NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPa.Tổng quan về nước thải chế, tìm hiểu về thành phần tính chất nước thải Lịch sử phát triển của Công ty, Quy trình sản xuất của nhà máyb.Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải.Tổng quan về quá trình và công nghệ xử lý nước thảiMột số công nghệ xử lý nước thải ở Việt Namc.Thành phần tính chất nước thải, đề xuất sơ đồ công nghệ xử lýĐề xuất 02 phương án công nghệ xử lý phù hợpd.Tính toán các công trình đơn vị, khai toán chi phíe.Quá trình vận hành, bảo trì, bảo dưỡngQuy trình vận hành của hệ thống xử lý trên thực tế, bảo trì bảo dưỡng định kì.Các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành.f.Các công trình đơn vị đã thiết kế Bản vẽ PDF đính kèm cuối file
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN VÀ GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ BỆNH VIỆN NHI ĐỒNG 2 TP.HỒ CHÍ MINH
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN
1.1.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải bệnh viện
Chất thải bệnh viện thường tồn tại dưới ba dạng chính: rắn, lỏng và khí, với mức độ độc hại khác nhau Nguy hiểm nhất là các bệnh phẩm như tế bào và mô cắt bỏ trong phẫu thuật, găng tay và bông gạc dính dịch và máu, cùng với nước lau rửa từ các phòng điều trị và phòng mổ Các khí thải từ kho chứa hóa chất, đặc biệt là radium, cũng rất nguy hiểm Tiếp theo là chất thải từ dụng cụ y tế như kim tiêm, ống thuốc, và dao mổ Chất thải hóa chất độc hại như dung môi hữu cơ và huyết thanh quá hạn cũng cần được chú ý, sau đó mới đến nước thải y tế và sinh hoạt Một nghiên cứu cho thấy, mỗi gram bệnh phẩm như mủ và đờm nếu không được xử lý sẽ phát tán khoảng 11 tỷ vi khuẩn gây bệnh ra môi trường.
Nước thải bệnh viện, mặc dù chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng lượng nước thải sinh hoạt, nhưng lại mang nguy cơ cao về vệ sinh dịch tễ do tập trung nhiều bệnh nhân, đặc biệt là ở các khoa điều trị bệnh truyền nhiễm Nước thải này không chỉ chứa các chất ô nhiễm thông thường như chất hữu cơ và vi khuẩn, mà còn có các yếu tố độc hại đặc thù như phế phẩm thuốc, chất khử trùng, dung môi hóa học, dư lượng kháng sinh và đồng vị phóng xạ Hơn nữa, nước thải bệnh viện còn chứa nhiều tác nhân gây bệnh như vi khuẩn, động vật nguyên sinh, trứng giun sán và virus, làm tăng nguy cơ lây lan dịch bệnh.
Các nguồn phát sinh nước thải trong bệnh viện:
Nước thải phát sinh từ các hoạt động khám và điều trị bệnh tại các khoa chức năng
Nước thải phát sinh từ mục đích sinh hoạt của bệnh nhân, thân nhân, khách thăm, bác sỹ và cán bộ - công nhân viên trong bệnh viện
Nước thải phát sinh từ hoạt động vệ sinh và làm sạch các phòng lưu trú cho bệnh nhân, cũng như các phòng làm việc và chức năng hỗ trợ công tác khám và điều trị bệnh.
Nước thải phát sinh từ quá trình giặt giũ y phục, chăn mền, ga giường, khăn lau
Nước thải phát sinh từ các khâu pha chế thuốc
Nước thải phát sinh từ quá trình chế thức ăn tại căn tin của bệnh viện
Trong hoạt động của bệnh viện, nước được sử dụng ở hầu hết các khâu, dẫn đến việc phát sinh nước thải Mặc dù tính chất nước thải từ các bộ phận và khoa chức năng khác nhau, sự khác biệt này không quá lớn Để đơn giản hóa việc thu gom nước thải và thuận tiện cho thiết kế hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT), người ta thường coi tính chất nước thải từ các khâu trong bệnh viện là tương đồng Nước thải từ các khâu này được thu gom qua một hệ thống cống chung và sau đó chuyển đến HTXLNT của bệnh viện.
1.1.2 Thành phần, thông số ô nhiễm chính trong nước thải bệnh viện
Các chỉ tiêu của nước thải bệnh viện (BOD 5 , COD)
Các chỉ tiêu hữu cơ của nước thải y tế gồm có: nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD)
BOD5 gián tiếp chỉ ra mức độ ô nhiễm do các chất có khả năng bị oxy hoá sinh học, mà đặc biệt là các chất hữu cơ
BOD5 thường được xác định bằng phương pháp phân hủy sinh học trong thời gian 5 ngày nên được gọi là chỉ số BOD5
Có thể phân loại mức độ ô nhiễm của nước thải thông qua chỉ số BOD5 như sau:
- BOD5 < 200 mg/lít (mức độ ô nhiễm thấp)
- 350 mg/l < BOD5 < 500 mg/lít (mức độ ô nhiễm trung bình)
- 500mg/l < BOD5 < 750 mg/lít (mức độ ô nhiễm cao)
- BOD5 > 750 mg/lít (mức độ ô nhiễm rất cao)
Theo báo cáo khảo sát của Viện Sức khỏe nghề nghiệp và môi trường năm 2004, trong nước thải bệnh viện tại Việt Nam, chỉ số BOD5 dao động từ 120 mg/l đến mức cao hơn, cho thấy tình trạng ô nhiễm môi trường đáng lo ngại.
COD là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải, bao gồm cả các chất hữu cơ dễ và khó phân hủy sinh học Chỉ số COD giúp xác định hàm lượng ô nhiễm hữu cơ trong nước thải một cách gián tiếp.
Có thể phân loại mức độ ô nhiễm thông qua chỉ số COD như sau:
- COD < 400 mg/lít (mức độ ô nhiễm thấp)
- 400 mg/l < COD < 700 mg/lít (mức độ ô nhiễm trung bình)
- 700 mg/l < COD < 1500 (mức độ ô nhiễm cao)
- COD > 1500 mg/lít (mức độ ô nhiễm rất cao)
Trong nước thải bệnh viện tại Việt Nam, COD thường có giá trị từ 150mg/l đến
Các chất dinh dưỡng trong nước thải bệnh viện (các chỉ tiêu nitơ và phospho)
Nước thải y tế chứa các nguyên tố dinh dưỡng quan trọng như Nitơ và Phốt pho, cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật và thực vật Hàm lượng N-NH4+ trong nước thải y tế phụ thuộc vào loại hình cơ sở y tế, với nước thải từ phòng khám và Trung tâm y tế quận/huyện thường có lưu lượng thấp (300-350 lít/giường/ngày) nhưng chỉ số tổng Nitơ cao từ 50-90 mg/l Các giá trị này chỉ mang tính chất tham khảo; do đó, việc khảo sát và đánh giá nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải là cần thiết khi thiết kế hệ thống xử lý Nitơ trong nước tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như nitơ hữu cơ, nitơ amôn, nitơ nitrit và nitơ nitrat, gây ra hiện tượng phú dưỡng và độc hại cho nguồn nước sinh hoạt Phốt pho thường tồn tại dưới dạng orthophotphat (PO43-).
Phốt pho, dưới dạng các ion như HPO42-, H2PO4-, H3PO4, polyphosphate [Na3(PO3)6] và phốt phát hữu cơ, là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng bùng nổ tảo ở nhiều nguồn nước mặt Sự gia tăng này dẫn đến tình trạng tái nhiễm bẩn, làm cho nước có màu sắc và mùi khó chịu.
Chất khử trùng và một số chất độc hại khác
Các cơ sở y tế, đặc biệt là bệnh viện, thường sử dụng nhiều hóa chất khử trùng, chủ yếu là các hợp chất chứa clo như cloramin B và clorua vôi Những hóa chất này có thể xâm nhập vào nguồn nước thải, gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả xử lý của các công trình xử lý nước thải sử dụng phương pháp sinh học.
Một số kim loại nặng như chì (Pb), thủy ngân (Hg), cadimi (Cd) và các hợp chất AOX phát sinh từ quá trình chụp X-quang và hoạt động tại các phòng xét nghiệm bệnh viện có thể xâm nhập vào hệ thống nước thải Việc thu gom và phân loại không triệt để các chất thải này sẽ dẫn đến nguy cơ ô nhiễm nguồn nước tiếp nhận.
