nghiên cứu xử lý nước thải y tế bằng phương pháp nhiệt hóa hơi nước

Do đó, đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải y tế bằng phương pháp nhiệt hóa hơi nước” thực hiện nhằm góp phần làm đa dạng hệ thống xử lý nước thải ngành y, để tăng hiệu quả trong việc quản

M Ở ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Ngành y là một trong những ngành xuất hiện từ rất sớm, cùng với sự xuất hiện của loài người Trải qua nhiều thế kỉ, con ngưới không ngừng lao động nghiên cứu để thúc đẩy xã hội phát triển và nâng cao cuộc sống cá nhân Nhưng, song song với sự phát triển đó là sự xuất hiện của nhiều loại sinh vật gây bệnh do thiên nhiên và con người

tạo ra, mang đến những căn bệnh nguy hiễm và khó chữa trị hơn Điều đó đã thúc đẩy

những người làm ngành y không ngừng tìm tòi nghiên cứu để ngành y ngày càng phát triển mạnh mẽ, đáp ứng kịp thời như cầu bảo vệ sức khỏe cho con người Thành tựu y học ngày nay có thể xem là phát triển thần kì vì có thể chữa được hầu hết những căn

bệnh mà con người mắc phải Tuy nhiên đứng ở góc độ môi trường thì ngành y cũng

giống như bao ngành công nghiệp hay dịch vụ khác đều thải ra môi trường các nhân tố

có hại làm ô nhiễm môi trường

Ngành y tế Việt Nam đã thực sự khẳng định mình từ sau những năm giải phóng,

cứu và chữa trị khỏi bệnh cho rất nhiều người, mang lại hạnh phúc ấm no cho mọi nhà Tuy nhiên ảnh hưởng của nước thải y tế đên môi trường Việt Nam cũng thực sự không

nhỏ, đặc biệt trong nước thải y tế có chứa rất nhiều mầm bệnh nguy hiễm, dể lay lan trong môi trường nước Do đó để khắc phục tình trạng này cần tác động hai mặt, một

mặt giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn, mặt khác khắc phục xử lý cuối đường ống trước khi

thải vào môi trường

Ở nước ta, công tác quản lý và xử lý chất thải y tế đã được ban, ngành các cấp quan tâm Tuy nhiên, đến nay công tác quản lý chưa hiệu quả như công tác phân loại,

vận chuyển… Xử lý chưa đúng quy định, chủ yếu còn tập trung xử lý chung cùng với

một số loại chất thải khác tại bãi chôn lấp, còn các hệ thống XLNT của bệnh viện thì thiết kế sơ sài, không hiệu quả, thậm chí chỉ thiết kế hệ thống XLNT để che mắt các cơ quan quản lý Với tốc độ gia tăng dân số như hiện nay, mõi ngày các bệnh viện trên cả nước phải tiếp nhận một số lượng bệnh nhân rất lớn Lượng nước thải và rác thải cũng

từ đó tăng theo Tuy nhiên, vấn đề xử lý lượng lớn nước thải, rác thải này lại chưa

được quan tâm đúng mức Do đó, đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải y tế bằng phương pháp nhiệt hóa hơi nước” thực hiện nhằm góp phần làm đa dạng hệ thống

xử lý nước thải ngành y, để tăng hiệu quả trong việc quản lý nguồn thải này và làm

giảm thiểu tác hại của nguồn thải này đến môi trường cũng như sức khỏe của chúng ta

2 Mục đích đề tài

“Nghiên c ứu xử lý nước thải y tế băng phương pháp nhiệt hóa hơi nước”,

nhằm góp phần giãm thiểu ô nhiễm môi trường từ nước thải y tế, giúp bảo vệ môi trường, nâng cao chất lượng cũng như uy tính của ngành y

3 Nội dung luận văn

- Thu thập các số liệu về thành phần nước thải y tế trên thế giới và Việt Nam

- Phân tích các chỉ tiêu nước thải của bệnh viện

- Nghiên cứu thực hiện mô hình hệ thống xử lý bằng phương pháp nhiệt hóa hơi nước

- Đề xuất hai phương án xử lý của hệ thống

4 Ý nghĩa đề tài

Hiện nay nước thải y tế đang là vấn đề bức bách của xã hội, do hơn 70% bệnh viện trên cả nước không xử lý nước thải cuối đường ống ( theo thống kê của bộ Tài nguyên Môi trường) Nước thải ô nhiễm được thải trực tiếp ra môi trường làm môi trường nước cũng như môi trường không khí xung quanh bị ô nhiễm Nước thải có hàm lượng hữu cơ cao và nhiều hợp chất hóa học hữu cơ, vô cơ khác có trong các loại thuốc điều trị đặc biệt nhiều loại vi khuẩn nguy hại dể lay lan trong nước được thải

trực tiếp vào môi trường những chất thải như máu, dịch, nước tiểu có hàm lượng hữu

cơ cao phân hũy nhanh, nếu không được xử lý đúng mức thì khi tiếp xúc với không khí và các yếu tố môi trường tác động sẽ gây ra mùi hôi thối rất khó chịu, làm ô nhiễm không khí trong các khu dân cư Ô nhiễm không khí và nguồn nước do các chất thải từ

