Nghiên cứu mô hình hoá quá trình xử lý nước thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000

Các anh chị trong Trung tâm đào tạo sau đại học; Cán bộ phòng thínghiệm Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường; Cán bộ phòng thí nghiệm,các anh chị phòng dự án, phòng thông tin của CTC; V

Lời cảm ơn

Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần VănNhân, PGS.TSKH Nguyễn Xuân Nguyên, người thầy đã hết sức tận tìnhhướng dẫn, động viên, giúp đỡ tôi từ khi bắt đầu xây dựng đề cương cho đếnkhi hoàn thiện luận án này

Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới:

Ban giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Ban giám đốcTrung tâm Đào tạo sau đại học, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường –Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm Tư vấn và Chuyển giao côngnghệ nước sạch và vệ sinh môi trường (CTC) – Bộ Tài nguyên và Môi trường.Đặc biệt là GS.TS Đặng Kim Chi, PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân, PGS.TSHuỳnh Trung Hải, TS Phạm Hồng Hải đã luôn giúp đỡ và động viên tôi để tôihoàn thành tốt luận án này

Các anh chị trong Trung tâm đào tạo sau đại học; Cán bộ phòng thínghiệm Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường; Cán bộ phòng thí nghiệm,các anh chị phòng dự án, phòng thông tin của CTC; Viện Công nghệ sinh học– Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; các anh chị quản lý các trạm xử lýnước thải tại các bệnh viện Thanh Nhàn, Xanh p«n, Trung tâm HIV Hà Nội

đã luôn giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đãluôn ủng hộ, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2008

Tác giả Sreng Sokvung

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng, tất cả các số liệu, kết quả nêu trong luận án này

là trung thực và chưa ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Sreng Sokvung

Mục lục

TrangTrang phụ bìa

Lời cảm ơn i

Lời cam đoan ii

Mục lục iii

Danh mục cỏc ký hiệu, cỏc chữ viết tắt

vii Danh mục cỏc bảng x

Danh mục cỏc hỡnh vẽ, đồ thị xii

Mở đầu 1

Chương 1 Tổng quan vè nước thải bệnh viện, hiện trạng kiểm soỏt ô nhiễm và cỏc cụng nghệ xử lý nước thải bệnh viện ở việt nam 4

1.1 Nớc thải bệnh viện 4

1.1.1 Lu lợng nớc thải bệnh viện 4

1.1.2 Tính chất và thành phần nớc thải bệnh viện 5

1.2 Hiện trạng kiểm soỏt ô nhiễm do nước thải bệnh viện ở Việt Nam 11

1.2.1 Hệ thống bệnh viện ở Việt Nam

11 1.2.2 Hiện trạng kiểm soỏt ô nhiễm do nước thải tại cỏc bệnh viện Việt Nam 12

1.3 Cụng nghệ xử lý nước thải bệnh viện ở Việt Nam 14

1.3.1 Xử lý nớc thải bệnh viện bằng lọc sinh học nhỏ giọt 14

1.3.2 Xử lý nớc thải bệnh viện bằng hồ sinh học 15

1.3.3 Xử lý nớc thải bệnh viện bằng bùn hoạt tính truyền thống 15

1.3.4 Xử lý nớc thải bệnh viện bằng công nghệ lọc sinh học nhiều bậc (có đệm vi sinh)

16 1.3.5 Đánh giá hiệu quả xử lý của các công nghệ xử lý nớc thải bệnh viện 17

1.4 Công nghệ AAO xử lý sinh học nớc thải bệnh viện 21

1.4.1 Công nghệ AAO xử lý nớc thải 21

1.4.1.1 Quỏ trỡnh xử lý yếm khớ 22

1.4.1.2 Quỏ trỡnh xử lý thiếu khớ 23

1.4.1.3 Quỏ trỡnh xử lý hiếu khớ 24

1.4.1.4 Quỏ trỡnh khụ photpho 25

1.4.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nớc thải bệnh viện bằng công nghệ AAO

27

1.4.3 Thiết bị CN 2000 xử lý nước thải bệnh viện 28

1.4.3.1 Cấu tạo thiết bị CN 2000 28

1.4.3.2 Đặc điểm thiết bị CN 2000 33

1.4.3.3 Sơ đồ cụng nghệ xử lý nước thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000 35

1.5 Mụ hỡnh hoỏ cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ 37

1.6 Giới thiệu hiện trạng kiểm soỏt ô nhiễm do nước thải bệnh viện và nước thải ở Campuchia 40

Chương 2 phương phỏp nghiờn cứu 45

2.1 Thu thập và phõn tớch cỏc thụng tin và dữ liệu 45

2.2 Phơng pháp thực nghiệm 45

2.3 Phơng pháp mô hình hoá 45

2.3.1 Cỏc bước xõy dựng mụ hỡnh …… 45

2.3.2 Lựa chọn dạng mụ hỡnh 50

2.4 Ngôn ngữ xõy dựng phần mềm tớnh toỏn 55

Chương 3 kết quả và thảo luận 56

3.1 Mụ hỡnh mụ tả quan hệ giữa cỏc thụng số đầu vào của nước thải bệnh viện 56

3.1.1 Cơ sở thụng tin về đặc tớnh nước thải bệnh viện 56

3.1.2 Xây dựng mô hình

58 3.2 Mụ hỡnh hoỏ quỏ trỡnh xử lý nước thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000