Các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải bệnh viện
Nước thải y tế có khả năng chứa các vi sinh vật gây bệnh nguy hiểm như Samonella typhi, tác nhân gây bệnh thương hàn, Samonella paratyphi, nguyên nhân gây bệnh phó thương hàn, Shigella sp, gây ra bệnh lỵ, và Vibrio cholerae, tác nhân gây bệnh tả.
Ngoài ra trong nước thải y tế còn chứa các vi sinh vật gây nhiễm bẩn nguồn nước từ phân như sau:
Coliform và Fecal coliform là các vi khuẩn hình que gram âm có khả năng lên men lactose để sinh ga ở nhiệt độ 35 ± 0.5 °C Chúng có thể sống ngoài đường ruột của động vật, đặc biệt trong môi trường khí hậu nóng Nhóm vi khuẩn coliform bao gồm các loài như Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella và Fecal coliforms, trong đó E coli thường được sử dụng để chỉ định nguồn nước bị ô nhiễm phân Khi xác định số lượng Fecal coliform, cần lưu ý rằng kết quả có thể bị sai lệch do sự phát triển của một số vi sinh vật không có nguồn gốc từ phân ở nhiệt độ 44 °C.
Fecal streptococci là nhóm vi khuẩn chủ yếu sống trong đường ruột của động vật, bao gồm các loài như Streptococcus bovis và S.equinus Một số loài như S.faecalis và S.faecium có mặt cả ở người và động vật, với hai biotype có khả năng xuất hiện trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm Việc đánh giá số lượng Fecal streptococci trong nước thải diễn ra thường xuyên, nhưng có thể gặp khó khăn do sự nhầm lẫn với các biotype tự nhiên Các vi khuẩn này rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ, và các nghiên cứu khuyến khích việc sử dụng chỉ tiêu này, đặc biệt trong việc so sánh với khả năng sống sót của Salmonella.
Clostridium perfringens là vi khuẩn chỉ thị duy nhất có khả năng tạo bào tử trong môi trường yếm khí, giúp xác định ô nhiễm theo chu kỳ hoặc ô nhiễm trước đó nhờ vào khả năng sống sót lâu dài của bào tử Đối với các cơ sở tái sử dụng nước thải, chỉ tiêu này rất quan trọng để đánh giá, vì bào tử của nó có khả năng sống sót tương đương với một số loại virus và trứng ký sinh trùng.
1.1.3 Sự ảnh hưởng của nước thải bệnh viện đến môi trường và con người
Nước thải bệnh viện là loại nước thải nguy hại, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật Hơn nữa, nó còn tác động tiêu cực đến sức khỏe con người, đe dọa sự an toàn và chất lượng cuộc sống.
Ảnh hưởng đến sức khỏe con người
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ BỆNH VIỆN NHI ĐỒNG 2 TP.HỒ CHÍ MINH
Điều kiện địa lý tự nhiên
Hình 1 1: Bản đồ vị trí bệnh viện Nhi Đồng 2 TP.Hồ Chí Minh
- Địa chỉ: 14 Lý Tự Trọng, Phường Bến Nghé, Quận 1, TP HCM
Bệnh viện Nhi Đồng 2, được thành lập vào ngày 01/06/1978, tọa lạc trên khu đất 8,6 hecta tại Quận 1, TP.HCM, với mặt tiền giáp các đường Lý Tự Trọng, Chu Mạnh Trinh, Nguyễn Du và Hai Bà Trưng Là bệnh viện chuyên khoa Nhi hạng 1, Bệnh viện Nhi Đồng 2 đóng vai trò quan trọng trong việc khám và chữa bệnh cho trẻ em từ 0 đến dưới 16 tuổi, và là một trong bốn bệnh viện Nhi hàng đầu tại Việt Nam, góp phần vào sự phát triển y tế của thành phố.
Bệnh viện có 1.400 giường bệnh, được xây dựng trong khuôn viên 8,6 hecta, nhiều cây xanh, thoáng mát, sân chơi rộng rãi, thân thiện với trẻ em…
Bệnh viện được trang bị hệ thống thiết bị y tế hiện đại và đội ngũ bác sĩ có chuyên môn cao, đáp ứng tốt nhu cầu chăm sóc sức khỏe cho bệnh nhi Đồng thời, bệnh viện còn là trung tâm đào tạo thực hành cho các trường như Đại học Y Dược TP.HCM, Đại học Y khoa Phạm Ngọc Thạch và Đại học Nguyễn Tất Thành, đồng thời được Bộ Y tế cấp mã đào tạo cho chương trình đào tạo y khoa liên tục Ngoài ra, bệnh viện cũng tiếp nhận sinh viên quốc tế đến tham quan và học tập chuyên ngành nhi khoa.
Bệnh viện đóng vai trò là trung tâm hợp tác nghiên cứu lâm sàng, liên kết với các viện, bệnh viện hàng đầu trong cả nước, Tổ chức Y tế Thế giới, cũng như các trường đại học và viện nghiên cứu từ các quốc gia phát triển.
Bệnh viện được trang bị 10 phòng chức năng và 35 khoa lâm sàng cùng cận lâm sàng, cung cấp đầy đủ các chuyên khoa, nổi bật với khoa Ngoại Thần kinh, vật lý trị liệu, khoa Tâm lý, và khoa Sức khỏe trẻ em.
Từ năm 2004, Bệnh viện Nhi đồng 2 đã thực hiện thành công phẫu thuật ghép thận và ghép gan Đến năm 2010, bệnh viện tiếp tục mở rộng hoạt động với việc triển khai đơn vị phẫu thuật tim hở và thông tim can thiệp Đặc biệt, Bệnh viện Nhi đồng 2 là cơ sở nhi khoa duy nhất tại Việt Nam thực hiện phẫu thuật chấn thương sọ não và các bệnh lý ngoại thần kinh ở trẻ em.
Ban Giám đốc gồm 01 Bác sĩ Giám đốc và 02 Bác sĩ Phó Giám đốc
Khu điều trị ngoại trú bao gồm các khoa như Khám bệnh, Cấp cứu, Sức khỏe trẻ em và Tâm lý, với phòng khám theo yêu cầu chất lượng cao, có khả năng tiếp nhận từ 5.000 đến 6.000 lượt khám mỗi ngày Đội ngũ nhân viên y tế tại đây luôn chú trọng đến phong cách phục vụ và thái độ làm việc, nhằm đảm bảo sự hài lòng tối đa cho bệnh nhân.
Bệnh viện Nhi Đồng 2 cam kết lấy người bệnh làm trung tâm và ưu tiên hàng đầu là chất lượng khám, chữa bệnh Với sự quyết tâm của toàn thể cán bộ nhân viên y tế, bệnh viện phấn đấu hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ chăm sóc sức khỏe nhân dân và phát triển thành bệnh viện chuyên khoa nhi hiện đại, tương đương với các nước trong khu vực.
1.2.2 Nguyên tắc bố trí công trình xử lý và điểm xả nước thải
Hình 1 2 Sơ đồ bố trí bệnh viện Nhi Đồng 2 TP.Hồ Chí Minh
Hình 1 3 Mô hình bệnh viện Nhi Đồng 2, TP.Hồ Chí Minh
Hệ thống xử lý nước thải (XLNT) cần được thiết kế đồng bộ với quy hoạch phát triển của các cơ sở y tế, đồng thời phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa công trình và khu dân cư lân cận.
Bảng 1 1 Khoảng cách tối thiểu của công trình xử lý nước thải bệnh viện đối với khu dân cư xung quanh
Khoảng cách ATVSMT tối thiểu (m) ứng với công suất (m 3 /ngày)
2 Trạm xử lý nước thải: a Xử lý cơ học, có sân phơi bùn 100 200 b
Xử lý sinh học không có sân phơi bùn, có máy làm khô bùn, có thiết bị để xử lý mùi hôi, xây dựng kín
10 15 c Xử lý sinh học nhân tạo, có sân phơi bùn 100 150 d Bãi lọc ngầm trồng cây 100 150 e Khu đất tưới cây xanh, nông nghiệp 50 200 f Hồ sinh học 50 200 g Mương oxy hóa 50 150
Để đảm bảo vệ sinh môi trường, cần trồng cây xanh với khoảng cách tối thiểu 10m Đối với trạm bơm nước thải sử dụng máy bơm chìm trong giếng ga kín, không yêu cầu khoảng cách an toàn, nhưng cần có ống thông hơi để xả mùi hôi ở độ cao ≥ 3m Nếu không đủ diện tích để đảm bảo khoảng cách tối thiểu, cần áp dụng công nghệ phù hợp hoặc xây dựng các công trình xử lý nước thải hợp khối và phải được sự chấp thuận của cơ quan quản lý môi trường địa phương.