Bệnh viện đã gây ra những tác động không nhỏ đến môi trường và sức khỏe của con người ở những khu vực xung quanh

Vì vậy, vấn đề kiễm soát ô nhiễm chất thải Bệnh viện đặc biệt là nước thải cần

phải được quản lý nghiêm ngặt hơn Bên cạnh đó là việc sửa chửa các hệ thống xử lý nước thải đã xuống cấp và xây dựng thêm hệ thống xử lý nước thải cho các Bệnh viện chưa có và cần nghiên cứu thêm công nghệ xử lý mới hiệu quả cao hơn, để tạo một

môi trường sống xanh, sạch và đẹp Đó cũng là lý do tôi chọn thực hiện đề tài “Nghiên

c ứu xử lý nước thải y tế bằng phương pháp nhiệt hóa hơi nước” làm luận văn tốt

nghiệp

Chương 1

1.1 Nguồn phát sinh

Dân số ngày càng tăng cùng với sự phát triển kinh tế, do đó nhu cầu bảo vệ sức

khỏe cũng tăng theo Vì thế hệ thống bệnh viện ngày càng được mở rộng Chất thải

bệnh viện tuy không nhiều nhưng rất nguy hiểm, chỉ một sự thiếu sót nhỏ trong khâu quản lý cũng có gây ra sự lây lan dịch bệnh trong một vùng rộng lớn, số người mắc

bệnh có thể tăng lên nha nh chóng và những hậu quả nghiêm trọng khó mà lường trước được Hơn nữa, bệnh viện thường đặt gần khu dân cư, vì thế ảnh hưởng của chất

thải dể dàng vượt ra khỏi khu vực bệnh viện để xâm nhập vào các khu vực xung quanh

Chất thải bệnh viện thường nằm lại trong các vật dụng mà con người có thói quen

lấy sử dụng lại như bom kim tiêm, chai lọ thủy tinh, đồ vải Những chất thải độc hại nguy hiểm này rất dể truyền bệnh, bởi vì chúng là những vật dụng sắt nhọn (kim tiêm, dao mổ, đồ thủy tinh), chỉ cần một sự vô ý rất nhỏ khi sử dụng có thể để lại hậu quả

nặng nề Cho nên, việc quản lý vả xử lý chất thải bệnh viện cần được quan tâm một cách thích đáng Chúng ta phải có phương pháp xử lý triệt để như phương pháp đốt ở nhiệt độ cao để phân hủy các chất độc hại và các vật dụng phế thải từ y tế

Các bệnh viện là nơi điều trị, chửa bệnh và mang lại sức khỏe cho người dân, nhưng đây cũng là nơi phát sinh nhiều chất độc hại và nguy hiểm

Nguồn phát sinh nước thải bệnh gồm: nước thải có nguồn góc từ các hoạt động sinh hoạt của bệnh nhân, người nuôi bệnh, cán bộ công nhân viên làm việc trong bệnh

viện Cụ thể từ các phòng phẩu thuật, phòng xét nghiệm, phong thí nghiệm, từ nhà vệ sinh, từ giặt giũ, rữa thực phẫm, bát đĩa, từ vệ sinh phòng… xét về nguồn gốc phát sinh thì nước thải bệnh viện gần giống như nước thải sinh hoạt, nhưng về khía cạnh vệ sinh dịch tễ, nước thải bệnh viện chứa nhiều loại vi khuẩn gây bệnh có nguồn gốc từ người bệnh và các chất độc hại khác hình thành trong quá trình điều trị

1.2 Phân loại chất thải bệnh viện

Chất thải y tế nguy hại được phân loại tại Mục 13 Phần III Quyết định số 23/2006/QĐ-BTNMT của bộ Tài nguyên và Môi trường về việc ban hành danh mục

chất thải nguy hại:

Bảng 1.1 Phân loại chất thải bệnh viện

Mã

CTNH

Tên chất thải nguy hại

Mã

EC

Mã Basel (A/B)

Mã bas

el (Y)

Tính

ch ất nguy hại chính

Tr ạng thái tồn tại thông thường

Ngưỡng nguy hại

13 01 01

Chất thải có

chứa các tác nhân gây lây nhiễm

18 01 03 A4020 Y1 LN, Đ Rắn/Lỏng **

13 01 02

Hóa chất thải bao gồm hoặc

có chứa các thành phần nguy hại

18 01 06 A4020 Y1 Đ, ĐS Rắn/Lỏng *

13 01 03

Các loại thực phẫm gây độc

tế bào(cytotoxic

và cytostatic)

thải

18 01 08 A4010 Y2

- Phế thải sinh hoạt

- Phế thải chứa vi trùng gây bệnh

- Phế thải nhiễm bẩn

- Phế thải đặc biệt

- Chất thải răn: phát sinh từ quá trình điều trị cho bệnh nhân như các ca phẩu thuật… gồm dây truyền dịch, bom kim tiêm và các đồ dùng lây lan

