Thiết kế xây dựng hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học yếm khí tại trung tâm chăm sóc sức khoẻ sinh sản quận hai bà trưng hà nội

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Hà và Th.S Hoàng Đức Trọng đã hết sức giúp đỡ tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp.Tôi cũng xin chân thành cám ơn các anh chị em trong công ty Cổ

Khoa c«ng nghÖ sinh häc – m«i trêng

quËn Hai Bµ Trng- Hµ Néi

Gi¸o viªn híng dÉn : PGS TS NguyÔn

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Hà và Th.S Hoàng Đức Trọng đã hết sức giúp đỡ tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp.

Tôi cũng xin chân thành cám ơn các anh chị em trong công ty Cổ phần công nghệ môi trờng Âu Việt đã tạo mọi

điều kiện giúp tôi tham gia công việc thiết kế xây dựng hệ thống xử lý nớc thải bằng bằng phơng pháp lọc sinh học yếm khí tại Trung tâm Chăm sóc sức khoẻ sinh sản quận Hai Bà Tr- ng- Hà Nội.

Sinh Viên

Nguyễn Thị Hồng Anh

Mở đầu

Nớc là một thành phần của môi trờng tự nhiên, là dạng tàinguyên không thể thiếu đợc đối với sự sống của con ngời Lợngnớc tồn tại trên thế giới đợc coi là rất lớn, ớc tính 1.386 triệu km3

nhng lợng nớc ngọt thờng đợc dùng chỉ chiếm 0,8% Là một tàinguyên không thể tái tạo đợc, nớc về tổng lợng nói chung khôngthay đổi theo thời gian nhng lại dễ bị tổn thơng trong quátrình sử dụng Vì vậy nớc cần đợc sử dụng, quản lý và pháttriển một cách hợp lý

Với sự tăng trởng kinh tế – xã hội đang trên đà phát triểnmạnh mẽ của nớc ta nh hiện nay, quá trình đô thị hoá sẽ diễn

ra mạnh mẽ Dân số ngày càng đông, kinh tế ngày càng pháttriển, kéo theo nhu cầu đáp ứng mức sống cao của ngời dân,tất yếu yêu cầu dùng nớc ngày càng lớn, các dịch vụ y tế, chămsóc sức khoẻ ngày càng nhiều Dân số tăng, cũng đồng nghĩavới việc môi trờng sống của ngời dân thành thị giảm dần

Dân số tăng, nhu cầu đợc đáp ứng về mặt sức khoẻ ngàycàng đợc quan tâm Hiện nay, đã có hàng trăm bệnh viện lớnnhỏ và các trung tâm chăm sóc sức khoẻ y tế cộng đồng đợchình thành Đi đôi với nó là những mầm bệnh nguy hại do ngờibệnh sản sinh ra trong quá trình sinh hoạt

Nớc thải bệnh viện bao gồm nớc thải từ các phòng mổ,phòng sinh và các thủ thuật, chứa vô số vi trùng, virus, bị ônhiễm nặng về mặt hữu cơ và vi sinh có khả năng lan truyềnrất mạnh các vi khuẩn gây bệnh Hàm lợng vi sinh cao gấp 100-

1000 lần tiêu chuẩn cho phép với nhiều loại vi khuẩn nhSalmonella, tụ cầu liên cầu viruss đờng tiêu hoá, bại liệt Hàm l-ợng chất rắn lơ lửng gấp 2-3 lần Sau khi hoà vào hệ thống nớc

thải sinh hoạt, những mầm bệnh này xâm nhập vào khắpnơi, xâm nhập vào thuỷ, hải sản, vật nuôi cây trồng….Nớcthải bệnh viện bao gồm những chất thải nguy hại đợc xếp vàoloại chất thải nguy hại.