Nước thải từ cơ sở y tế được dẫn ra ngoài qua hệ thống cống kín và sử dụng vật liệu không thấm nước Để đảm bảo quá trình pha loãng với nguồn tiếp nhận hiệu quả, nước thải cần được xả với áp lực và ngập.
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN HIỆN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM
1.3.1 Xử lý nước thải bệnh viện theo công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt (Biophil)
Hình 1 4 Sơ đồ XLNT bệnh viện theo công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt
Nước thải bệnh viện được thu gom từ hệ thống cống thoát qua song chắn rác thô để ngăn chặn các vật lớn như quần áo, bơm tiêm, chai lọ và gạc, nhằm tránh tắc nghẽn đường ống và hỏng bơm Sau đó, nước thải được bơm tới bể điều hòa để xử lý sơ bộ, nơi chất bẩn và lưu lượng nước thải được điều hòa Tại đây, các vi sinh vật có sẵn trong nước thải sẽ oxy hóa một phần hợp chất hữu cơ thành chất ổn định bông cặn dễ lắng, đồng thời giảm một phần COD và BOD.
Nước thải được chuyển đến bể lọc sinh học nhỏ giọt, tùy thuộc vào cách bố trí hệ thống ngầm hay nổi Tại đây, vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng, giúp chuyển đổi chúng thành các chất vô cơ vô hại Nước thải được tưới đều lên lớp vật liệu lọc, gồm đá cục và cuội có kích thước nhỏ hơn 30mm, với chiều cao từ 1,5-2m Các hạt vật liệu lọc sẽ được bao bọc bởi một lớp màng vi sinh vật, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý.
Nước sau khi ra khỏi bể lọc sinh học sẽ được bơm lên bể lắng thứ cấp, nơi bùn lắng xuống đáy được chuyển đến bể nén bùn Phần nước trong sau đó được dẫn đến bể khử trùng để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh Cuối cùng, nước đã qua xử lý sẽ được thải ra hệ thống cống thành phố hoặc ao hồ.
1.3.2 Xử lý nước thải bệnh viện bằng bùn hoạt tính trong bể hiếu khí
Hình 1 5 Sơ đồ XLNT bệnh viện bằng bùn hoạt tính trong bể hiếu khí
Nước thải từ bể phốt và khu vệ sinh trong các khoa, phòng, buồng bệnh được thu gom qua hệ thống cống và dẫn đến bể điều hòa, nơi có thiết bị song chắn rác Thiết bị này giúp loại bỏ các vật thể lớn như bơm tiêm, mảnh thủy tinh, bông gạc và đồ vải, nhằm bảo vệ máy móc, thiết bị và các công trình phía sau hoạt động hiệu quả.
Bể điều hòa có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lưu lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải Tại đây, nước thải được khuấy trộn và làm thoáng sơ bộ thông qua hệ thống sục khí Sau đó, nước thải được bơm lên bể lắng đợt 1, hay còn gọi là bể lắng sơ cấp, nơi các bông cặn bẩn và chất rắn có khả năng lắng sẽ lắng xuống đáy và được chuyển đến bể thu bùn.
Nước phần trên được chuyển đến bể hiếu khí, nơi hàm lượng bùn hoạt tính được duy trì lơ lửng để oxy hóa các chất bẩn và hợp chất hữu cơ thành những chất ổn định, tạo bông cặn dễ lắng Môi trường hiếu khí trong bể được duy trì nhờ hệ thống sục khí, giúp hỗn hợp lỏng luôn ở chế độ khuấy trộn hoàn toàn với không khí Sau một thời gian lưu nhất định, hỗn hợp sinh khối sẽ được chuyển sang bể lắng thứ cấp.
Tại bể lắng đợt 2, bùn lắng được tách ra khỏi nước đã xử lý, trong đó một phần bùn lắng được tuần hoàn trở lại bể hiếu khí để duy trì nồng độ bùn hoạt tính Nước sạch sau khi lắng sẽ được đưa qua bể khử trùng bằng dung dịch Clo hoặc bể sục ôzôn trước khi xả ra môi trường.
Bùn từ bể lắng đợt 1 và đợt 2 được xả định kỳ nhờ áp lực thuỷ tĩnh và sau đó được chuyển đến bể nén bùn Tại bể nén, bùn sẽ giảm thể tích và tự phân huỷ, giúp tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh Sau khi được nén và giảm thể tích, bùn sẽ được chuyển đến bể chứa bùn và được chôn định kỳ tại bãi chôn lấp.
1.3.3 Xử lý nước thải bệnh viện theo nguyên lý hợp khối
Hình 1 6 Sơ đồ XLNT bệnh viện theo nguyên lý hợp khối
Việc thu gom và vận chuyển nước thải từ các khoa, phòng, buồng bệnh trong cơ sở y tế được thực hiện qua mạng lưới thu nước thải đến bể hợp khối Quá trình này bao gồm các công đoạn như ngăn thu nước thải với song chắn rác, ngăn điều hòa, ngăn làm lắng sơ bộ, bể hiếu khí và ngăn thu bùn.
Bể điều hòa có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải Tại đây, nước thải được trộn với các chế phẩm vi sinh để tăng tốc độ phân hủy sơ bộ các chất hữu cơ, đồng thời xử lý một phần COD và BOD Hệ thống sục khí giúp khuấy trộn và làm thoáng nước thải, góp phần cải thiện hiệu quả xử lý.
Sau khi nước thải được lắng sơ bộ tại bể điều hòa, nước trong sẽ chảy sang bể hiếu khí gồm hai ngăn, nơi hàm lượng bùn hoạt tính được duy trì lơ lửng để oxy hóa các chất bẩn và hợp chất hữu cơ thành các chất ổn định, tạo thành bông cặn dễ lắng Quá trình này giúp khử BOD, COD và nitơ, với môi trường hiếu khí được duy trì nhờ hệ thống sục khí, đảm bảo hỗn hợp lỏng luôn được khuấy trộn hoàn toàn.
Sau khi được xử lý tại bể hiếu khí, nước thải sẽ được bơm lên thiết bị hợp khối dạng tháp, nơi sử dụng đệm vi sinh làm từ vật liệu nhựa hoặc vật liệu hữu cơ khác Thiết bị này có độ rỗng lớn hơn 90% và bề mặt riêng từ 250-300 m²/m³ Tại đây, các quá trình xử lý vi sinh sẽ được thực hiện để nâng cao chất lượng nước thải.
-Trộn khí cưỡng bức có cường độ cao bằng việc dùng không khí thổi cưỡng bức để hút và đẩy nước thải
- Lọc vi sinh dòng xuôi có lớp đệm vi sinh ngập nước
Thời gian lưu của nước thải trong thiết bị hợp khối khoảng 2 - 2,5 giờ, trong thời gian này, nước thải được tưới qua lớp vật liệu lọc với các phần tử rắn xốp, giúp vi khuẩn hấp phụ, sinh sống và phát triển trên bề mặt vật liệu Vi khuẩn bám vào vật rắn nhờ chất galatin do chúng tiết ra, di chuyển dễ dàng trong lớp chất nhầy Ban đầu, vi khuẩn phát triển tập trung ở một khu vực, sau đó lan rộng và phủ kín bề mặt vật liệu lọc Các chất dinh dưỡng như muối khoáng, hợp chất hữu cơ và oxy trong nước thải khuyếch tán qua màng sinh vật, đi vào lớp Xenlulose bên trong Màng sinh vật hình thành, chia thành hai lớp: lớp ngoài cùng hiếu khí với oxy khuyếch tán, và lớp trong thiếu oxy (anoxic) Thành phần chính của màng sinh vật bao gồm vi khuẩn, động vật nguyên sinh, nấm và xạ khuẩn Sau một thời gian hoạt động, màng sinh vật dày lên, khí tích tụ bên trong tăng, dẫn đến việc màng bị tách ra khỏi vật liệu lọc, làm tăng hàm lượng cặn lơ lửng trong nước và tiếp tục hình thành các lớp màng sinh vật mới.
