thực hiện oxy húa mạnh và triệt để cỏc chất hữu cơ trong nước thải. Thiết bị hợp khối cũn ỏp dụng phương phỏp lắng cú lớp bản mỏng (lamen) cho phộp tăng bề mặt lắng và rỳt ngắn thời gian lưu.
Đi kốm với giải phỏp cụng nghệ hợp khối này cú cỏc húa chất phụ trợ gồm: chất keo tụ PACN-95 và chế phẩm vi sinh DW-97H giỳp nõng cao hiệu suất xử lý, tăng cụng suất thiết bị. Chế phẩm DW-97H là tổ hợp của cỏc vi sinh vật hữu hiệu (nấm sợi, nấm men, xạ khuẩn và vi khuẩn), cỏc enzym thủy phõn ngoại bào (amilaz, cellulaz, proteaz) cỏc thành phần dinh dưỡng và một số hoạt chất sinh học; sẽ làm phõn giải (thủy phõn) cỏc chất hữu cơ từ trong bể phốt của bệnh viện nhanh hơn (tốc độ phõn hủy tăng 7 - 9 lần và thủy phõn nhanh cỏc cao phõn tử khú tan, khú tiờu thành cỏc phõn tử dễ tan, dễ tiờu), giảm được sự quỏ tải của bể phốt, giảm kớch thước thiết bị, tiết kiệm chi phớ chế tạo và chi phớ vận hành, cũng như diện tớch mặt bằng cho hệ thống xử lý. Chất keo tụ PACN-95 khi hũa tan vào trong nước sẽ tạo màng hạt keo, liờn kết với cặn bẩn (bựn vụ cơ hoặc bựn hoạt tớnh tại bể lắng) thành cỏc bụng cặn lớn và tự lắng với tốc độ lắng cặn nhanh; nhờ đú, giảm được kớch thước thiết bị lắng (bể lắng) đỏng kể mà vẫn đảm bảo tiờu chuẩn đầu ra của nước thải.
Ưu điểm của cụng nghệ
- Tiết kiệm chi phớ đầu tư do giảm thiểu được phần đầu tư xõy dựng. Chế tạo, lắp đặt tương đối đơn giản. Tiết kiệm diện tớch đất xõy dựng.
- Cú cấu trỳc modun và dễ dàng tự động hoỏ, dễ quản lý vận hành.
- Cú thể kiểm soỏt cỏc ụ nhiễm thứ cấp như tiếng ồn và mựi hụi, đảm bảo mỹ quan.
25
- Hợp với cỏc cụng trỡnh cú qui mụ cụng suất nhỏ và trung bỡnh.
Với nguyờn lý hoạt động nờu trờn, Trung tõm CTC đó thiết kế 2 dũng thiết bị xử lý nước thải bệnh viện hợp khối điển hỡnh, dễ dàng triển khai hàng loạt, thớch hợp với nhiều địa hỡnh là V-69 và CN-2000:
Cụng nghệ xử lý nước thải bệnh viện V-69: Chức năng của cỏc thiết bị xử lý khối kiểu V-69 là xử lý sinh học hiếu khớ, lắng bậc 2 kiểu lamen và khử trựng nước thải. Ưu điểm của thiết bị là tăng khả năng tiếp xỳc của nước thải với vi sinh vật và oxy cú trong nước nhờ lớp đệm vi sinh cú độ rỗng cao, bề mặt riờng lớn; quỏ trỡnh trao đổi chất và oxy húa đạt hiệu quả rất cao.
Hỡnh 1.6. Giỏ thể bỏm dớnh làm bằng vật liệu PVC
Cụng nghệ xử lý nước thải bệnh viện CN-2000: Trờn nguyờn 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 thỏp sinh học với quỏ trỡnh cấp khớ và khụng cấp khớ đan xen nhau để tăng khả năng khử nitơ được ứng dụng để xử lý cỏc nguồn nước thải cú ụ nhiễm hữu cơ và nitơ.
26
Theo nghiờn cứu khảo sỏt hiện trạng nước thải bệnh viện, hiện nay, xử lý nước thải theo cụng nghệ theo nguyờn lý hợp khối này được khỏ nhiều bệnh viện ỏp dụng, điển hỡnh như ở Đà Nẵng hay Hà Nội cú 11/25, (44%) số bệnh viện được nghiờn cứu khảo sỏt đang ỏp dụng cụng nghệ này [5].
Trong kết quả nghiờn cứu của Từ Hải Bằng ở 9 hệ thống xử lý nước thải ỏp dụng cụng nghệ theo nguyờn lý hợp khối này, kết quả nước thải tại bể tập trung trước xử lý cú 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 thỏp lọc hoàn thành quỏ trỡnh xử lý sinh học cho kết quả nồng độ DO trung bỡnh trong nước thải đó 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 trựng clo nờn coliform gần như khụng cũn trong nước thải [2].