61 3.2.1 Cơ sở thông tin để xây dựng mô hình

61 3.2.2 Cấu trỳc dũng trong thiết bị CN 2000 63

3.2.3 Một số phương ỏn cụng nghệ xử lý nước thải bằng thiết bị CN 2000 64

3.2.4 Mụ hỡnh tớnh toỏn ngăn yếm khớ 66

3.2.4.1 Mụ hỡnh xỏc định thụng số COD đầu ra 66

3.2.4.2 Tớnh lượng bờn 68

3.2.5 Mụ hỡnh tớnh toỏn ngăn thiếu khớ 68

3.2.5.1 Mụ hỡnh tớnh tải trọng ngăn thiếu khớ 68

3.2.5.2 Tớnh tuổi bờn 73

3.2.5.3 Tớnh lượng bờn 74

3.2.6 Mụ hỡnh tớnh toỏn ngăn hiếu khớ 74

3.2.6.1 Mụ hỡnh tớnh tải trọng ngăn hiếu khớ 74

3.2.6.2 Tớnh toỏn quỏ trỡnh nitrat hoỏ 77

3.2.6.3 Tớnh lượng bờn 78

3.2.6.4 Nhu cầu oxy và lượng khụng khớ cần thiết 81

3.3 Mụ hỡnh dóy hộp với dũng ngược cho cỏc ngăn yếm khớ – thiếu khớ – hiếu khớ của thiết bị CN 2000 xử lý nước thải bệnh viện 83

3.3.1 Sơ đồ mô hình dãy hộp 83

3.3.2 Xây dựng mô hình tổng quát 87

3.3.3 Phơng pháp giải 893.4 Xây dựng phần mềm tính toán quá trình xử lý nớc thải bệnh viện

2000 893.4.1 Thông số đầu vào của chơng trình 89

3.4.2 Sơ đồ tính toán quá trình xử lý nớc thải bệnh viện bằng thiết bị

CN 2000 893.5 ứng dụng phần mềm để tớnh toỏn kiểm tra cỏc trạm xử lý nước thải bệnhviện bằng thiết bị CN 2000 90Kết luận 96Kiến nghị 98Danh mục cỏc cụng trỡnh của tỏc giả

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Các ký hiệu

BOD Th«ng sè BOD5 (nhu cầu oxy sinh hoá), [mg/l]

BODO,v Thông số BOD5 đầu vào ngăn hiếu khí của thiết bị CN 2000,

[mg/l]

BODr Thông số BOD5 đầu ra thiết bị CN 2000, [mg/l]

COD Th«ng sè COD (nhu cÇu oxy ho¸ häc), [mg/l]

CODtn Thông số COD theo thực nghiệm, [mg/l]

CODtt Thông số COD theo tính toán, [mg/l]

CODU,r Thông số COD đầu ra ngăn yếm khí, [mg/l]

Thông số COD đầu ra ngăn yếm khí theo thực nghiệm, [mg/l]Thông số COD đầu ra ngăn yếm khí theo tính toán, [mg/l]CODv Thông số COD trong nước thải đi vào thiết bị CN 2000, [mg/l]

GBA Lượng bên sinh ra tại ngăn thiếu khí của thiết bị CN 2000

trong một ngày, [kg/ngày]

GBN Lượng bên sinh ra trong quá trình nitrat hoá trong một ngày,

[kg/ngày]

GBO Lượng bên sinh ra trong quá trình khô BOD trong một ngày,

NT,r Nồng độ nit¬ tổng đầu ra thiết bị CN 2000, [mg/l]

NT,v Nồng độ nit¬ tổng trong nước thải đi vào thiết bị CN 2000,

[mg/l]

OCo Tổng nhu cầu oxy cần thiết cho quá trình xử lý sinh học hiếu

khí nước thải theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 20oC,[kg/ngày]

OCt Tổng nhu cầu oxy trong điều kiện thực tế, [kg/ngày]

QAn Lưu lượng nước thải đi vào ngăn thiếu khí của thiết bị CN

2000 trong một ngày, [m3/ngày]

QKK Tổng nhu cầu không khí, [m3/ngày]

Qn Lưu lượng nước thải đi vào thiết bị CN 2000 trong một ngày,

Tải trọng thể tớch theo nitơ tổng của ngăn thiếu khớ của thiết bị

CN 2000 tớnh theo thực nghiệm, [kg NT/m3.ngày]

Tải trọng thể tớch theo nitơ tổng của ngăn thiếu khớ của thiết bị

CN 2000 tớnh theo mụ hỡnh, [kg NT/m3.ngày]

TTO Tải trọng thể tớch theo BOD của ngăn hiếu khớ của thiết bị CN

2000, [kg BOD/m3.ngày]

Tải trọng thể tớch theo BOD của ngăn hiếu khớ của thiết bị CN

2000 tớnh theo thực nghiệm, [kg BOD/m3.ngày]

Tải trọng thể tớch theo BOD của ngăn hiếu khớ của thiết bị CN

2000 tớnh theo mụ hỡnh, [kg BOD/m3.ngày]

V Thể tớch một ngăn xử lý sinh học của thiết bị CN 2000, [m3]

X Nồng độ sinh khối vi sinh vật trong nớc thải, [mg/l]

Cỏc chữ viết tắt

AAO Tên công nghệ xử lý nớc thải kết hợp các quá trình xử lý sinh

học yếm khí (A – Anaerobic), thiếu khớ (A – Anoxic) và hiếukhớ (O – Oxic)

ADB Ngân hàng phát triển Châu á

Airblower Máy thổi khí

Anaerobic Quá trình xử lý sinh học yếm khí

Anoxic Quá trình xử lý sinh học thiếu khí

CN 2000 Tờn thiết bị hợp khối xử lý nước thải bằng phương phỏp sinh

học thực hiện quỏ trỡnh xử lý theo nguyờn lý kết hợp cỏc quỏtrỡnh xử lý yếm khớ, thiếu khớ và hiếu khớ trờn lớp đệm vi sinhbỏm

CTC Trung tâm T vấn Chuyển giao Công nghệ nớc sạch và Vệ

sinh môi trờng

JICA C¬ quan hîp t¸c Quèc tÕ NhËt B¶n

5Bảng 1.3 C¸c chØ tiªu « nhiÔm chÝnh cñaNTBV 6Bảng 1.4 §¸nh gi¸ chØ tiêu « nhiễm chung cho từng tuyến 8Bảng 1.5 §Æc tÝnh « nhiễm của NTBV theo các khoa