Nước thải và bùn hoạt hóa được chuyển đến bể lắng đợt 2 (lắng lamen) để tách bùn hoạt hóa và cặn hữu cơ Bể lắng lamen được thiết kế với cấu trúc đệmlàm tăng bề mặt tiếp xúc và khả năng va chạm Ngoài ra, bể này còn có hệ thống cấp hóa chất keo tụ nhằm tạo bông keo tụ, từ đó nâng cao hiệu suất lắng.
Phần nước trong được qua bộ phận khử trùng bằng dung dịch NaOCl hoặc
Ca(OCl)2nồng độ 3 - 5 mg (tính theo lượng Clo hoạt tính)/m 3 nước thải Cuối cùng nước thải được xả ra ngoài cống thành phố hoặc ao, hồ, đồng ruộng
Bùn và cặn lắng ở ngăn lắng cùng các ngăn xử lý sinh học được máy bơm hồi lưu một phần bùn hoạt hóa trở lại thiết bị sinh học, nhằm duy trì nồng độ xử lý hiệu quả Phần bùn dư sẽ được bơm về bể nén bùn để xử lý tiếp.
1.3.4 Xử lý nước thải bệnh viện bằng công nghệ AAO
ĐÁNH GIÁ ƯU - NHƯỢC ĐIỂM CỦA MỘT SỐ MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN
XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN
Trong số 6 mô hình công nghệ đã được giới thiệu, mỗi mô hình đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng Việc lựa chọn mô hình công nghệ phù hợp cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo phù hợp với điều kiện thực tế của cơ sở y tế và khả năng phát triển trong tương lai Hướng dẫn này sẽ so sánh các ưu và nhược điểm của từng công nghệ, giúp các cơ sở y tế xác định phương pháp xử lý nào là phù hợp nhất trước khi đưa ra quyết định đầu tư.
Bảng 1 2 So sánh ưu nhược điểm của một số mô hình công nghệ xử lý nước thải bệnh viện
TT Mô hình công nghệ ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM
NTBV theo công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt
- Xử lý tương đối hiệu quả nước thải bệnh viện có mức độ ô nhiễm vừa phải;
- Kết cấu đơn giản, lắp đặt đơn giản, thuận tiện, chi phí đầu tư không cao;
- Có thể không cần cấp khí cưỡng bức;
Vận hành và bảo dưỡng thiết bị rất đơn giản, giúp giảm chi phí vận hành nhờ vào việc tiêu thụ điện năng thấp Hệ thống này không yêu cầu nhân viên vận hành phải có trình độ cao, tạo thuận lợi cho việc sử dụng.
- Chiếm ít diện tích hơn công nghệ bùn hoạt tính;
- Chi phí đầu tư cho hệ thống khoảng 15 - 18 triệu/m 3 nước thải;
- Không phù hợp với loại nước thải có mức độ ô nhiễm hữu cơ và nitơ cao;
- Cần có bể điều hòa để 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 bể lắng 1;
- Có thể gây mùi nếu vận hành không đúng
NTBV bằng bùn hoạt tính trong bể
- Xử lý hiệu quả nước thải có thành phần hữu cơ (BOD, COD) và amoni cao;
- Kết cấu thiết bị đơn giản nên chi phí đầu tư thấp;
Hiện tượng bùn khó lắng có thể xảy ra, gây giảm hiệu quả trong xử lý nước thải hiếu khí Tuy nhiên, thiết bị xử lý nước thải hoạt động tự động, giúp tiết kiệm nhân công trong quá trình vận hành.
- Để khắc phục tình trạng này đòi hỏi nhân viên vận hành 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 vật gây bệnh ra môi trường nếu không vận hành đúng cách;
- Cần thời gian khá lâu để hệ bùn hoạt tính hoạt động lại bình thường sau sự cố
NTBV theo nguyên lý hợp khối
- Xử lý hiệu quả nước thải có thành phần hữu cơ và nitơ cao
Hiệu suất xử lý tương đối ổn định;
- Kỹ thuật vận hành đơn giản và ổn định hơn công nghệ bùn hoạt tính;
- Chiếm ít diện tích hơn công nghệ bùn hoạt tính
- Chi phí đầu tư cao do phải sử dụng vật liệu lọc sinh học
(khoảng 15-25 triệu đồng/m 3 nước thải);
- Chi phí vận hành cao (1000 –
1200 đồng/m 3 nước thải) do tiêu hao nhiều điện năng (để cung cấp không khí cưỡng bức) và hóa chất;
- Không thể vận hành nếu mất điện;
- Có thể phát sinh tiếng ồn và mùi hôi nếu vận hành không đúng;
- Vỏ bằng thép không phù hợp với điều kiện thời tiết thay đổi
- Xử lý hiệu quả nước thải có mức độ ô nhiễm cao;
- Thi công lắp ráp nhanh, kết cấu gọn, cơ động, có thể phối hợp với các bể xử lý sẵn có;
- Tiêu thụ điện năng ít nên chi phí vận hành thấp (khoảng 400 – 550 đồng/ m 3 nước thải);
Hệ thống sử dụng công nghệ màng lọc cho quá trình khử trùng có chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao, dao động từ 30 đến 50 triệu đồng cho mỗi mét khối nước thải.
Phải bảo dưỡng màng lọc hàng năm, đòi hỏi nhân viên vận hành có trình độ, phải thay thế màng
- Chiếm ít diện tích, có thể lắp đặt chìm hoặc nổi, có thể di chuyển;
- Không phát tán mùi hôi vì lắp đặt chìm và kín lọc sau khoảng thời gian hoạt động;
Chi phí đầu tư và bảo trì màng lọc cao, cùng với việc phụ thuộc vào nhà cung cấp nước ngoài cho thiết bị, là những rào cản lớn mà các cơ sở y tế gặp phải khi áp dụng mô hình này.
Hệ thống khử trùng nước thải bằng hóa chất, không sử dụng công nghệ màng lọc, có chi phí đầu tư ban đầu ở mức trung bình, dao động từ 15 đến 25 triệu đồng cho mỗi mét khối nước thải.
NTBV bằng hồ sinh học ổn định
- Xử lý hiệu quả nước thải có mức độ ô nhiễm thấp và trung bình;
- Chi phí đầu tư thấp;Chi phí vận hành và bảo trì rất thấp;
- Vận hành và bảo trì dễ dàng, không đòi hỏi nhân viên vận hành có trình độ cao
- Chi phí đầu tư khoảng từ 6 -
- Không phù hợp với nước thải bệnh viện có mức độ ô nhiễm cao;
- Chiếm nhiều diện tích đất sử dụng cho công trình
NTBV bằng bãi lọc trồng cây kết hợp bể lọc yếm khí
- Xử lý hiệu quả nước thải ở mức độ thấp và trung bình;
- Chi phí đầu tư không quá cao;
- Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hóa lý tốt nếu tăng cường dung tích bể yếm khí;
- Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp;
- Không đòi hỏi nhân viên vận hành có trình độ cao;
- Tạo cảnh quan thiên nhiên trong lành, thân thiện với môi trường
- Chi phí đầu tư khoảng từ 10 -
- Phải đầu tư bể yếm khí lớn nếu nước thải có tải lượng ô nhiễm cao;
- Chiếm nhiều diện tích sử dụng;
- Hiệu quả khử trùng trên bãi lọc không đảm bảo nếu thời gian lưu ngắn (dưới 07 ngày).
TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
SONG CHẮN RÁC
Song chắn rác là thiết bị quan trọng dùng để tách rác trong nước thải trước khi vào trạm bơm hoặc trạm xử lý tập trung, nhằm bảo vệ máy bơm khỏi tắc nghẽn Trong ngăn thu nước thải, có thể lắp đặt song chắn rác thủ công, song chắn rác cơ giới hoặc song chắn rác kết hợp nghiền rác Khi khối lượng rác vượt quá 0,1 m³/ngày, nên áp dụng cơ giới hóa trong việc thu gom và nghiền rác; nếu ít hơn, có thể sử dụng song chắn rác thủ công hoặc giỏ chắn rác Song chắn rác được chia thành loại thô và loại tinh, trong đó song chắn rác thô rất quan trọng để tách loại rác lớn Việc tính toán và lựa chọn loại hình song chắn rác cần phù hợp với lưu lượng và tính chất của nguồn thải.