- Nước thải: lượng nước thải trong bệnh viện cũng tương đối lớn Tuy chủ yêu

phục vụ sinh hoạy nhưng nó cũng chứa rất nhiều thành phần Do không phân

luồng được triệt để nên có thành phần máu mủ, chứa nhiều chất hữu cơ

1.3 Đặc trương của nước thải bệnh viện

Đặc tính của nước thải bệnh viện: Ngoài những yếu tố ô nhiễm thông thường như

chất hữu cơ, dầu mở động thực vật, vi khuẩn, còn có những chất bẩn khoáng và hữu

cơ đặc thù như các phế phẩm thuốc, các chất khử trùng, các dung môi hóa học, dư lượng thuốc kháng sinh, các đồng vị phóng xạ và các chất tẩy rửa (chất hoạt động bề

mặt)…

Dặc thù của nước thải y tế là sự lan truyền rất mạnh các vi khuẩn gây bệnh, nhất là nước thải từ những bệnh viện chuyên về bệnh truyền nhiễm cũng như khoa lây nhiễm

của các bệnh viện khác Những nguồn nước thải này là một trong những nhân tố cơ

bản có khả năng gây truyền nhiễm qua đường tiêu hóa và làm ô nhiễm môi trường Đặc biệt nguy hiễm khi nước thải bị nhiễm các vi khuẩn gây bệnh có thể dẫn đến dịch

bệnh cho người và động vật qua nguồn nước, qua các loại rau được tưới bằng nước

thải Khi bệnh viện nằm trong đô thị hay khu dân cư đông người, các dịch bệnh càng

có cơ hội phát triển lây lan nhanh chóng

Tóc của bệnh nhân và thân nhân người bệnh rơi rụng trong quá trình sinh hoạt cũng là một vấn đề đáng quan tâm trong việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải, vì tóc

sẻ làm ảnh hưởng đến hoạt động của máy bơm

1.4 Thành phần nước thải của một số bệnh viện

Bảng 1.2 Thành phần ô nhiễm chính trong nước thải bệnh viện

Bảng 1.3 Thành phần nước thải bệnh viện Chấn Thương Chỉnh Hình

Bảng 1.4 Thành phần nước thải của bệnh viện Nhân Dân 115

Bảng 1.5 Thành phần nước thải bệnh viện Chợ Rẩy

STT Ch ỉ tiêu Đơn vị

V ị trí lấy mẫu Nước xả nhà

giặt ra cống chung

Khu b ệnh nhân

Nước đầu

ra công chung

B ảng 1.6 Thành phần nước thải bệnh viện Từ Dũ

Bể Điều hòa Bể Aerotank Đầu ra

Nguồn : CEFINEA

B ảng 1.7 Thành phần nước thải bệnh viện Đa Khoa Mắt Sài Gòn

Bảng 1.9 Thành phần nước thải bệnh viện Hùng Vương

1.5 Nước thải y tế tác động đến môi trường

Các thành phần chính gây ô nhiễm môi trường do nước thải bệnh viện gây ra là các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng của Nito, photpho, các chất rắn lơ lửng và các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh Các chất hữu cơ có trong nước thải làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng đến đời sống của động thực vật thủy sinh Song các chất

hữu cơ trong nước thải dể bị phân hủy sinh học, hàm lượng chất hữu chất hữu cơ phân

hủy sinh học được xác định gián tiếp thông qua nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) của nước

thải Thông thường, để đánh giá độ nhiễm bẩn chất hữu cơ có trong nước thải, người ta thường lấy trị số BOD Các chất dinh dưỡng N, P gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận dòng thải, ảnh hưởng đến sinh vật sống trong môi trường thủy sinh, các chất rắn lơ lửng gây ra độ đục của nước, tạo sự lắng động làm tắc nghẽn cống và đường ống máng dẫn Nước thải bệnh viện rất nguy hiễm vì chúng là nguồn các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh, nhất là các bệnh truyền nhiễm như thương hàn, tả, lụy,… làm ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng

Theo phân loại của tổ chức Môi trường thế giới, nước thải bệnh viện gây ô nhiễm nặng có chỉ số nồng độ chất rắn tổng cộng 1200mg/l, trong đó chất rắn lơ lững là

350mg/l, tổng lượng cacbon hữu cơ 290mg/l, tổng photpho 15mg/l và tổng N 85mg/l,

tổng coliform 108đến 109

1.6 Ảnh hưởng đến con người

Nước thải từ các phòng phẩu thuật, phòng xét nghiệm, thí nghiệm, từ các nhà vệ sinh, khu giặt tẩy… với những mầm bệnh truyền nhiễm ngày đêm chạy thẳng vào hệ

thống thoát nước chung của thành phố mà không qua xử lý, tạo thành những ổ dịch nguy hiểm

Kim tiêm có thể gây tổn thương, truyền bệnh cho con người nếu không được thu gom hợp lý