Ô nhiễm nớc là nguồn gốc nhiều dịch bệnh về tiêu hoá, kýsinh trùng, da liễu, việc tiếp xúc làm tăng nguy cơ ung thu vàcác bệnh hiểm nghèo khác cho ngời dân Đồng thời hiệu suấtsản xuất bị ảnh hởng cụ thể, chi phí từ ngân sách Nhà nớc,của xí nghiệp, hoặc của các nhân ngời bệnh để điều trị rấtlớn

Xuất phát từ những cơ sở trên, tôi đã chọn đề tài “ Thiết

kế xây dựng hệ thống xử lý nớc thải sinh hoạt bằng

ph-ơng pháp lọc sinh học yếm khí” tại trung tâm Chăm sóc

sức khoẻ sinh sản quận Hai Bà Trng – Hà Nội Mục tiêu của đềtài là xây dựng thành công hệ thống xử lý nớc thải sinh hoạt, n-

ớc thải y tế bằng phơng pháp lọc sinh học yếm khí cho Trungtâm chăm sóc sức khỏe quận Hai Bà Trng với chất lợng đầu ra

đạt tiêu chuẩn Việt Nam, trớc khi đợc xả vào hệ thống cốngchung của thành phố Hà Nội Đảm bảo cho một cuộc sống trongsạch đối với cả cảnh quan và sức khoẻ của ngời dân khu vực nóiriêng và ngời dân Hà Nội nói chung

Chơng 1: Tổng Quan tài liệu

1.1 Thực trạng

1.1.1 Thực trạng tài nguyên và môi trờng nớc lục địa

Tài nguyên nớc đợc giới hạn trên đất liền, bao gồm tàinguyên nớc mặt và tài nguyên nớc dới đất

Nhiều nớc đã tiến hành kiểm soát chất lợng nớc từ rất sớm,

đầu những năm 1950 nh Indonexia, Liên Xô (Nga cũ), Mỹ…

ở Trung Quốc, cơ quan kiểm soát chất lợng nớc đợc thànhlập từ 1984, kỹ thuật quan trắc sinh học và trầm tích đáycũng đợc áp dụng trong hệ thống kiểm soát chất lợng nớc

ở ấn độ có 310 trạm với trên 31 con sông vào năm 1974

Chơng trình kiểm soát chất lợng nớc Quốc gia của Malaysiavào năm 1978, và năm 1990 có 566 trạm kiểm soát chất lợng n-ớc

Nớc ngầm đợc đánh giá là có tiểm năng của lãnh thổ kháphong phú, tổng trữ lợng động thiên nhiên của toàn lãnh thổViệt Nam đạt 1.513 m3/s Trữ lợng khai thác nớc ngầm là có thểkhai thác đợc 1.2 triệu m3/ngày.

Tài nguyên nớc ở Việt Nam đợc sử dụng chủ yếu phục vụcho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt, còn các nhu cầu khácchiếm tỷ lệ ít hơn

Tài nguyên nớc ngọt ngày càng trở nên khan hiếm theo đàtăng trởng dân số Với sự nâng cao mức sống cả nhân dân,nhu cầu dùng nớc cho sinh hoạt tăng nhiều lần so với trớc Tìnhtrạng khan hiếm nói chung trở nên hết sức căng thẳng trongnhững thời gian và địa điểm nhất định

1.1.2 Thực trạng sử dụng tài nguyên nớc cho sinh hoạt.

Tốc độ đô thị hoá ngày càng nhanh đã làm cho nhu cầu

sử dụng nớc của thành phố ngày một tăng cao Nớc là một nhucầu không thể thiếu trong sinh hoạt, nhu cầu ăn uống, vệ sinh

và các hoạt động công cộng, giải trí, các vấn đề về chăm sócsức khoẻ…đều cần đến nớc Hầu hết mọi ngành đều sử dụngnớc nh là một nguyên liệu không thể thay thế đợc