8Bảng 1.6 §¸nh gi¸ níc th¶i cña c¸c bÖnh viÖn theo chuyªn khoa 8Bảng 1.7 Chỉ tiêu vi sinh trong NTBV 9Bảng 1.8 C¸c vi khuÈn g©y bÖnh trong NTBV cha qua xö lý

10

Bảng 1.9 D lîng chÊt kh¸ng sinh trong NTBV cha qua xö lý 11

Bảng 1.10 HÖ thèng bÖnh viÖn ë ViÖt Nam

12 Bảng 1.11 Nhãm c«ng nghÖ xö lý NTBV ë ViÖt Nam

14 Bảng 1.12 HiÖu qu¶ xö lý c¸c chØ tiªu ho¸ lý cña läc sinh häc nhá giät

17 Bảng 1.13 HiÖu qu¶ xö lý vi sinh cña läc sinh häc nhá giät 17

Bảng 1.14 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của hồ sinh học 18

Bảng 1.15 Hiệu quả xử lý vi sinh của hồ sinh học 18

Bảng 1.16 HiÖu qu¶ xö lý vi sinh cña c«ng nghÖ bïn ho¹t tÝnh

18 Bảng 1.17 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của công nghệ bên hoạt tính 19 Bảng 1.18 HiÖu qu¶ xö lý c¸c chØ tiªu ho¸ lý cña läc sinh häc nhiÒu bËc

19 Bảng 1.19 HiÖu qu¶ xö lý vi sinh cña läc sinh häc nhiÒu bËc

20 Bảng 1.20 HiÖu qu¶ xö lý c¸c chØ tiªu ho¸ lý cña c¸c nhãm c«ng nghÖ 20

Bảng 1.21 HiÖu qu¶ xö lý c¸c chØ tiªu ho¸ lý cña c¸c nhãm c«ng nghÖ 21

Bảng 3.1 C¸c th«ng sè ®Çu vµo cña mét sè NTBV ë ViÖt Nam

57 Bảng 3.2 DiÔn biÕn th«ng sè cña níc th¶i qua c¸c ng¨n xö lý cña thiÕt bÞ CN 2000 62

Bảng 3.3 Các thông số để xây dựng mô hình tính tải trọng của ngăn thiếu khí 72

Bảng 3.4 C¸c th«ng sè cña m« h×nh d·y hép m« t¶ c¸c ng¨n xö lý cña thiÕt bÞ CN 2000 87

Bảng 3.5 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT Trung tâm HIV 91Bảng 3.6 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Thanh Nhàn 92Bảng 3.7 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn 92Bảng P1.1 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm của

NTBV khi thải ra môi trờngBảng P1.2 Nớc thải công nghiệp – Giá trị giới hạn cỏc thụng số và nồng độ

chất ô nhiễmBảng P4.1 Các giá trị CODtt và CODtn

Bảng P4.2 Diễn biến thông số của nớc thải qua các ngăn xử lý của thiết bị

CN 2000Bảng P4.3 Cỏc giỏ trị và

Bảng P4.4 Các giá trị và

Bảng P4.5 Cỏc giỏ trị và

Bảng P4.6 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Thanh NhànBảng P4.7 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT Trung tâm HIV

Bảng P4.8 Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn

Bảng P4.9 Số lượng VSV tổng số trong nước thải (số khuẩn lạc trong 1 ml

mẫu)Bảng P4.10 Giá trị các thông số đầu ra tính theo mô hình và theo thực

nghiệm của một số trạm XLNT

Danh mục cỏc hỡnh vẽ, đồ thị

TrangHỡnh 1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng lọc sinh học nhỏ giọt

15Hỡnh 1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng hồ sinh học

15Hỡnh 1.3 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng bùn hoạt tính truyền thống

16Hỡnh 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng lọc sinh học nhiều bậc

16Hỡnh 1.5 Sơ đồ phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện yếm

29Hỡnh 1.9 Trạm XLNT bệnh viện Thanh Nhàn – Hà Nội

30Hỡnh 1.10 Trạm XLNT Trung tâm điều trị bệnh nhõn HIV – Hà Nội

31Hỡnh 1.11 Trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn – Hà Nội

31Hỡnh 1.12 Trạm XLNT bệnh viện Hữu Nghị – Hà Nội

32

Hỡnh 1.13 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng thiết bị CN 2000

35 Hỡnh 1.14 Sơ đồ cấu trúc hệ mụ tả bằng mụ hỡnh thống kờ

39 Hỡnh 1.15 Sơ đồ quản lý nước thải tại Phnom Penh 41

Hỡnh 2.1 Các bớc xây dựng mô hình 46

Hỡnh 3.1 So sỏnh giỏ trị CODtt và CODtn 60

Hỡnh 3.2 Sơ đồ dòng nớc thải trong thiết bị CN 2000 64

Hỡnh 3.3 Sơ đồ phương ỏn cụng nghệ XLNT bằng thiết bị CN 2000

65 Hỡnh 3.4 So sánh giá trị và 68

Hỡnh 3.5 So sánh giá trị và .73

Hỡnh 3.6 So sánh giá trị và 76

Hỡnh 3.7 Sơ đồ mô hình dãy hộp với dòng ngợc theo chiều cao ngăn của thiết bị CN 2000 84

Hỡnh 3.8 Sơ đồ mô hình dãy hộp với dòng ngợc theo chiều cao mụ tả cỏc ngăn của thiết bị CN 2000 85

Hỡnh 3.9 Sơ đồ mô hình dãy hộp với dòng ngợc theo chiều cao mụ tả quỏ trỡnh xử lý hiếu khớ 86

Hỡnh 3.10 Sơ đồ tính toỏn trạm xử lý NTBV bằng thiết bị CN 2000

90 Hỡnh 3.11 Nồng độ NT,r theo tớnh toỏn và thực nghiệm 93

Hỡnh 3.12 Thụng số BODr theo tớnh toỏn và thực nghiệm 93 Hỡnh P3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ trạm xử lý NTBV bằng thiết bị