Chất khử trùng, các hóa chất trong y khoa cũng anh hưởng không nhỏ đến sức

khỏe con người, nhất là người sử dụng

Theo thống kê của Sở Tài nguyên - Môi trường TP HCM: "Bình quân mỗi ngày các bệnh viện ở TP HCM thải khoảng 17.000-20.000m3 nước thải ra ngoài, phần lớn trong số này không được xử lý, trực tiếp đi từ bệnh viện ra hệ thống cống chung của thành phố Nước thải bệnh viện bao gồm nước từ phẫu thuật, dịch tiết, máu, mủ, khám

chữa bệnh, xét nghiệm, giặt giũ, vệ sinh của bệnh nhân, nhân viên y tế nước thải

bệnh viện bị ô nhiễm nặng về mặt hữu cơ và vi sinh đây là nguy cơ ô nhiễm, lây lan

bệnh tật rất lớn cho cộng đồng"

Chương 2

2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Nước thải có thành phần rất phức tạp Trong nước thải không chỉ chứa các thành

phần hóa học hòa tan, các loại VSV, mà còn chứa nhiều chất không hòa tan khác Mục đích của phương pháp này là loại bỏ tất cả các chất thô không tan và một phần các chất không hòa tan ở dạng lơ lửng ra khỏi nước thải bằng quá trình gạn, lọc và lắng Trước khi áp dụng các phương pháp hóa lý hoặc các phương pháp sinh học

Các vật chất gồm các chất có kích thước lớn như các cành cây, bao, bì, chất dẻo,

giấy,… và các tạp chất lơ lửng ở dạng huyền phù Tùy theo tính chất hóa lý và nồng

độ hạt lơ lửng, kích thước hạt, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết mà ta

có thể áp dụng các công trình xử lý cơ học cho phù hợp Những phương pháp loại các

chất rắn có kích thước và tỷ trong lớn được gọi chung là phương pháp cơ học

Các công trình xử lý cơ học gồm:

Thiết bị chắn rác dùng để giử lại các hợp chất thô như rác, túi nilon, vỏ cây, dây

sợi, cành cây,… nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý phía sau

hoạt động ổn định

Thiết bị chắn rác là các thanh sắt xếp kế tiếp nhau với các khe hở từ 16 đến 50

mm Các thanh có thể bằng thép, nhựa hoặc gổ Tiết diện của các thanh này hình chử

nhật, hình tròn hay hình elip Số lượng thiết bị chắn rác trong hệ thống XLNT tối thiểu

là 2 Thiết bị chắn rác được đặt nghiêng theo dòng chảy một góc 50 đến 90 độ

Lượng rác được giữ lại trên thiết bị chắn rác phụ thuộc vào khe hở và phương pháp vớt rác

Bảng 2.1 Lượng rác giữ lại trên thiết bị chắn rác

(Nguồn, tính toán thiết kế các công trình XLNT-TS Trịnh Xuân Lai (7))

Phân loại thiết bị chắn rác theo cách vớt rác:

- Thiết bị chắn rác vớt rác thủ công, dùng cho trạm XLNT có lượng rác dưới 0,1

Trong các trạm XLNT quy mô vừa, công suất nước thải trên 5000 m3

/ngày có thể dùng thiết bị chắn rác và máy nghiền rác kết hợp Rác được nghiền và xả luôn vào trong máng dẩn nước, sau đó được giữ lại trong bể lắng cùng các cặn khác

Thiết bị chắn rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác:

- Song chắn rác thường đặt đứng vuông góc với dòng chảy, song chắn rác gòm các thanh kim loại có tiết diện 5 x 20mm đặt cách nhau 16 - 50mm trong khung thép hình chử nhật, dể dàng trượt lên xuống dọc theo hai khe ở thành mương dẩn

- Lưới chắn rác thường đặt nghiêng 45 - 60 độ theo dòng chảy, khe rộng của mắt lưới thường từ 10 - 20mm

Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về nhà máy xử lý thường xuyên dao động theo các giờ trong ngày Bể điều hòa có nhiệm vụ cân bằng lưu lượng và nồng độ nước thải nhằm đảm bảo hiệu suất cho các công đoạn xử lý tiếp theo

2.1.3 Quá trình l ắng

Lắng là quá trình chuyển động của những loại tạp chất ở dạng huyền phù thô

xuống dưới đáy nguồn nước thải nhờ tác dụng của trọng lực Dựa vào chức năng, vị trí

có thể chia bể lắng thành 2 loại

■ Bể lắng cát:

Trong thành phần cặn lắng của nước thải thường có cát, đây là các phần tử vô cơ

có kích thước và tỷ trọng lớn Để đảm bảo cho các công trình xử lý sinh học nước thải

hoạt động ổn định cần có công trình và thiết bị lắng các phía trước

Bể lắng cát đặt sau song chắn và lưới chắn rác và đặt trước bể điều hòa lưu lượng, đặt trước bể lắng đợt một

Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ các cặn thô và nặng như cát sỏi, mãnh vở thủy tinh, mãnh vở kim loại, tro tàn, than vụn,… để đảm bảo các thiết bị cơ khí không bị ăn mòn và giãm cặn ở các công đoạn xử lý sau

Dưới tác động của lưc trọng trường, các phần tử rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng

của nước sẻ được lắng xuống đáy bể trong quá trình chuyển động

Theo đặc tính dòng chảy và nguyên tắc chuyển động của nước trong bể lắng cát cho các trạm XLNT quy mô nhỏ và vừa được chia ra các loại: bể lắng cát có dòng

chảy ngang trong mương tiết diện hình chử nhật đặt theo chu vi của bể tròn, bể lắng cát sục khí, bể lắng cát có dòng chảy xoáy, bể lắng cát ly tâm

- Bể lắng cát ngang là đoạn mở rộng của máng dẩn nước thải, có hố tập trung cát

ở phía đầu Thời gian lưu nước trong bể từ 0,5- 2 phút

- Bể lắng cát đứng có hình trụ hoặc lăng trụ đứng, trong đó nước thải được dẩn vào từ phía dưới đáy và ra khỏi bể tứ phía trên Thời gian nước lưu trong bể từ 2 - 3 phút

- Bể lắng cát theo phương tiếp tuyến có hiệu quả giử lại cát cao Cũng do nước chuyển động vỏng, một phần chất hữu cơ được tách ra khỏi cát và lấy ra khỏi bể bằng

phương pháp thủ cơng, bơm, thiết bị nâng thủy lực Cát lưu giử trong bể từ 2-5 ngày Các loại bể lắng cát được dùng cho các trạm XLNT cĩ cơng suất trên 100m3

/ngày

Do cấu tạo đơn giản, bể lắng cát ngang được sử dụng rộng rãi hơn cả Tuy nhiên trong điều kiện cần thiết phải kết hợp khối cơng trình XLNT, người ta cĩ thể dùng bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp tuyến hoặc thiết bị xiclon hở một tầng, nhiều tầng hoặc xiclon thủy lực

■ Bể lắng đợt 1:

Bể lắng cĩ cấu tạo mặt bằng là hình chử nhật hay hình trịn, được thiết kế để loại

bỏ bằng trọng lực các hạt cặn cĩ trong nước theo dịng chảy liên tục vào bể và ra bể

Bể lắng chia làm 4 vùng

Hình 2.1 sơ đồ mặt đứng thể hiện 4 vùng trong bể lắng Nguồn: tính tốn thiết kế các cơng trình XLNT, Trịnh Xuân Lai (7)

Nhằm để tách các dạng tạp chất phân tán kích thước nhỏ ra khỏi nước thải mà các

bể lắng khơng thể loại bỏ được chúng Người ta tiến hành quá trình lọc này nhờ cacq vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giử pha phân tán lại Quá trình lọc cĩ thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tỉnh của cột chất lỏng hay áp xuất cao trước vách ngăn hay áp suất chân khơng sau vách ngăn

Vùng lắng các hạt cặn

Vùng chứa và cô đặc cặn V

2 1.5 Bể vớt dầu mỡ

Thường áp dụng khi XLNT có chứa dầu mỡ, tách các tạp chất nhẹ

Nhược điểm của phương pháp này chỉ loại bỏ được các tạp chất thô 60% các hạt huyền phù và giãm BOD đến 20% nhưng không tách được các chất gây ô nhiễm ở dạng keo và hòa tan

2.2 X ử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý

Là quá trình dùng một số hóa chất và bể phản ứng nhằm nâng cao chất lượng nước thải để đáp ứng hiệu quả xử lý của các công đoạn sau

XLNT bằng phương pháp hóc học – lý học gồm các phương pháp sau:

Nước thải có độ axit hay kiềm được trung hòa về pH= 6.5-8.5 trước khi thải vào

hệ thống cống chung hoặc dẩn đến các công trình xử lý khác Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách

■ Trung hòa bằng cách trộn lẫn các loại nước thải: Khi có hai loại nước thải, một mang tính axit và một mang tính kiềm ta có thể trộn hai dòng nước thải này lại với nhau bằng cách có hoặc không có cánh khuấy, cũng có thể hòa trộn bằng cách sục khí với vận tốc ở đường ống cấp vào bằng 20-40m/s

■ Trung hòa bằng cách bổ sung tác nhân hóa học: Tùy thuộc vào tính chất và nồng

độ của từng loại nước thải mà ta chọn các tác nhân trung hòa phù hợp

Để trung hòa nước thải mang tính axit có thể dùng các tác nhân như NaOH, KOH,

Na2CO3, CaCO3, MgCO3 Tác nhân thường sử dụng nhất là sửa vôi 5-10%Ca(OH)2, tiếp đó là soda và NaOH ở dạng phế thải do giá thành rẻ Thời gian tiếp xúc của nước thải và tác nhân trong thiết bị phản ứng không được dưới 5 phút và nước thải axit có chứa muối kim loại nặng cần không được dưới 30 phút Thời gian lưu nước trong bể lắng khoảng 2 giờ