Tiêu chuẩn nớc thải sinh hoạt của các khu dân c đô thị ờng là t 100 đến 250 l/ngời.ngày đêm (đối với các nớc đangphát triển nh Việt Nam) và từ 150 đến 500 l/ngời.ngày đêm(đối với các nớc phát triển) ở nớc ta hiện nay, tiêu chuẩn cấp n-

th-ớc sinh hoạt dao động từ 120 đến 180 l/ngời.ngày đêm Thôngthờng tiêu chuẩn nớc thải sinh hoạt lấy bằng 90 đến 100% tiêuchuẩn nớc cấp

Lợng nớc thải tập trung ở đô thị rất lớn Lu lợng nớc thải củathành phố 20 vạn dân khoảng 40.000 đến 60.000 m3/ngày

Nớc ta có khoảng 80 đô thị từ thị xã trở lên và hơn 400 thịtrấn, thị tứ, nhng số đợc cấp nớc sạch cha đến 70% Tổng lợngnớc cấp cho đô thị với 3/4 từ nguồn nớc mặt và 1/4 từ nguồn n-

ớc ngầm Tổng lợng nớc thải của thành phố Hà Nội năm 2005khoảng 550.000m3/ngày đêm

và tính chất tơng tự nh nớc thải sinh hoạt

1.2.2 Đặc trng:

Nớc thải bệnh viện ngoài chứa hàm lợng chất bẩn thờnggặp nh Nitơ, Phospho, Chlorin, Kali, Chất béo, Chất hữu cơ….còn chứa một lợng vi khuẩn nh: vi trùng lao, vi trùng gan, vi trùngtả, vi trùng lỵ… Trong quá trình sinh hoạt, con ngời xả vào hệthống thoát nớc một lợng chất bẩn nhất định, phần lớn là cácloại cặn, chất hữu cơ, các chất dinh dỡng

Đặc trng của loại nớc thải này là hàm lợng các chất hữu cơcao (từ 55% đến 65% tổng lợng chất bẩn), nh hydratcacbon,protein, dầu mỡ… các chất này không bền, dễ bị sinh vậtphân hủy các chất dinh dỡng (nito, photpho) và vi khuẩn; và cóhàm lợng COD, BOD và các thành phần vi sinh vật gây bệnhcao… Trong nớc thải còn có nhiều vi khuẩn phân huỷ chất

h÷u c¬ cÇn thiÕt cho c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ chÊt bÈntrong níc.

B¶ng 1: Thµnh phÇn níc th¶i sinh ho¹t khu d©n c:

kho¶ng

Trung b×nh

720500220

30 ± 3571.710

2 ± 2.5

- Chlorua (Cl-)

- Chất hoạt động bề mặt

Vì các thành phần chất thải này có thể gây nên một mức

độ nhiễm bẩn nghiêm trọng đến nguồn nớc của thành phố nên các thành phần chất thải này cần phải xử lý triệt để.

1.3 Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lợng nớc thải y tế.

+ Màu thực do các chất hòa tan hoặc dạng keo+ Màu biểu kiến do các chất lơ lửng trong nớc tạonên

 Mùi vị: Các chất khí trong nớc và các chất hòa tan trong

n-ớc làm cho nn-ớc có mùi vị Các chất hòa tan trong nn-ớc thờng docác hợp chất hóa học (hợp chất hữu cơ) hay các sản phẩm từcác quá trình phân hủy vật chất gây nên

 Nhiệt độ: ảnh hởng đến khả năng sinh trởng, phát triển

và sự hoạt động của các vi sinh vật

 Độ dẫn điện:

 Hàm lợng các chất rắn trong nớc:

+ Chất rắn lơ lửng ở dạng huyền phù (cặn lơ lửng)+ Chất rắn hòa tan (DS)

+ Chất rắn bay hơi (VS)+ Chất rắn có thể lắng

 Độ cứng: Độ cứng của nớc là sự có mặt của ion kim loạikiểm thổ hóa trị 2, thờng là Ca2+ và Mg2+, quá mức cho phép.Dùng nớc có độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây lãng phí xàphòng do Ca2+ và Mg2+ phản ứng với các axit béo tạo thành cáchợp chất khó tan