CN 2000 Hỡnh P3.2 Sơ đồ lấy mẫu nớc thải tại trạm xử lý NTBV bằng thiết bị CN

2000

Hỡnh P5.1 Sơ đồ mặt bằng trạm XLNT bệnh viện Thanh Nhàn – Hà NộiHỡnh P5.2 Sơ đồ mặt bằng trạm XLNT Trung tâm HIV – Hà Nội

Hỡnh P5.3 Sơ đồ mặt bằng trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn – Hà NộiHỡnh P5.4 Sơ đồ mặt bằng trạm XLNT Viện Pasteur – TPHCM

Mở đầu

Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm trở lại đây các nước đang phát triển nh Việt Nam,Campuchia đã và đang có những bước phát triển kinh tế xã hội mạnh mẽ rấtđáng tự hào Khẩu hiệu hiện đại hoá công nghiệp hoá đất nước được hiện thựchoá rất rõ ràng Song song với thành tựu to lớn này là mặt trái của sự pháttriển, đó là vấn đề « nhiễm môi trường Trong quá trình phát triển, môi trườngcủa các đô thị đã xuống cấp nghiêm trọng do nước thải sinh hoạt, bệnh viện,rác thải cũng như chất thải công nghiệp [6], [16], [24], [52]

Nghiêm trọng hơn là nước thải bệnh viện (NTBV) Do đây là mộtnguồn gây « nhiễm nguy hiểm đến sức khoẻ cộng đồng dân cư cũng nh bệnhnhân, người nhà và cán bộ công nhân viên của các bệnh viện và cơ sở y tế.Với yêu cầu ngày càng cao trong việc bảo vệ môi trường các đô thị và khudân cư thì NTBV bắt buộc phải được xử lý đạt tiêu chuẩn thải theo các tiêuchuẩn Việt Nam (TCVN) trước khi thải vào nguồn tiếp nhận ngoài bệnh viện

Hiện tại ở Việt Nam NTBV đang được xử lý bằng nhiều phương phápkhác nhau Đó là các phương pháp cơ lý (lắng, tách rác), hoá lý (lắng, thả vôi,keo tô …), sinh học (yếm khí, hiếu khí, hồ sinh học …), hoặc kết hợp nhiềuphương pháp cơ – hoá lý – sinh học

Theo báo cáo của Bộ Y tế hiện nay mới có khoảng 10 đến 15% cácbệnh viện là có trạm xử lý nước thải (XLNT) theo các phương pháp trên.Trong số đó chỉ khoảng 5 đến 10% là vận hành đều đặn Hiện tượng đó kếthợp với ý thức của các bệnh viện về XLNT chưa cao, thường trong tình trạngđối phó là nguyên nhân dẫn đến phần lớn các trạm XLNT đạt hiệu quả xử lýchưa cao

Cũng theo báo cáo của Bộ Y tế đã tổng kết trong số 250 bệnh viện có

trạm XLNT thì có khoảng 40% bệnh viện xử lý theo công nghệ hợp khối,trong đó thực hiện trên một loại thiết bị có tên gọi là CN 2000 cho kết quả khácao trong nhóm các bệnh viện khảo sát Đây là công nghệ kết hợp nhiều quátrình xử lý các chất hữu cơ, nit¬ và photpho theo các quy trình yếm khí, thiếukhí, hiếu khí trên lớp đệm vi sinh bám cho hiệu quả xử lý cao với giá thànhđầu tư và vận hành hợp lý.

Để chuẩn hoá và mở rộng ứng dụng, nâng cao chất lượng tư vấn thiết

kế, tối ưu hoá quá trình quản lý và vận hành trạm xử lý NTBV bằng thiết bị

CN 2000 đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải của TCVN, chúng

tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu mô hình hoá quá trình xử lý nước thải bệnh viện bằng thiết bị CN 2000”.

Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu xây dựng các mô hình tính toán công nghệ kết hợp quátrình xử lý yếm khí – thiếu khí – hiếu khí (AAO) trên lớp vi sinh bám trongthiết bị CN 2000 để xử lý NTBV;

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Các mô hình động học dãy hộp và mô hình thèng kê áp dụng trên cáctrạm XLNT bằng thiết bị CN 2000 tại một số bệnh viện của Hà Nội: ThanhNhàn, Xanh P«n và Trung tâm điều trị bệnh nhân HIV;

Luận án đã đạt được những kết quả sau:

- Xây dựng được các mô hình thống kê mô tả mối quan hệ giữa cácthông số nước thải của các bệnh viện Việt Nam;

- Xây dựng được mô hình thống kê tính toán thiết bị CN 2000 thực hiệncác quá trình XLNT theo công nghệ AAO trên lớp đệm vi sinh bám;

- Xây dựng được mô hình dãy hộp cấu trúc dòng bên trong các ngăn xử

lý sinh học của thiết bị CN 2000;

- Hoàn thiện phần mềm tính toán quá trình XLNT bằng thiết bị CN 2000trên cơ sở các mô hình nói trên và đã kiểm tra độ tương thích của các mô hìnhtại trạm XLNT của một số bệnh viện tại Hà Nội;

ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Luận án đã áp dụng cách tiếp cận mô hình hoá bao gồm các mô hìnhthống kê và mô hình dãy hộp cấu trúc dòng để xây dựng các phương pháptính toán các thông số thiết kế và vận hành thiết bị CN 2000 trong XLNT cácbệnh viện của Hà Nội Các mô hình và công thức tính toán nói trên cho phépkhảo sát các quá trình XLNT, cho phép tối ưu hoá quá trình thiết kế và vậnhành các thiết bị XLNT nói trên Việc này đóng góp tích cực vào phòngchèng ô nhiễm môi trường của các bệnh viện và đô thị ở Việt Nam vàCampuchia