BỂ ĐIỀU HÒA
Nguyên lý hoạt động của bể điều hòa trong xử lý nước thải là thực hiện xáo trộn để ngăn ngừa tình trạng lắng cặn Trước khi nước được đưa vào bể điều hòa, cần bố trí bể lắng cát để hạn chế cặn lắng xuống đáy bể.
Hệ thống thổi khí cần được khởi động ngay lập tức để ngăn chặn tình trạng lên men và mùi hôi thối khó chịu Tốc độ thổi khí lý tưởng là từ 10 đến 15 lít/phút cho mỗi mét khối.
Bể chứa nước thải được thiết kế với hệ thống khuấy trộn, hệ thống sục khí (bao gồm các đĩa sục khí hoặc ống đục lỗ) và hệ thống máy bơm (gồm bơm nén khí và bơm nước thải) để đảm bảo quá trình xử lý hiệu quả.
Xử lý sinh học nâng cao giúp giảm tải và pha loãng các chất gây ức chế, đồng thời ổn định pH Chất lượng đầu ra và hiệu quả nén bùn trong bể lắng đợt 2 được cải thiện nhờ bông cặn đặc chắc hơn Diện tích bề mặt lọc giảm, nâng cao hiệu quả lọc và chu kỳ rửa lọc đồng đều hơn do tải lượng thủy lực thấp Trong xử lý hóa học, việc ổn định tải lượng giúp dễ dàng kiểm soát giai đoạn chuẩn bị và thêm hóa chất, tăng cường độ tin cậy của quy trình.
Diện tích mặt bằng cho bể điều hòa cần phải rộng rãi, đặc biệt là ở những khu vực gần dân cư, nơi cần được che chắn để giảm thiểu mùi hôi Ngoài ra, việc khuấy trộn và bảo trì bể cũng là yêu cầu cần thiết, dẫn đến việc tăng chi phí đầu tư.
BỂ LẮNG
Bể lắng sơ cấp đóng vai trò quan trọng trong việc tách cát và các hợp chất vô cơ trong quá trình xử lý nước thải bệnh viện Hai loại bể lắng chính thường được sử dụng là bể lắng đứng và bể lắng hai vỏ Tuy nhiên, thiết kế có thể linh hoạt mở rộng sang các loại bể lắng khác như bể lắng ngang, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng bệnh viện và công nghệ xử lý được lựa chọn Để tối ưu hóa dung tích bể trong hệ thống xử lý, bể lắng thường được kết hợp với bể điều hòa.
Bể lắng đứng sơ cấp là thiết bị quan trọng trong quá trình xử lý nước thải, giúp tách cặn và giảm hàm lượng cặn lơ lửng xuống dưới 150 mg/L trước khi xử lý sinh học hoặc khử trùng Bể có cấu trúc với bộ phận thu và tách chất nổi, máng tràn thu nước lắng có thể thiết kế dạng phẳng hoặc răng cưa, với tải trọng thủy lực không vượt quá 10 L/s.m Lượng cặn giữ lại trong bể phụ thuộc vào dòng nước thải từ bể tự hoại, và cặn từ bể lắng sơ cấp có thể chứa nhiều trứng giun sán cùng vi khuẩn gây bệnh.
Bể lắng hai vỏ là công trình thiết kế với các máng lắng giúp tách cặn lắng qua quá trình lắng trọng lực theo dòng chảy ngang Công trình này có khả năng ngăn chặn sự ổn định của bùn cặn lắng trong môi trường yếm khí Đặc biệt, bể lắng hai vỏ có nắp đậy được sử dụng để thay thế bể tự hoại khi lượng nước thải vượt quá mức cho phép.
Công trình xử lý nước thải có công suất 50m³/ngày và cần thay thế bể lắng hai vỏ (không có nắp đậy) khi cần thiết Việc đặt công trình xử lý gần nhà phải tuân thủ khoảng cách ly vệ sinh theo quy định, thường không vượt quá 500m³/ngày.
Hình 2 2: Sơ đồ cấu tạo bể Hình 2 2: Sơ đồ cấu
Bể có thể được thiết kế theo hình tròn hoặc hình chữ nhật, tùy thuộc vào công suất Khi công suất đạt 100m³/ngày, bể nên có hình tròn với đường kính tối thiểu 3m Đối với công suất 500m³/ngày, bể hình chữ nhật với tỷ lệ chiều rộng và chiều dài là 1:2 là lựa chọn tối ưu Thời gian xả bùn định kỳ là một lần mỗi ngày, với lượng bùn xả tương đương với lượng bùn tích tụ trong bể Nếu việc xả bùn gặp khó khăn, cần xem xét tăng thời gian giữa các lần hút bùn và mở rộng thể tích ngăn chứa bùn, nhưng chu kỳ xả bùn không nên vượt quá 5 ngày/lần.
Giai đoạn xử lý cấp 2
Giai đoạn xử lý cấp 2 trong xử lý nước thải có nhiệm vụ loại bỏ carbon hòa tan và các hợp chất nitơ, phốt pho thông qua hệ vi sinh vật Hệ vi sinh vật sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ dễ phân hủy như đường, chất béo và các phân tử carbon mạch ngắn, đồng thời hấp thu các chất khó tan ở dạng lơ lửng Để thực hiện quá trình khoáng hóa và nitrate hóa, vi khuẩn cần oxy và dưỡng chất, do đó hai phương pháp phổ biến được sử dụng là hệ màng lọc cố định bám dính và bùn hoạt tính lơ lửng.
Hệ màng lọc cố định bám dính bao gồm các phương pháp như lọc sinh học nhỏ giọt, đĩa quay sinh học và màng lọc ngập nước, nơi vi sinh vật phát triển trên nền giá thể và nước thải Để cung cấp oxy cho hệ vi sinh vật, thường sử dụng máy thổi khí cưỡng bức hoặc hệ thống cơ học Trong hệ thống bùn hoạt tính lơ lửng, bùn hoạt tính được trộn với nước thải và cung cấp oxy trong bể cố định, sau đó được trả lại bể hiếu khí để duy trì khả năng xử lý Để loại bỏ nitơ, cần oxy hóa amoniac thành nitrate với sự tham gia của vi sinh vật Nitrospira và Nitrosomonus, tiếp theo là khử nitrate thành khí nitơ trong điều kiện thiếu oxy Ngoài ra, có thể áp dụng các kỹ thuật xử lý cấp 3 như lọc cát và bãi lọc sinh học Các quá trình Nitrate hóa và khử nitrate cần được thực hiện cẩn thận để tạo ra nhóm vi sinh vật thích nghi và ổn định.
Các kỹ thuật xử lý cấp 2 thường được sử dụng trong các công trình xử lý nước thải bệnh viện tại Việt Nam bao gồm:
BỂ LỌC SINH HỌC
Bể lọc sinh học là thiết bị xử lý nước thải thông qua phương pháp sinh học hiếu khí, có thể đạt mức độ hoàn toàn hoặc không hoàn toàn Nguyên tắc hoạt động của bể dựa vào vi sinh vật bám dính trên vật liệu lọc rắn, tạo thành màng lọc sinh học Tại Việt Nam, hiện có hai dạng bể lọc sinh học được áp dụng.
- Bể lọc sinh học ngập nước
- Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học ngập nước
Bể lọc sinh học ngập nước là công trình sử dụng giá thể thay thế vật liệu lọc, được đặt trong nước để vi sinh vật bám vào Vi sinh vật phát triển thành lớp màng, giúp hấp thụ chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải khi nước chảy qua bề mặt lớp đệm Bể có thể hoạt động trong môi trường không có oxy (bể kỵ khí) hoặc được sục khí để cung cấp oxy (bể hiếu khí).