 Độ pH: là chỉ số thể hiện sự cần thiết phải trung hòahay không và tính lợng hóa chất cần thiết trong quá trình xử

lý đông keo tụ và khử khuẩn

Sự thay đổi pH của nớc liên quan đến sự hiện diện cáchóa chất axit hoặc kiểm, sự phân hủy CHC, NO3-… Cá khôngsống đợc khi nớc có pH < 4 hoặc pH > 10

1.3.2 Các chỉ tiêu hóa học:

 Độ oxy hòa tan (DO): Nồng dộ oxy hoà tan trong nớcbình thờng khoảng 8 ± mg/l chiếm 70 ± 85% khí oxy bão hoà.Trong môi trờng bị ô nhiễm nặng oxy đợc dùng nhiều cho quátrình hoá sinh và xuất hiện hiện tởng thiếu oxy trầm trọng

 Chỉ số BOD (nhu cầu oxy hoá) Đây là một chỉ tiêu dùng

để xác định mứ độ nhiễm bẩn của nớc Xác định BOD đợcdùng rộng rãi trong kỹ thuật môi trờng để:

+ Tính gần đúng lợng oxy cần thiết oxy hoá các chấthữu cơ có trong nớc thải

+ Làm cơ sở để tính toán kích thứơc các công trình

xử lý

+ Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình.

+ Đánh giá chất lợng nớc sau xử lý, xác định lợng oxy cầnthiết trong năm ngày đầu ở nhiệt độ 200C trong bóngtối Chỉ số này gọi là BOD5

 Chỉ số COD (nhu cầu oxy hoá) Đây là một đại lợng dùng

để đánh giá sơ bộ mức độ nhiễm bẩn của nguồn nớc và chỉ

số COD cũng biểu thị lợng chất hữu cơ không thể bị oxy hoábằng vi khuẩn

Trong trờng hợp các nguồn nớc thải không có chất độc

và tơng đối ổn định về thành phần nớc thải, ta có thể xác

định một hệ số chuyển đổi từ COD ra BOD và ngợc lại

 Các hợp chất của Nitơ: Nitơ trong nớc thải thờng ở tronghợp chất Protein và các sản phẩm phân huỷ: amon, nitrat,nitrit Trong xử lý nớc thải, ngời ta cần phải xác định các chỉ

số N-NH3, NO3-, NO2- để đánh giá mức độ và giai đoạn phânhuỷ chất hữu cơ trong nớc thải, đề ra phơng pháp khử nitratnếu quá lợng cho phép, và tạo điều kiện cho các vi khuẩn phảnnitrat hoá hoạt động chuyển ion về Nitơ phân tử

 Các hợp chất của phospho Phospho tồn tại trong nớc cácdạng H2PO4-, HPO4-, PO43-, các dạng polyphosphat nh Na3(PO3)6 vàphosphat hữu cơ Đây là nguồn dinh dỡng cho thực vật dới nớc,gây ô nhiễm và góp phần thúc đẩy hiện tợng phú dỡng ở cácthuỷ vực

Trong nớc thải, ta cần xác định hàm lợng P-tổng số để xác

định tỷ số BOD: N: P nhằm chọn kỹ thuật bùn hoạt tính thíchhợp cho quá trình xử lý Ngoài ra, xác lập tỷ số giữa P và N cóthể đánh giá mức dũnh dỡng có trong nớc thải

1.3.3 Các chỉ tiêu vi sinh

 Các vi trùng gây bệnh: Đó là các vi trùng trong nớc gâybệnh thơng hàn, dịch tả, bại liệt… Việc xác định sự có mặtcủa các vi trung gây bệnh thờng rất khó và mất nhiều thờigian do sự đa dạng về chủng loại Vì vậy trong thực tế thờng