Bố cục của luận án

Luận án gồm 98 trang, có 28 bảng, 28 hình, 54 tài liệu tham khảo và 24trang phụ lục Luận án bao gồm các phần chính sau: Mở đầu (3 trang),Chương 1 – Tổng quan về NTBV, hiện trạng kiểm soát « nhiễm và các côngnghệ XLNT bệnh viện ở Việt Nam (41 trang), Chương 2 – Phương phápnghiên cứu (11 trang), Chương 3 – Kết quả và thảo luận (40 trang), và phầnkết luận và kiến nghị

Chương 1

Tổng quan vÌ nước thải bệnh viện, hiện trạng kiểm soát « nhiễm và các công nghệ xử lý nước

thải bệnh viện ở việt nam

1.1 nước thải bệnh viện

Trong điều kiện của Việt Nam cũng nh Campuchia NTBV là một trongnhững nguồn « nhiễm môi trường nguy hiểm rất được quan tâm Dưới đây sẽnêu lên lưu lượng, tính chất và thành phần của NTBV để từ đó có thể hiểu rõhơn về sự nguy hiểm của chúng

1.1.1 Lưu lượng NTBV

Thông thường để tính toán hệ thống thoát nước và lựa chọn sơ đồ côngnghệ xử lý NTBV thì phải xác định lượng nước thải của bệnh viện trong mộtngày Khi quan sát lưu lượng NTBV, thÂy rằng nó dao động theo giờ trongngày, theo ngày trong tuần Chính vì vậy trong tính toán người ta đưa ra hệ sốhiệu chỉnh tính không đều K cho quy mô bệnh viện (tính theo số giường bệnhhoặc số nhân viên phục vụ) Thường thì giá trị K không vượt qua 2,5 [21].Ngoài ra trong tính toán còn chấp nhận tiêu chuẩn thoát nước bằng tiêu chuẩncấp nước, do vậy lượng nước mà bệnh viện dùng trong một ngày chính làlượng nước thải trong một ngày Cũng có thể tính toán lưu lương NTBV theođịnh mức sử dụng nước tính trên giường bệnh được trình bày trong bảng 1.1[10]

Bảng 1.1 Định mức sử dụng nước tính theo giường bệnh

Đối tượng Số lượng/ngày Nhu cầu tiêu thụ nước, l/ngày

Số giường bệnh

Số cán bộ công nhân viên

Người nhà bệnh nhân

N(0,8 - 1,1)N(0,9 - 1,3)N

300 - 500

100 - 150

50 - 70

Sinh viên thực tập, khách (0,7 - 1,0)N 20 - 30

Tổng số nước dùng thực

Tính cả nhu cầu phát triển 650 - 950 l/giường/ngày

ở Việt Nam cũng có thể xác định lưu lượng nước thải của bệnh viện Đakhoa theo TCVN 4470:87 nh thể hiện trong bảng 1.2 [21]

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn nước cấp và lượng NTBV

STT Quy mô bệnh viện

(số giường bệnh)

Tiêu chuẩn nước

cấp (l/giường.ngày)

Lượng nước thải (m 3 /ngày)

>700Bệnh viện kết hợp nghiên

cứu và đào tạo > 700

7007006006006001000

70100-200200-300300-400

>400

>500

Nhưng do nhiều nguyên nhân mà thực tế lượng nước thải của mộtgiường bệnh trong một ngày đêm lớn hơn nhiều lần so với quy định hiện hànhcủa TCVN, và ở mức từ 600 - 1000 l/giường ngày đêm phụ thuộc vào các loạibệnh viện và các cấp bệnh viện [21]

1.1.2 Tính chất và thành phần NTBV

NTBV là một dạng của nước thải sinh hoạt đô thị Trong nước thảichứa chủ yếu các chất hữu cơ có nguồn gốc do sinh hoạt của con người Tuynhiên do nước dùng trong quá trình khám chữa bệnh và chăm sóc bệnh nhânnên về mặt vÔ sinh và dịch tễ học thì trong NTBV chứa nhiều vi khuẩn gâybệnh, dễ lây lan cho người qua đường nước

NTBV phát sinh từ ba nguồn chính sau:

- Nước thải từ các phòng điều trị, từ các phòng xét nghiệm (giảiphẫu bệnh, huyết học, truyền máu, lau rửa sau các ca mỉ, khoa lây) Đây lànguồn tạo ra các chất thải nguy hại;

- Nước thải chứa các hoá chất (có các hoá chất độc hại) sinh ra từcác phòng dược nh các loại thuốc, vacxin, huyết thanh, dung môi hữu cơ, hoáchất xét nghiệm, các hợp chất vô cơ …;

- Nước thải sinh hoạt của các phòng cán bộ công nhân viên, nhàbếp, nhà ăn chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân huỷ, các hợp chất vô cơ…

NTBV là một nguồn thải gây nguy hiểm cho môi trường vì khả nănglan rộng trong môi trường, mức độ nhiễm khuẩn cao, khả năng tồn tại lâu vànhân lên của vi khuẩn gây bệnh trong điều kiện giàu chất hữu cơ của nướcthải NTBV có thể mang các tác nhân mầm bệnh như tả, thương hàn, phó

thương hàn, bệnh than, lao, lþ amip, leptospyros, bệnh vàng da nhiễm trùng,

viêm gan siêu vi trùng, bệnh nhiễm virut ruột, giun sán, nÊm mốc, bại liệt [21]

Theo nghiên cứu của Đào Ngọc Phong và cộng sự cho thấy: NTBV

làm « nhiễm các nguồn nước bề mặt nh nước sông, nước ao, đầm hồ, giếngkhơi và còn gây « nhiễm đất NTBV gây « nhiễm và gieo rắc mầm bệnh theotuyến sông thoát nước thải, nghiên cứu cho thấy rằng số bệnh nhân ở khu dân

cư dọc tuyến sông thoát NTBV thường cao hơn các khu vực khác, đặc biệt làbệnh về đường tiêu hoá [21]