Giá thể vi sinh vật kỵ khí bao gồm các tấm nhựa hình sóng hoặc các loại đá cuội, antraxit, gạch vỡ có đường kính từ 40mm đến 70mm, được xếp thành đống trong bể Khối đệm có độ rỗng từ 40% đến 98%, tùy thuộc vào loại giá thể Nước thải cần được dẫn vào bể lọc sinh học kỵ khí sao cho tạo thành dòng chảy lan tỏa đều giữa các bề mặt giá thể, với thời gian lưu nước tối thiểu là 1,5 giờ Hiệu suất xử lý nước thải có thể đạt tới 50% theo chỉ số BOD.
Giá thể vi sinh vật hiếu khí bao gồm các tấm nhựa PVC, HIPS hoặc ABS, dày từ 0,25 đến 0,35 mm, được lắp ghép thành khối trong bể Ngoài ra, giá thể cũng có thể là cát, antraxit, sỏi cuội và các vật liệu xốp khác Hệ thống cấp không khí cho bể hoạt động liên tục thông qua máy thổi khí, máy sục khí dạng nén hoặc quạt gió cưỡng bức, giúp oxy phân tán vào nước qua thiết bị khuếch tán khí Nước thải trong bể được bão hòa oxy và tạo thành dòng chảy liên tục qua các lớp đệm vi sinh, với thời gian lưu giữ nước trên 2 giờ, đảm bảo hiệu suất xử lý BOD5 hiệu quả.
Bể lọc sinh học ngập nước sử dụng giá thể vi sinh vật để xử lý nitơ trong nước thải Để tối ưu hóa quá trình này, bể xử lý kỵ khí được đặt trước bể hiếu khí, trong đó thời gian thổi khí được kéo dài trên 4 giờ nhằm đảm bảo quá trình nitrat hóa diễn ra hiệu quả Sau đó, một phần hỗn hợp nước thải và bùn thứ cấp từ bể hiếu khí sẽ được chuyển đến bể kỵ khí để thực hiện quá trình khử nitrat Lượng hỗn hợp nước thải và bùn tuần hoàn dao động từ 0,15 đến 0,25% lưu lượng nước thải vào bể, với tải trọng amoni được tính toán từ 0,3 đến 2 kg N-NH4+/m³ vật liệu đệm/ngày.
Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học nhỏ giọt có thể được cấp gió tự nhiên hoặc nhân tạo Thông gió tự nhiên diễn ra qua các cửa cấp gió phân bổ đều trên bề mặt thành bể, với tổng diện tích lỗ cấp gió chiếm từ 1-5% diện tích bể lọc Đối với thông gió nhân tạo, thành bể phải kín, và không khí được thổi vào không gian giữa sàn lọc và sàn đáy bể bằng quạt gió với áp lực 100mm cột nước Số đơn vị bể lọc phải từ 2 đến 8, và tất cả đều phải hoạt động hiệu quả Cần tính toán máng phân phối và tháo nước của bể lọc sinh học dựa trên lưu lượng lớn nhất, đồng thời trang bị thiết bị để xả cặn và rửa đáy bể khi cần thiết.
Hàm lượng BOD5 của nước thải đưa vào bể lọc sinh học không lớn hơn
200mg/L Nếu nước thải có BOD lớn hơn 200 mg/L thì phải tuần hoàn nước
Vật liệu lọc trong bể lọc sinh học nhỏ giọt chủ yếu bao gồm các hạt như đá dăm, cuội, sỏi, xỉ đá keramzit và chất dẻo, có khả năng chịu nhiệt độ từ 6 đến 30 độ C mà không mất độ bền Để đảm bảo hiệu quả lọc, vật liệu cần có chiều cao đồng đều và kích thước hạt nhất quán theo chiều cao của bể.
Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học
Nước thải được phân phối đều trên bề mặt vật liệu lọc thông qua nhiều phương pháp khác nhau Việc sử dụng vòi phun với áp lực tự do đảm bảo rằng áp lực tại vòi phun cuối cùng không thấp hơn 0,5m cột áp.
BỂ HIẾU KHÍ TRUYỀN THỐNG
Bể hiếu khí trộn là thiết bị quan trọng trong xử lý nước thải bệnh viện, sử dụng bùn hoạt tính làm tác nhân chính Trong quá trình xử lý, vi khuẩn hiếu khí hình thành các bông bùn lơ lửng, giúp hấp thụ chất hữu cơ và oxy hòa tan trong nước để oxy hóa chúng Nồng độ oxy hòa tan cần duy trì tối thiểu là 2mg/L, lý tưởng là 4mg/L Cấp khí cho bể có thể thực hiện bằng máy thổi khí hoặc máy khuấy, với chiều sâu thiết bị phân phối khí dao động từ 0,5-1m cho hệ thống áp lực thấp và 3-6m cho các hệ thống khác.
Trong bể hiếu khí, cần có hệ thống thiết bị để xả cặn và xả nước ra khỏi thiết bị nạp khí Nếu cần thiết, có thể sử dụng thiết bị phá bọt thông qua việc phun nước hoặc sử dụng hóa chất.
BỂ HIẾU KHÍ HOẠT ĐỘNG GIÁN ĐOẠN THEO MẺ
Bể hiếu khí hoạt động gián đoạn theo mẻ (SBR) là một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, kết hợp ba quá trình chính: xử lý thiếu khí, xử lý hiếu khí và lắng bùn hoạt tính, nhằm giảm thiểu nồng độ BOD trong nước thải.
Trong bể SBR, liều lượng bùn hoạt tính dao động từ 0,5g/L đến 6g/L, với thời gian cấp nước thải và diễn ra quá trình thiếu khí từ 1,0 đến 1,5 giờ Thời gian sục khí tiếp theo kéo dài từ 1,5 giờ đến 5,0 giờ, trong khi thời gian lắng, xả nước thải và bùn là từ 1,5 giờ đến 2,5 giờ Tổng thời gian cho một chu kỳ trong bể SBR dao động từ 4 đến 9 giờ, và lượng bùn giữ lại sau mỗi chu kỳ thường chiếm 20 đến 30% thể tích bể.
Hình 2.6: Bể hiếu khí truyền thống
Bể hiếu khí thổi khí kéo dài
Bể hiếu khí thổi khí kéo dài là thiết bị quan trọng trong xử lý BOD, nitơ amoni và ổn định bùn hiếu khí Thời gian thổi khí tối thiểu trong bể cần lớn hơn 4 giờ để đảm bảo quá trình oxy hóa hoàn toàn Các công trình tiếp theo sau bể hiếu khí được thiết kế dựa trên các thông số kỹ thuật nhằm tối ưu hóa quá trình oxy sinh hóa các chất hữu cơ.
Thời gian nước lưu lại trong vùng lắng của bể lắng đợt hai với lưu lượng lớn nhất không dưới 1,5giờ
Lượng bùn hoạt tính dư được chọn là 0,35 kg trên 1 kg BOD Việc xả bùn hoạt tính dư có thể thực hiện tại bể lắng và bể hiếu khí khi nồng độ bùn đạt từ 5g/L đến 6g/L.
- Độ ẩm bùn xả từ bể lắng là 98% và từ hiếu khí là 99,4%
Hình 2.7 Bể hiếu khí thổi khí kéo dài
Mương ôxy hóa hoạt động dựa trên nguyên lý bùn hoạt tính, được sử dụng để xử lý nước thải bậc hai và bậc ba Lượng bùn hoạt tính dư cần thiết dao động từ 0,4 kg đến 0,5 kg trên mỗi kg BOD, trong khi lượng không khí cần thiết là từ 1,25 mg đến 1,45 mg trên mỗi mg BOD Mương ôxy hóa có hình dạng ôvan và có chiều sâu khoảng từ 1,0m đến 2,0m.
Mương ôxy hóa sử dụng thiết bị cơ khí như máy khuấy trục đứng hoặc trục ngang để tạo sự thoáng khí cho nước thải Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính tự chảy từ mương sang bể lắng thứ cấp, nơi bùn hoạt tính được lắng lại trong thời gian 1,5 giờ với lưu lượng tối đa Bùn từ bể lắng thứ cấp được đưa liên tục trở lại mương ôxy hóa, đảm bảo quá trình xử lý nước thải hiệu quả.