áp dụng phơng pháp xác định chỉ số vi trung đặc trng Việcxác định số lợng vi khuẩn E.coli thờng đơn giản và nhanhchóng cho nên loại vi khuẩn này thờng đựoc chọn làm vi khuẩn

đặc trng trong việc xác định mức nhiễm bẩn do vi trùng gâybệnh trong nớc

 Các loại rong tảo: các loại rong tảo phát triển trong nớc làmcho nớc nhiễm bẩn chất hữu cơ và làm cho nớc có màu xanh.Trong kỹ thuật xử lý nớc cấp, các loại tảo thờng đi qua bể lắng

và đọng lại trên bề mặt lọc làm cho tổn thất áp lực trong bểtăng nhanh và thời gian giữa hai lần rửa lọc ngắn đi Rong tảo

có thể làm tắc ống, tạo ra các chất gây mùi, vị trong nớc

1.4.1.1 Các điều kiện vệ sinh khi xả nớc thải ra nguồn.

Trên cơ sở các tiêu chuẩn môi trởng Việt Nam TCVN 6772 :2000: Chất lợng nớc – Nớc thải sinh hoạt – Giới hạn ô nhiễm chophép, tiêu chuẩn nguồn nớc mặt theo các mục đích sử dụng,nớc thải khi xả vào nguồn phải đáp ứng hai điều kiện sau:

+ Điều kiện cần: Nớc thải không đợc làm ô nhiễm, khônglàm giảm chất lợng nớc sử dụng ở điểm hạ lu điểm xả.+ Điều kiện đủ: Nồng độ chất ô nhiễm phải thấp hơn giátrị giới hạn cho phép quy định khi xả ra các loại nguồn n-

ớc mặt khác nhau

Bảng 3: Nồng độ giới hạn của các chất trong dòng hỗn hợpnớc thải đô thị và nớc sông, hồ tại tiết diện tính toán ở hạ lucông xả:

Ghi chú: Nguồn loại A – các sông, hồ và các vực nớc mặt

khác dùng làm nguồn cung cấp nớc thô cho hệ thống cấp nớc đôthị, khu dân c hoặc khu công nghiệp

1.4.1.2 Quá trình pha loãng, xáo trộn nớc thải với nớc nguồn.

Để xác định đợc nồng độ các chất ô nhiễm trong nớc thảitại cống xả ra nguồn, cần thiết phải tính toán sự xáo trộn và tựlàm sạch của nguồn ngớc từ chỗ đó đến điểm kiểm tra lấy nớc

sử dụng gần nhất Khi xả nớc thải vào hệ thống cống của thànhphố, hay xả vào sông hồ, sẽ diễn ra quá trình xáo trộn phaloãng nớc nguồn với nớc thải

1.4.1.3 Quá trình hoà tan và tiêu thụ oxy

Do chứa các chất hữu cơ dễ bị oxy hoá sinh hoá, khi xả nớcthải vào thuỷ vực sẽ diễn ra quá trình tiêu thụ oxy để oxy sinhhoá các chất hữu cơ trong đó Quá trình này sẽ gây thiếu hụtoxy (lệch so với nồng độ bão hoà) trong sông hồ và sự khuếchtán (hoà tan) oxy vào nớc đợc diễn ra

1.4.1.4 Xác định mức độ xử lý nớc thải cần thiết theo hàm lợng cặn lơ lửng

1.4.1.5 Xác định mức độ xử lý nớc thải cần thiết theo chỉ tiêu BOD.

1.4.2 Một số phơng pháp xử lý nớc thải.

Do đặc tính nớc thải bệnh viện chứa hàm lợng các chấthữu cơ cao, trong đó chủ yếu là hidratcacbon, protein và cácaxit hữu cơ, là các chất có khả năng phân huỷ sinh học Tỷ lệBOD5 : COD cao, thờng nằm trong khoảng 0,6 đến 0,8 nên ph-