Các chỉ tiêu « nhiễm chính của NTBV được trình bày trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu « nhiễm chính của NTBV [11], [21]

Chỉ tiêu

7382:2004 (mức II)

160150200289

107

2202003503612

109

100 30

80 *

30 *

6 * 5000

* TCVN 5945:2005 (loại B)

Dưới đây sẽ nêu lên những nghiên cứu về NTBV ở Việt Nam

+ Đánh giá chung về NTBV ở Việt Nam:

Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Xuân Nguyên và cộng sự (Ban chỉ đạo quốc gia về cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường), Trần Đức

Hạ (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội), Phạm Thị Ngọc Bích (Bộ Xây

dựng) thì có thể nêu lên một số đánh giá về NTBV như sau [21]:

- Đối với các bệnh viện tuyến Thành phố: Nước thải chứa hàmlượng cặn lơ lửng cao nhất, BOD trong nước thải khá lớn Nồng độ oxy hoà

tan nằm trong khoảng 0-1 mg/l, tổng Coliform tuy không cao nhưng đều vượt

quá giới hạn cho phép theo TCVN 7382:2004 Các bệnh viện tuyến Thànhphố chủ yếu xả nước thải vào mạng lưới thoát nước thành phố;

- Nước thải các bệnh viện Đa khoa Tỉnh, có hàm lượng cặn lơ

lửng không lớn nhưng các chỉ tiêu BOD, nit¬ amoni, phosphat, Coliform

tương đối cao Hàm lượng oxy hoà tan trong nước thải thấp Nước thải cácbệnh viện này xả vào hệ thống thoát nước thị xã hoặc sông hồ, đồng ruộngxung quanh;

- Đối với các bệnh viện tuyến Huyện, hàm lượng cặn lơ lửng trongnước thải ở mức trung bình, oxy hoà tan cao, hàm lượng nit¬ amoni nhỏ Tuy

nhiên tổng số Coliform của nước thải các bệnh viện này lại rất cao Phần lớn

các bệnh viện cấp Huyện xả nước thải trực tiếp ra nguồn nước mặt nh sông,

hồ, đồng ruộng ;

- Đối với các bệnh viện Chuyên khoa, hàm lượng cặn lơ lửng,BOD trong nước thải không lớn lắm do lượng nước sử dụng lớn Tuy nhiêntrong nước thải loại này chứa nhiều chất « nhiễm đặc trưng và vi khuẩn gâybệnh đặc thù Phần lớn nước thải các bệnh viện này đều xả vào hệ thống thoátnước thành phố

+ Nghiên cứu của Trần Quang Toàn và cộng sự (Viện Y học Lao động

và Vệ sinh Môi trường) vÌ đánh giá « nhiễm theo các chỉ tiêu hoá lý của cácbệnh viện theo các tuyến (TW, Tỉnh, Ngành), theo các khoa (hành chính, lây,xét nghiệm, dược), theo Chuyên khoa (Đa khoa, Lao, Phụ sản) được thể hiệntrong các bảng 1.4, 1.5, 1.6 [7], [21]

Bảng 1.4 Đánh giá chỉ tiêu « nhiễm chung cho từng tuyến

Bệnh viện pH H 2 S

(mg/l)

BOD 5 (mg/l)

COD (mg/l)

P T (mg/l)

N T (mg/l)

SS (mg/l)

COD (mg/l)

P T (mg/l)

N T (mg/l)

SS (mg/l)

Hành chính 6,40 2,07 87,14 126,58 0,94 9,54 37,99Lây 7,04 5,50 117,60 168,98 1,57 12,82 55,82Xét nghiệm 7,04 3,32 105,41 149,25 1,103 10,12 23,46Dược 6,55 5,95 181,83 235,05 1,56 20,74 51,48

Bảng 1.6 Đánh giá nước thải của các bệnh viện theo chuyên khoa

khoa (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)

Đa khoa 6,91 5,61 147,56 201,4 1,57 17,24 37,96

Qua đó cho thấy:

- Tất cả các bệnh viện đều có mức độ « nhiễm cao so với tiêuchuẩn cho phép;

- Theo các khoa thì khoa dược có hàm lượng chất « nhiễm caonhất, khoa hành chính có « nhiễm thấp nhất;

- Theo tuyến thì bệnh viện tuyến Tỉnh « nhiễm hơn so với tuyến

TW và tuyến Ngành Nguyên nhân có thể là lượng nước sử dụng của bệnhviện tuyến Tỉnh thực tế thấp hơn các tuyến khác;

- Theo chuyên khoa không có sự khác biệt đáng kể

+ Nghiên cứu của Từ Hải Bằng và cộng sự (Viện Y học Lao động và Vệ

sinh Môi trường) về chỉ tiêu vi sinh trong NTBV (32 bệnh viện từ tuyếnHuyện đến TW và từ Bắc vào Nam) được thể hiện trong bảng 1.7 [3]

Bảng 1.7 Chỉ tiêu vi sinh trong NTBV

Giá trị cao nhất

tiêu chuẩn A (1.000 Coliform/100ml).

Đối với nghiên cứu về các loại vi khuẩn gây bệnh thì kết quả phân lập

từ mẫu NTBV (49 bệnh viện) chưa qua xử lý được thể hiện trong bảng 1.8[2]

Qua bảng 1.8 cho thấy, trong NTBV chưa qua xử lý phân lập đượcnhiều chủng vi khuẩn gây bệnh, phần lớn các chủng phân lập được là vi

khuẩn đường ruột trong đó E coli 51,61% và Enterobacter 19,36% Ngoài ra còn phân lập được Staphylococcus aureus (tô cầu vàng) 82,54% và

Pseudomonas aeruginosa (trực khuẩn mí xanh) 14,62% là vi khuẩn gây

nhiễm trùng bệnh viện và là vi khuẩn kháng kháng sinh hàng đầu ở Việt Namhiện nay [2]

Bảng 1.8 Các vi khuẩn gây bệnh trong NTBV chưa qua xử lý

Vi khuẩn gây bệnh Số mẫu phân lập được Tư lệ (%)

- Nguy cơ vi khuẩn: Tất cả các vi khuẩn gây bệnh có thể tìm thấy

trong nước thải như: Samonella, Shigella, Coliform, Pseudomonas,

tô cầu, liên cầu;

- Nguy cơ virut: Chủ yếu là virut đường tiêu hoá, virut gây ỉa chảylỏng ở trẻ em;

- Nguy cơ ký sinh trùng: Amip, trứng giun, sán và các nÊm hạ đẳng.