Để trung hòa nước thải mang tính kiềm người ta dùng các loại axit khác nhau hoặc khí thải mang tính axit

Trung hòa nước thải mang tính axit bằng cách lọc vật liệu có tác dụng trung hòa, trong trường hợp này người ta thường dùng các vật liệu như manhetit (MgCO3)

Để làm sạch nước thải người ta có thể dùng các chất oxy hóa mạnh như Clo ở dạng khí và hóa lỏng, dyoxit Clo, Clorat can xi, hypoclorit canxi và natri, oxy không khí, ozon,…

Trong quá trình oxy hóa các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này tiêu tốn một lượng năng lượng lớn các tác nhân hóa học Do đó quá trình oxy hóa hóa học chỉ được dùng trong các trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác

Chất keo tụ cho vào trong nước thải, các hạt keo bản thân trong nước bị mật tính

ổn định tương tác với nhau, kết cụm lại hình thành những bông cặn lớn dể lắng

Quá trình keo tụ - tạo bông thường áp dụng để khử màu, giãm hàm lượng cặn lơ lưỡng trong nước thải

Quá trình này được úng dụng để loại ra khỏi nước các tạp chất phân tán không tan

và khó lắng Người ta sử dụng phương pháp này trong nước thải của các các ngành sản xuất như chế biến dầu mỡ, da,…và dùng để tách bùn hoạt tính sau khi xử lý hóa sinh Quá trình này được thực hiện bằng cách sục khí nhỏ vào pha lỏng Các khí đó kết hợp với các hạt lơ lững và khi lực nổi của các bóng khí và hạt đủ lớn sẻ kéo theo hạt cùng nổi lên trên mặt nước tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước

2 2.5 Quá trình hấp phụ

Quá trình này được sử dụng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ Các chất hấp phụ gồm: than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải của một số qui trình sản xuất (tro xỉ, mạt cưa…)

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hập phụ tiến hành với sự khuấy trộn mãnh liệt chất hấp phụ với nước, lọc nước qua lớp chất hấp phụ đứng yên hoặc trong lớp giả lỏng, trong các thiết bị hoạt động gián đoạn hay liên tục

Phương pháp này áp dụng để làm sạch kim loại trong nước thải như: Zn, Cu, Al, Hg… cũng như các hợp chất của acsen, photpho, xianua, cac chất phóng xạ Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị với độ làm sạch nước cao

Bản chất của quá trình trao đổi ion là một quá trình tương tác của dung dịch với pha rắn trong nước thải, mà nó có tính chất trao đổi ion Các chất cấu thành pha rắn này gọi là ionit, chúng không tan trong nước Trong đó, ionit trên bề mặt cảu chất rắn

có khả năng hấp thụ ion dương được gọi là cationit và các ion có khả năng hấp thu các ion âm gọi là amionit

2.2.7 Quá trình trích ly

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nức thải chứa phenol, dầu, axit hữu

cơ, các ion kim loại,… Phương pháp này được áp dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3-4g/l, vì khi d91 giá trị chất thu hồi mới bù đấp lại ch quá trình trích ly

Làm sạch nước thải bằng phưng pháp trích ly gồm 3 giai đoạn:

◘ Giai đạn 1: trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữ cơ) trong điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành hai pha lỏng Một pha là chất trích còn pha kia là nước thải với chất trích ly

◘ Giai đoạn 2: phân chia hai pha lỏng nói trên

◘ Giai đoạn 3: tái sinh chất trích ly

Để giảm nộng độ chất tan nhỏ ho7ng giới hạn ta cần chọn đúng chất trích ly

◙ Ưu điểm của phương pháp trích ly:

○ Có khả năng loại bỏ các chất độc hữu cơ không bị oxy hóa sinh học

○ Hiệu quả xử lý cao hơn, ổn định hơn

○ Kích thước hệ thống xử lý nhỏ hẹp

○ Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn

○ Có thể tự động hóa hoàn toàn

○ Động học của các quá trình hóa lý đã được nghiên cứu sâu hơn

○ Phương pháp hóa lý không cần theo giỏi các hoạt động của sinh vật

○ Có thể thu hồi các chất có giá trị kinh tế

Là phương pháp dùng vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn để phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ, biến các hợp chất có khả năng thối rữa thành những hợp chất ổn định với sản phẩm cuối cùng là cacbonic, nước và các chất vô cơ khác

Mục đích của quá trình xử lý sinh học là làm sạch nước thải sinh hoạt cũng như nước thải sản xuất khỏi các chất hữu cơ hòa tan, các chất độc hại, vi khuẩn, virut gây bệnh và một số chất vô cô như H2S, các sunfit, amoniac, nito… đến nồng độ cho phép theo tiêu chuẩn xả thải và nguồn tiếp nhận

Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các VSV sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng đoực tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ VSV gọi

là quá trình oxy hóa sinh hóa

Phương pháp xử lý sinh học được chia làm hai loại:

xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên Các công trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo thường dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính (bể aerotank, kênh oxy hóa), màng sinh vật ( bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học) Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong hồ (hồ sinh vật oxy hóa, hồ sinh vật ổn định), trong đất ngập nước (các loại bãi lọc, đầm lầy nhân tạo)