ơng pháp sinh học rất thích hợp để xử lý loại nớc thải này Cácphơng pháp dùng trong xử lý nớc thải phổ biến là:

1.4.2.1 Phơng pháp cơ học

Trớc khi xử lí nớc thải cần phải đợc loại bỏ các tạp chất thôlẫn trong nớc nh bụi, đất, chất rắn thô bằng cách gạn, lắng

bằng kỹ thuật song chắn rác, lới rác, bể lắng cát, để đảm bảocho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nớc thải hoạt

chất rắn đợc trộn lẫn trong nớc thải sau quá trình sử dụng

+ Bể điều hoà: Trong một hệ thống xử lý, các thông số

nh lu lợng, nhiệt độ, hàm lợng các chất ô nhiễm đợc thay đổitheo thời gian có ảnh hởng đáng kể đến hiệu suất xử lý của

hệ thống Bể điều hoà có tác dụng làm hạn chế sự tăng, giảm

đột ngột các đại lợng trên, để hiệu suất xử lý đạt đợc là tối unhất

+ Phơng pháp tuyển nổi: Là phơng pháp tách các hạt cặn

lơ lửng nhỏ có tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng của nớc hoặc sử dụng

để nén bùn sinh học bằng cách tạo cho chất bẩn một khả năng

dễ nổi lên mặt nớc

+ Phơng pháp khuấy trộn: Khuấy trộn hoá chất và chất

khí với nớc thải và giữ cặn ở trạng thái lơ lửng

+ Phơng pháp tạo bông: Giúp cho việc tập hợp của các cặn

nhỏ thành các hạt cặn lớn để có thể tách ra bằng lắng trọnglực

1.4.2.2 Phơng pháp hoá lý và hoá học

Các phơng pháp này đợc sử dụng thu hoá chất bị rò rỉ sauquá trình xử lý và cũng để khử các chất độc Đồng thời phơngpháp hoá lý và hoá học còn đợc sử dụng để điều chỉnh pH,

loại SS trớc khi xử lý sinh học Một số phơng pháp đợc sử dụngphổ biến nh:

+ Phơng pháp trung hoà, điều chỉnh pH

Phơng pháp này có tác dụng tránh hiện tợng ăn mòn, pháhuỷ vật liệu của hệ thống ống dẫn, công trình thoát nớc Mục

đích của phơng pháp là nớc thải đạt đợc độ trung hoà thíchhợp Dòng thải cần đợc điều chỉnh pH tới giá trị thích hợp trớckhi đa xử lý Trung hòa có thể thực hiện bằng trộn dòng thải

có tính axit với dòng thải có tính kiềm hoặc sử dụng các hoáchất nh H2SO4, HCl, NaOH, NaHCO3, Na2CO3

+ Phơng pháp keo tụ:

Keo tụ là quá trình sử dụng những chất keo tụ, khi đavào trong nớc nó thuỷ phân tạo thành những hạt keo thu hútnhững chất rắn lơ lửng và làm cho nó có tỷ trọng lớn hơn nớcnên lắng xuống đáy Phơng pháp này sử dụng để loại bỏ chấtrắn lơ lửng Ngời ta thờng sử dụng các loại phèn nhôm, phènsắt hay hỗn hợp của hai loại phèn này hoặc PAC (PolyaluminoClorit) cùng với kiềm (NaOH, Ca(OH)2) Hiện nay thông thờngngời ta cho thêm các chất trợ keo tụ nh polyme hữu cơ đểtăng cờng quá trình tạo bông và lắng nh: polyacrylic hoặcmetacrylat

1.4.2.3 Phơng pháp sinh học

Phơng pháp này dựa trên khả năng làm sạch một số chất ônhiễm có trong nớc thải của các vi sinh vật Trong quá trìnhsống, các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh d-ỡng (N, P), một số chất khoáng và năng lợng để tăng trởng vàxây dựng tế bào mới