+ Nghiên cứu của Dương Hồng Anh và cộng sự (Trung tâm Nghiên cứu

Công nghệ Môi trường và Phát triển bền vững – Trường Đại học Khoa học

Tự nhiÖn – Đai học Quốc gia Hà Nội) về dư lượng chất kháng sinhfloquinolon (cụ thể là ciprofloxacin – CIP và norfloxacin – NOR) trong nướcthải của một số bệnh viện ở Hà Nội được thể hiện trong bảng 1.9

Bảng 1.9 Dư lượng chất kháng sinh trong NTBV chưa qua xử lý [1]

* Đối với nước thải sau xử lý

Qua bảng 1.9 thấy rằng trong NTBV chưa qua xử lý có dư lượng chấtkháng sinh CIP với nồng độ dao động trong khoảng 1,1.10-3 - 25,8.10-3 (mg/l)

và NOR trong khoảng 3,4.10-3 – 15,2.10-3 (mg/l), trong đó đáng lưu ý là trongnước thải sau xử lý tại bệnh viện Hữu Nghị thì nồng độ CIP giảm 85,66% vàNOR giảm 82,14% so với nồng độ của chúng trong nước thải chưa qua xử lý.Vậy việc xử lý NTBV trước khi thải ra nguồn tiếp nhận đã làm giảm dư lượngCIP và NOR trong nước thải Và các tác giả trên đã nhận xét (trường hợpnước thải tại bệnh viện Hữu Nghị): “Với nước thải chưa qua xử lý thì vi

khuẩn E.coli kháng được với CIP và NOR (với số lượng khuẩn lạc/100 ml lớn hơn 100.000), nhưng với nước thải sau xử lý thì E.coli trở nên nhạy cảm với

CIP và NOR (với số lượng khuẩn lạc/100 ml từ 2000 đến 13000)”

1.2 hiện trạng kiểm soát « nhiễm do NTBV ở việt nam

1.2.1 Hệ thống bệnh viện ở Việt Nam

Theo kết quả điều tra của dự án “Quy hoạch tổng thể mạng lưới bệnhviện” năm 2001, ở Việt Nam có 970 bệnh viện với 117.562 giường bệnh,trong đó bệnh viện nhà nước chiếm 98,5%; còn lại 1,5% là bệnh viện tư nhân(bao gồm cả bệnh viện 100% vốn nước ngoài và các bệnh viện liên doanh)

Số bệnh viện tư nhân là 41 bệnh viện với 3925 giường bệnh Hệ thống bệnhviện ở Việt Nam được trình bày trong bảng 1.10 [21]

Bảng 1.10 Hệ thống bệnh viện ở Việt Nam

Bệnh viện Đa khoa TW

Bệnh viện Chuyên khoa TW

Bệnh viện Đa khoa Tỉnh

Bệnh viện Chuyên khoa Tỉnh

Bệnh viện Huyện

Bệnh viện Ngành

112010718856975

6.4305.51035.63923.46341.8054.715

+ Phần lớn các bệnh viện đều được thiết kế có hệ thống thoát nước thải

và trạm XLNT Một số bệnh viện thiết kế tách riêng hệ thống thoát nước thải

và nước mưa, nước thải theo đường cống dẫn về trạm XLNT của bệnh việncòn nước mưa được xả trực tiếp vào cống thải chung của thành phố hoặc vàonguồn tiếp nhận khác Một số bệnh viện khác không thiết kế tách riêng nướcthải và nước

Nhưng hiện nay hầu hết hệ thống thoát nước và trạm XLNT của cácbệnh viện này đều không hoạt động và ở trong tình trạng xuống cấp nghiêmtrọng Nhiều đoạn cống bị hư hỏng, mất cắp, sụt lún, thiếu nắp đậy, bùn cátrác rưởi vào nhiều, khả năng tiêu thoát nước bị giảm nên nhiều lúc bệnh viện

bị ngập óng đặc biệt về mùa mưa

Tình trạng này do một số nguyên nhân sau:

- Các công trình đều đã xây dựng từ lâu, một số công trình đượcxây trên nền đất yếu;

- Thiết kế thi công không đảm bảo, chất lượng công trình xấu;

- Quản lý yếu kém và không được bảo dưỡng đều đặn;

- Bệnh viện luôn ở tình trạng quá tải về số lượng bệnh nhân nênlượng nước thải cao hơn nhiều lần so với thiết kế ban đầu dẫn đến các

hệ thống thoát nước và trạm XLNT cũng ở tình trạng quá tải;

- Trạm XLNT không được vận hành thường xuyên và ổn định dothiếu kinh phí cho vận hành và mua hoá chất;

- Công nhân không nắm được quy trình vận hành các công trình vàthiết bị;

- Các cán bộ, bệnh nhân và người nhà bệnh nhân có ý thức về môitrường thấp và sử dụng nước lãng phí;

+ Một số bệnh viện không có thiết kế trạm XLNT, nên cả nước mưa lẫnnước thải đều được thải trực tiếp vào cống thoát nước thải chung của thànhphố, thị xã hoặc thải vào nguồn tiếp nhận bên ngoài bệnh viện như hồ, sông,suối, đồng ruộng v.v hoặc tự ngÂm vào đất;