♦ Phương pháp yếm khí:

Là phương pháp sử dụng các VSV yếm khí hoạt động sống của chúng không có sự cung cấp oxy, phương pháp này áp dụng chủ yếu để khử độc cặn Quá trình xử lý dựa trên cơ sở phân hủy các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ lên men kị khí Đối với các hệ thống thoát nước quy mô nhỏ và vừa người ta thường dùng các công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng với phân hủy yếm khí các chất hữu cơ trong pha rắn và pha lỏng Các công trình được áp dụng rộng rãi là bể tự hoại, giếng thấm, bể lắng hai

vỏ, bể lắng trong kết hợp với ngăn lên men, bể lọc ngược qua tầng cặn kị khí

2.2.8.1 Phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Các phương pháp sinh học XLNT trong điều kiện tự nhiên dựa trên quá trình làm sạch sinh học trong môi trường đất, nước Bao gồm một số phưng pháp sau

◘ Hồ sinh học:

Hồ sinh vật là các thủy lực tự nhiên hay nhân tạo trong đó diển ra quá trình chuyển hóa các chất bẩn Quá trình này diển ra tương tự như quá trình tự làm sạch nhờ một số VSV và tảo

Khi vào hồ do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn được lắng xuống đáy Các chất hữu cơ còn lại được VSV sử dụng và oxy hóa mà sản phẩm tạo thành là sinh khối VSV, CO2, các muối nitrat, nitrit… khí cacbonic và các hợp chất nito, photpho được rong tảo sử dụng trong quá trình quang hợp Trong giai đoạn này sẻ giải phóng khí oxy

sẻ cung cấp cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ của vi khuẩn Sự hoạt động của rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn Tuy nhiên trong thường hợp nước thải đậm đặc chất hữu, tảo có thể chuyển từ hình thức tự dưỡng sang dị dưỡng, tham gia vào quá trình oxy hóa chất hữu cơ Nấm mốc, xạ khuẩn có trong nước thải cũng thực hiện vai trò tương tự Hồ chứa nước thải được thiết kế sao cho quá trình tự làm sạch tự nhiên phát huy tối đa khả năng hoạt động của chúng

Hồ sinh học được chia làm ba dạng:

- Hồ sinh học hiếu khí: quá trình XLNT xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy Có hai dạng hồ hiếu khí là hồ hiếu khí tự nhiên và hồ hiếu khí nhân tạo

- Hồ sinh học kị khí: là loại hồ sâu, quá trình XLNT với sự tham gia của những loại VSV kị khí bắt buột hoặc tùy tiện Các VSV này lấy oxy từ các hợp chất nitrat, sunfat… để chuyển hóa các chất hữu cơ thành các axit hữu cơ, các loại ancol, H2S,

CH4, CO2, H2O,… hiệu suất xử lý có thể làm giãm hàm lượng BOD đến 70% Tuy nhiên trong quá trình xử lý tạo ra mùi hôi thối khó chịu nên lại hồ này được dùng trong XLNT công nghiệp có hàm lượng chất hữu cơ cao

- Hồ tùy tiện: là hồ kết hợp hiếu khí và kị khí Hồ sâu 1-2m thích hợp cho sự phát triển của tảo và VSV tùy nghi Trong hồ thường xảy ra hai quá trình song song là quá trình oxy hóa các chất hữu cơ và quá trình metan cặn lắng Đặc điểm của hồ này theo chiều sâu chia làm 3 vùng: lớp trên là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian còn lớp dưới là vùng kị khí Chiều sâu hồ từ 0,9-1,5m

◘ Cánh đồng tưới – cánh đồng lọc:

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác có khả năng tiếp nhận và xử lý nước thải XLNT trong điều kiện này diển ra dứi tác dụng của anh sáng mặt trời, không khí, VSV và các hoạt động sống của chúng Các loại chất thải sẻ bị hấp thu và giữ lại trong đất sau đó các loại VSV có sẵn trong đất sẻ thực hiện quá trình phân hủy thành các chất đơn giản và cây trồng hấp thụ các chất này Nước thải thấm vào đất một phần được cây trồng sử dụng, một phần bổ sung ch nguồn nước ngầm sau khi được lọc qua lớp đất

Chế độ xả thải ra cánh đồng tưới phụ thuộc vào mùa vụ, khí hậu, cây trồng và loại đất

Cánh đồng tưới thường dùng những mãnh đất không thể canh tác Trên cánh đồng người ta chia thành những ô có bố trí hệ thống mương máng, bộ phận phân phối và thu nước

Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc thường được xây dựng những nơi có độ dốc tự nhiên 0,02 cách xa khu dân cư về cuối hướng gió

2.2.8.2 P hương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

◘ Bể lọc sinh học:

Bể lọc sinh học là công trình XLNT nhân tạo nhờ các VSV hiếu khí Nước thải dẫn vào bể bằng hệ thống phân phối nước, nước sẽ được lọc qua lớp vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng VSV

Quá trình xử lý diễn ra khi cho nước tưới lên bề mặt của bể và thấm qua lớp vật liệu lọc Ở bề mặt của lớp vật liệu lọc và các khe hở ở giiu73 chúng các cặn bẩn được giử lại và tạo thành màng gọi là màng VSV Lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước thải ở bể lọc được cung cấp bằng phương pháp tự nhiên hay nhân tạo Những màng VSV chết sẽ cùng nước ra khỏi bể và được giữ lại ở bể lắng II

Vật liệu lọc là các vật liệu có độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ và bề mặt lớn như

đá cuội, đá dăm, vòng gốm, các loại polimer,…

◘ Bể Aerotank:

Đây là bể xử lý với VSV hiếu khí trong nước thải phát triển tạo thành bùn hoạt tính Để cung cấp đủ oxy cho VSV hoạt động, người ta phải dùng khí nén hoặc thổi khí sục vào nước thải Nước thải trong bể được cung cấp lượng oxy hòa tan đảm bảo nhu cầu oxy hóa các chất hữu cơ của VSV Trường hợp nước thải nghèo nguồn N và P thì cần bổ sung nhằm đảm bảo cho bùn hoạt tính tạo thành chất lượng tốt, có khả năng oxy hóa cao các chất hữu cơ

Theo quá trình nước thải từ bể aerotank đến bể lắng, VSV tạo b6ng và kết lại cùng các chất huyền phù cũng như các chất được hấp phụ trong bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính hồi lưu sẽ được trộn với nước thải đầu vào của bể Trong bể có thể xây các vách ngăn nhằm tăng thời gian xử lý của VSV Hiệu suất xử lý hiếu khí có thể đạt 85-95%BOD, loại các hợp chất N đến 40% và coliform 60-90%

Giống VSV trong bể không phải là giống thuần khiết mà là quần thể chủ yếu nấm men, nấm mốc, động vật nguyên sinh và một số sinh vật khác Bùn hoạt tính gồm tất

cả các tế bào chết, tế bào già và những tế bào trẻ hoạt động, phân tán trong nước thải thành các dạng hạt nhỏ

Quá trình xử lý của bể aerotank:

- Hợp chất hữu cơ hòa tan, dạng keo và huyền phù vào trong hoặc trên bề mặt các hạt bùn hoạt tính

- Các chất hữu cơ được phân hủy đến sản phẩm cuối cùng là CO2, H2O cùng các chất khoáng và đồng thời tạo thành các tế bào mới Sự chuyển hóa các chất bởi VSV

và kết lắng bùn hoạt tính có sự tham gia của các loài nguyên sinh và các loài khác có trong nước thải

- Oxy hóa amoniac đến nitric và đến nitrat nhờ vi khuẩn nitrat hóa Trường hợp không đủ các chất dinh dưỡng trong nước thải, tế bào VSV sẽ chết và tự phân hủy

Không đủ điều kiện hiếu khí hoặn ngừng thổi khí, khuấy trộn các hạt bùn sẽ kết lại thành khối và lắng xuống đáy

Chương 3

NƯỚC THẢI Y TỀ BẰNG PHƯƠNG

TH ÙNG CH? A NU? C TH?I

B ? X? LÝ NHI?T

B ? LÀM L?NH THU NU? C SAU X? LÝ

±0.000 +400.0

Các chất hữu cơ bám lại trong lớp sỏi, sau một thời gian xử lý nước sạch cũng sẽ được bom qua vòi phun vào bể để rữa lớp sỏi Nước rữa sỏi chảy ra ngoài từ các cửa phía chân bể, nước rửa sỏi được lắng thu lại các chất rắn

3.3 T ổng quan về phương pháp nhiệt hóa hơi nước

Với nhiệt độ lớn hơn 00C, nước sẽ xảy ra hiện tượng hóa hơi, tốc độ hóa hơi phụ thuộc vào nhiệt độ, diện tích mặt nước, gió

Nước hóa hơi mạnh ở 1000C, khi nước hóa hơi chỉ có phân tử H2O bay lên còn các phần lơ lững vẫn bị giử lại

Nhiệt độ càng cao cùng với diện tích bề mặt lớn nước hóa hơi với tốc độ càng nhanh

Mô hình nghiên cứu dựa trên những nguyên tắc đó, tạo ra bể xử lý với nhiệt độ trong bể 4000

C – 5000C, kết hợp lớp sỏi tạo bề mặt của nước lớn và mỏng để lớp nước hóa hơi với tốc độ rất nhanh

3.4 Mô t ả mô hình

Hình 3.2 Tổng thể mô hình

Hình 3.3 Các trụ nâng tấm kim loại tạo các rãnh và khoảng trống ở đáy bể dẩn nước rửa sỏi ra ngoài

Hình 3.4 Cửa xả nước rửa sỏi sau xử lý có tấm chắn để hạn chế nhiệt thất thoát ra ngoài