Bãi lọc trồng cây (bãi lọc sinh học ngập nước)
Bãi lọc ngập nước để xử lý nước thải có hai dạng chính: ngập nước bề mặt và ngập nước phía dưới (bãi lọc ngầm) Phương pháp này thường được áp dụng cho vùng đất cát pha và sét nhẹ, nhằm xử lý sinh học hoàn toàn nước thải sau khi đã lắng sơ bộ Các bãi lọc này thường được trồng cây trên bề mặt, do đó còn được gọi là bãi lọc trồng cây.
Bãi lọc cần được xây dựng trên khu đất bằng phẳng với độ dốc tối đa 2% và mực nước ngầm sâu hơn 1,5 m Đồng thời, bãi lọc ngập nước không nên được đặt tại những khu vực có sử dụng nước ngầm mạch ngang hoặc vùng có hang động ngầm (vùng karst).
Nước thải bệnh viện cần được xử lý sơ bộ trong bể tự hoại hoặc các bể lắng sơ cấp khác trước khi chuyển đến bãi lọc ngập nước để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình xử lý.
Trên khu vực bãi lọc ngập nước, việc trồng các loại cây thân lớp hoặc thân rỗng với rễ chùm là rất phù hợp Ngoài ra, các loại cây có hoa cũng được khuyến khích trồng để tạo cảnh quan đẹp cho bệnh viện.
Bãi lọc ngập nước có khả năng xử lý BOD trong nước thải lên tới 90% và Nitơ đạt hiệu quả tới 60% Thời gian lưu thủy lực tại đây có thể kéo dài từ 7 ngày đến hàng tháng.
Sử dụng hệ thống thiết bị hợp khối đúc sẵn
Do lưu lượng dòng thải không lớn, nhiều cơ sở y tế chọn hệ thống hợp khối chế tạo sẵn để dễ dàng lắp đặt và vận hành hệ thống xử lý nước thải Tùy thuộc vào từng nhà sản xuất, thiết bị hợp khối thường có từ 1 đến 3 công đoạn xử lý Hệ thống hợp khối sẽ được giới thiệu chi tiết trong các chương tiếp theo để thuận tiện cho việc lắp đặt và vận hành hệ thống xử lý nước thải tại bệnh viện.
Sau xử lý là giai đoạn cuối trong quy trình xử lý nước thải trước khi xả ra môi trường Quá trình này có thể yêu cầu áp dụng nhiều biện pháp kết hợp Trước khi tiến hành khử trùng, cần loại bỏ hoàn toàn các chất hữu cơ lơ lửng còn sót lại Việc khử trùng nước thải từ cơ sở y tế là rất quan trọng, đặc biệt khi nước thải được xả vào các nguồn nước như sông, hồ.
Trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, thường phát sinh một lượng bùn sinh khối, mà khối lượng này phụ thuộc vào thành phần đầu vào và lưu lượng nước thải Việc xử lý bùn sinh khối là cần thiết, đồng thời cần xác định lượng bùn thải chứa các tác nhân ô nhiễm và áp dụng biện pháp quản lý phù hợp để đảm bảo hiệu quả xử lý và bảo vệ môi trường.
CÁC KỸ THUẬT KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI Y TẾ
Nước thải từ bệnh viện và các cơ sở y tế, sau khi xử lý ô nhiễm hữu cơ, thường được khử trùng trước khi xả vào nguồn nước Nếu áp dụng phương pháp xử lý cấp 2 bằng bãi lọc hoặc hồ sinh học ổn định trong khoảng 1 tháng, có thể không cần khử trùng Các phương pháp khử trùng có thể được sử dụng bao gồm
- Khử trùng bằng tia cực tím;
- Khử trùng bằng Clo hoặc các hợp chất của Clo(clorua vôi,natri hypoclorid điều chế bằng điện phân);
- Khử trùng bằng Ô zôn (sản xuất tại chỗ)
Khử trùng bằng tia cực tím (Ultraviolet radiation – UV)
Khử trùng nước thải bằng tia cực tím chỉ hiệu quả khi nước thải đã được làm sạch sinh học hoàn toàn và có khả năng hấp thụ tia cực tím tối thiểu đạt 70%.
Suất của thiết bị được xác định dựa trên lưu lượng nước thải lớn nhất phát sinh trong giờ cao điểm, đặc biệt là trong trường hợp có mưa đối với hệ thống thoát nước chung Để đảm bảo nồng độ coliforms trong nước sau quá trình khử trùng không vượt quá 3000, lượng bức xạ cần được tính toán một cách chính xác.
Bảng 2 3 Lượng bức xạ cần thiết để khử trùng bằng tia cực tím Loại nước thải Hiệu quả khử trùng (%) Lượng bức xạ (J/m 2 )
Sau xử lý sinh học hoàn toàn
Máng tiếp xúc khử trùng bằng tia cực tím được làm từ bê tông cốt thép và tối thiểu có 2 đơn nguyên, tùy thuộc vào công suất của trạm xử lý Mỗi đơn nguyên phải có ít nhất 2 module đèn tia cực tím, với khả năng phát xạ 90% sóng UV ở tần số 260 nm và công suất tối thiểu 26,7 UV-W Đèn thường có dạng ống dài từ 0,75m đến 1,5m và đường kính từ 1,5cm đến 2,0cm, được lắp đặt cố định theo module Các đèn trong mỗi module được sắp xếp song song, với khoảng cách giữa các tâm đèn là 6,0cm Mỗi đèn được bảo vệ trong ống thạch anh dày 1mm, cho phép truyền qua ít nhất 90% lượng tia cực tím tại bước sóng 260 nm.
Thiết bị phát tia cực tím bao gồm:
- Tủ điện điều khiển và phân phối điện trung tâm tới các module đèn tia cực tím và các thiết bị báo động;
- Hệ thống đèn báo hiệu và quan trắc cường độ sóngUV;
- Hệ thống gạt rửa các bóng đèn tia cực tím;
- Hệ thống quản lý và điều khiển mức nước;
- Hệ thống các tấm kính chắn an toàn và thiết bị ngăn ngừa ảnh hưởng sóng UV
Khử trùng bằng clo hoặc các hợp chất của clo
Clo và các hợp chất của nó là những hóa chất khử trùng truyền thống thường được sử dụng để khử trùng nước thải y tế Hiệu quả của quá trình khử trùng này phụ thuộc nhiều vào chất lượng nước sau khi đã qua xử lý Việc sử dụng chất khử trùng với liều lượng thấp và thời gian tiếp xúc ngắn, trong khi hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải vẫn cao, sẽ dẫn đến hiệu quả khử trùng không đạt yêu cầu.
Khử trùng nước thải đạt hiệu quả tối ưu khi nồng độ chất hữu cơ dạng lơ lửng dưới 10 mg/lít Nếu hàm lượng chất hữu cơ vượt quá mức này, có khả năng xảy ra phản ứng với clo, tạo ra các hợp chất độc hại hơn cho môi trường.
Nước thải sau xử lý sinh học thường được khử trùng bằng clo lỏng, nước javel (NaOCl) hoặc canxi hypoclorit (Ca(OCl)2) Clo lỏng được cung cấp từ các nhà máy hóa chất và được vận chuyển đến khu xử lý nước thải bằng bình thép chịu áp suất cao Nước javel có thể được sản xuất tại chỗ thông qua thiết bị điện phân muối ăn Liều lượng clo hoạt tính được quy định rõ ràng.
- Nước thải sau xử lý cơ học là10g/m 3
- Nước thải sau khi đã xử lý sinh học hoàn toàn là 3 g/m 3
- Nước thải sau khi đã xử lý sinh học không hoàn toàn là5 g/m 3
Việc trộn clo vào nước thải được thực hiện dựa trên lưu lượng tối đa của nước thải trong một ngày Thời gian tiếp xúc tối thiểu của clo với nước thải trong bể tiếp xúc là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả xử lý.
Quá trình hòa trộn clo với nước thải diễn ra trong vòng 30 phút, sử dụng các thiết bị hòa trộn, máng trộn và bể tiếp xúc Vị trí châm clo được đặt gần cửa vào bể tiếp xúc, nơi được thiết kế để đảm bảo clo và nước thải được xáo trộn hoàn toàn mà không có hiện tượng lắng cặn.
Bồn lưu trữ clo được chế tạo bởi các vật liệu không bị ăn mòn bởi clo như nhựa
Bồn lưu trữ clo được thiết kế với các thiết bị quan trọng như cửa thăm, van khóa cấp nước kỹ thuật, van cấp hóa chất, và hệ thống xả tràn, xả cặn, xả khí, cùng với báo mức nước và khuấy trộn cơ học Các bồn này được làm từ vật liệu chống ăn mòn bởi clo và cần được đặt ở những khu vực không có ánh sáng mặt trời, có thông gió tốt, và được cố định trên bệ Mỗi trạm lưu trữ clo tối thiểu yêu cầu có 2 bồn lưu trữ để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng.
Phòng hóa chất được thiết kế với kết cấu chống động đất và chống cháy, đảm bảo an toàn tối đa Khu vực chứa hóa chất có bờ ngăn nước để hạn chế ảnh hưởng trong trường hợp sự cố vỡ bồn Ngoài ra, các phòng kho và phòng kỹ thuật được trang bị hệ thống thông gió hiệu quả, giúp duy trì sự thay đổi không khí trong phòng.
Clo và hợp chất clo là những chất khử trùng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe, do đó cần cân nhắc kỹ lưỡng về ưu và nhược điểm khi sử dụng Ưu điểm của clo là khả năng tiêu diệt vi khuẩn và virus hiệu quả, giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
- Khử trùng bằng clo là kỹ thuật dễ thực hiện trong hệ thống xử lý
- Hiện nay, khử trùng bằng clo có mức chi phí thấp hơn so với sử dụng tia cực tím và ozone
- Dư lượng clo còn lại trong nước thải có thể duy trì hiệu lực khử trùng
- Sử dụng clo khử trùng là đáng tin cậy và hiệu quả đối với phổ rộng của các sinh vật gây bệnh khác nhau
Clo là một chất có hiệu quả trong việc oxy hóa nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ có trong nước thải Việc khử trùng bằng clo không chỉ dễ dàng kiểm soát liều lượng mà còn cho phép điều chỉnh một cách linh hoạt.
- Clo có thể loại bỏ hoặc làm giảm bớt mùi trong quá trình khử trùng
- Clo dư thậm chí ở nồng độ thấp là độc hại với đời sống thủy sinh
Các loại clo dùng để khử trùng có tính ăn mòn và độc hại cao, do đó việc lưu trữ, vận chuyển và xử lý chúng thường tiềm ẩn nhiều rủi ro.
- Clo oxy hóa một số loại chất hữu cơ trong nước thải, tạo ra các hợp chất độc hại hơn (ví dụ như: trihalomethanes [THMs])
- Clo làm cho giá trị tổng chất rắn hòa tan tăng lên trong nước thải sau xử lý
- Hàm lượng clorua (Cl-) tăng cao trong nước thải sau xử lý
Một số loài ký sinh, như kén hợp tử của Cryptosporidium parvum và trứng của giun ký sinh, đã cho thấy khả năng kháng lại liều thấp clo.
- Tác động dài hạn của các hợp chất cơ clo vào môi trường xuất phát từ quá trình khử trùng nước thải cũng chưa được làm rõ
KỸ THUẬT XỬ LÝ BÙN CẶN
Hiện nay, bùn cặn từ hệ thống xử lý nước thải bệnh viện thường được ổn định và vận chuyển ra ngoài để xử lý Việc xử lý bùn cặn có thể thực hiện bằng phương pháp làm khô thủ công hoặc thông qua các thiết bị chuyên dụng.
Các công trình ổn định bùn cặn có mục đích giảm khối lượng cặn, hạn chế tác nhân gây bệnh, giảm mùi hôi thối và ngăn ngừa khả năng thối rữa Đồng thời, quá trình này giúp biến bùn cặn thành dạng dễ dàng tách nước.
Ổn định yếm khí bùn cặn là quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ trong bể kín, diễn ra phức tạp và được chia thành hai giai đoạn.
Giai đoạn thứ nhất của quá trình phân hủy đặc trưng bởi sự hình thành một lượng lớn axit, dấm, chất béo và hydrocacbon, cùng với axit cacbonic, rượu, cồn, axit amin, axit sunfuahydric và amoniac Độ pH trong giai đoạn này giảm xuống dưới 7, dẫn đến việc gọi đây là giai đoạn lên men axit - phân huỷ axit, trong đó khối lượng bùn cặn phân huỷ ít và có mùi hôi Giai đoạn này chủ yếu diễn ra nhờ hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí như vi khuẩn dấm, butalic và proiric.
Giai đoạn thứ hai của quá trình phân hủy chất hữu cơ đặc trưng bởi sự phân hủy các thành phần từ giai đoạn đầu, dẫn đến sự hình thành khí chủ yếu là metan (CH4), CO2 và H2 Trong giai đoạn này, độ pH tăng lên 7 - 8, do đó được gọi là lên men kiềm hay phân hủy kiềm Quá trình này diễn ra nhờ hoạt động của các vi khuẩn sản sinh khí metan như Methanobacterium, Methanococcus và Methanosarcina.
Các trạm xử lý nước thải có công suất vừa và nhỏ thường kết hợp ổn định cặn yếm khí trong các công trình như bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ và bể lắng kết hợp lên men cặn Sau khi quá trình ổn định diễn ra, lượng bùn sẽ giảm về thể tích và khối lượng, sau đó được xử lý bằng cách chôn lấp hoặc áp dụng các biện pháp xử lý phù hợp khác.
- Ổn định bùn cặn bằng hóa chất
Bùn cặn có thể được ổn định bằng cách sử dụng Clo, như sản phẩm Hyoclorit canxi (Ca(OCl)2) hoặc Clo hơi, để khử mùi, oxy hóa các chất hữu cơ, ngăn chặn quá trình thối rữa và diệt trùng Khi trộn cặn với Clo, quá trình oxy hóa diễn ra, làm giảm pH xuống 2,5 – 4,5, ngăn cản sự sống của vi sinh vật và quá trình phân hủy Sau 2 giờ, pH tăng lên 5,5 - 6, tuy nhiên phương pháp này tiêu tốn nhiều Clo và tạo ra sản phẩm phụ có thể gây hại, nên chỉ nên áp dụng cho các trạm xử lý nhỏ (Lưu lượng nước thải trung bình trong một ngày đêm của Bệnh viện Nhi Đồng 2 xả thải ra hệ thống xử lý nước thải:
Lưu lượng trung bình giờ:
Lưu lượng trung bình giây:
Bệnh viện Nhi Đồng 2 với quy mô 1400 giường > 300 giường so với quy chuẩn nên ta có hệ số K = 1
Lưu lượng max theo giờ: Cmax = 50 x 1 = 50 m3/h = 0,014 m 3 /s
TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO VÀ YÊU CẦU ĐẦU RA
Tính chất nước thải đầu vào
Bảng 3 1 Nồng độ nước thải tại hố thu gom của HTXLNT Bệnh viện Nhi Đồng 2 1400 giường và yêu cầu chất lượng nước sau xử lý
STT Thông số Đơn vị Đầu vào QCVN 28:2010/BTNMT Giá trị C, cột B
7 Phosphat(tính theo P) mg/l 5 10 Đạt
8 Dầu mỡ ĐTV mg/l 7,5 20 Đạt
100ml Âm tính Âm tính Đạt
Ghi chú: QCVN 28:2010/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế - Loại hình: Bệnh viện có quy mô ≥ 300 giường => Giá trị hệ số K = 1
Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý
Nước thải y tế sau khi xử lý cần tuân thủ tiêu chuẩn xả thải theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 28:2010/BTNMT, cột B Điều này đảm bảo rằng nước thải từ bệnh viện đạt yêu cầu trước khi được thải vào hệ thống cống chung của khu dân cư.
Chất lượng nước thải đầu vào không đạt quy chuẩn cho phép xả thải ra môi trường theo QCVN 28:2010/BTNMT, với BOD5 vượt 5,56 lần, COD vượt 5,25 lần, TSS vượt 1,6 lần, TN vượt 1,54 lần và Tổng Coliforms vượt 52 lần; các thông số khác chỉ vượt mức cho phép không đáng kể.
100ml Âm tính Âm tính Đạt
100ml Âm tính Âm tính Đạt
13 Tổng hoạt độ phóng xạ α
14 Tổng hoạt độ phóng xạ β