+ Các bệnh viện có trạm XLNT nhưng do không hoạt động và một sốbệnh viện không có trạm XLNT nên nước thải chưa xử lý khi xả ra nguồn tiếpnhận là nguyên nhân gây ra tình trạng « nhiễm môi trường trầm trọng cho dân

cư xung quanh đặc biệt là sự lây lan dịch bệnh Một số bệnh viện đã thải nướcthải trực tiếp vào sông, suối, hồ, ao Đây là nguồn nước sinh hoạt chính của

người dân nên đe doạ trực tiếp đến sức khoẻ và tính mạng của họ;

+ Một số bệnh viện do các hệ thống thoát nước đều bị xuống cấp và hưhỏng nhiều nên khả năng tiêu thoát nước rất kém dẫn đến tình trạng ngập óngtrong bệnh viện và đó là hiểm hoạ gây bệnh trở lại cho bệnh nhân, người nhàbệnh nhân và cán bộ của bệnh viện Ngoài ra do diện tích nguồn tiếp nhậnnước thải (hồ) bị hẹp lại do nhiều nguyên nhân nên ở một số bệnh viện khitrời mưa có hiện tượng nước thải chảy ngược từ nguồn tiếp nhận vào bêntrong bệnh viện gây ngập óng bệnh viện do đó càng làm tăng sự « nhiễm vànguy cơ lây lan dịch bệnh trong bệnh viện;

+ Những năm gần đây do có sự quan tâm của Chính phủ, các cơ quanchức năng, nhiều bệnh viện đã được đầu tư xây dựng mới hoặc cải tạo nângcấp hệ thống thoát nước thải và trạm XLNT Hiện nay đã có nhiều công nghệ

xử lý NTBV khác nhau đang được áp dụng tại Việt Nam, chúng tôi sẽ trìnhbày kỹ hơn nội dụng này ở mục 1.3

1.3 công nghệ xử lý NTBV ở việt nam

Theo Báo cáo của Bộ Y tế về quản lý và xử lý chất thải bệnh viện chothấy các trạm xử lý NTBV của Việt Nam đang hoạt động ở những trình độkhác nhau và có thể quy về các nhóm công nghệ như trình bày trong bảng 1.11

Bảng 1.11 Nhóm công nghệ xử lý NTBV ở Việt Nam [5]

Sơ đồ công nghệ XLNT của lọc sinh học nhỏ giọt được thể hiện trênhình 1.1 [5] Đây là sơ đồ công nghệ xử lý NTBV được thiết kế khi xây dựngbệnh viện Nước thải được xử lý chính ở bể lọc sinh học nhỏ giọt, với vật liệulọc là đá và sỏi Sau đó nước thải qua bÓ lắng 2, rồi khử trùng bằng Clo trướckhi xả vào nguồn tiếp nhận.

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng lọc sinh học nhỏ giọt

Sơ đồ này thường được áp dụng cho các bệnh viện đa khoa được xâydựng sau năm 1975 Các trạm xử lý loại này thường chiếm diện tích lớn, vànguồn tiếp nhận thường là các hồ, ao hoặc đồng ruộng xung quanh bệnh viện

1.3.2 Xô lý NTBV bằng hồ sinh học (Bio Pond Process)

Sơ đồ công nghệ XLNT của hồ sinh học được thể hiện trên hình 1.2[5]

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng hồ sinh học

Đây là sơ đồ công nghệ được thiết kế khi xây dựng bệnh viện NTBVđược xử lý liên tục qua các chuỗi hồ sinh học 1, 2, 3 nhằm tăng hiệu quả xử

lý Nước thải được khử trùng trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

1.3.3 Xử lý NTBV bằng bên hoạt tính truyền thống

Nước thải Lưới chắn rác Lắng 1 Bể lọc sinh học

Lắng 2

Nước thải Lưới chắn rác Lắng 1 Bể lọc sinh học

Lắng 2

Nước sau xử lý Khử trùng bằng Clo

Nước thải Lưới chắn rác Lắng 1

Sơ đồ công nghệ XLNT bằng bên hoạt tính truyền thống được thể hiệntrên hình 1.3 [5]

Nước thải sau lưới chắn rác và lắng 1 được xử lý sinh học trongaeroten, khí được cấp vào bằng máy khuÂy bỊ mặt, rồi nước thải được khửtrùng trước khi xả vào nguồn tiếp nhận, đây là công nghệ của các bệnh việnđược xây dựng từ năm 1990 trở lại đây Do nước thải có nhiều chất tẩy rửa,chất hoạt động bề mặt nên các trạm XLNT loại này thường có nhược điểm là

có rất nhiều bọt và khí hôi bay ra từ bÓ aeroten gây « nhiễm môi trường xungquanh

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng bên hoạt tính truyền thống

1.3.4 Xử lý NTBV bằng công nghệ lọc sinh học nhiều bậc (có đệm vi sinh)

Sơ đồ công nghệ XLNT bằng lọc sinh học nhiều bậc sử dụng đệm visinh bám được thể hiện trên hình 1.4 [5]

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng lọc sinh học nhiều bậc

Nước sau chắn rác được lắng trong có sử dụng chất keo tô, xử lý sinhhọc hiếu khí, thiếu khí qua lớp vật liệu đệm và khử trùng Thiết bị hợp khốigọn, kết hợp các quá trình xử lý cơ bản bằng phương pháp sinh học với việc

Nước thải Lưới chắn rác

bổ sung chế phẩm vi sinh gia tăng quá trình khô chất bẩn hữu cơ.

Trung tâm CTC thuộc Ban chỉ đạo Quốc gia về Cung cấp nước sạch và

Vệ sinh môi trường đã xây dựng trạm XLNT theo sơ đồ công nghệ này [17]tại hơn 150 bệnh viện, từ các bệnh viện lớn ở TW đến các bệnh viện đa khoaTỉnh, Bộ, Ngành và cả các trung tâm Y tế Trong đó nước thải của khoảng 50bệnh viện được xử lý bằng thiết bị CN 2000 (phụ lục 2)

1.3.5 Đánh giá hiệu quả xử lý của các công nghệ xử lý NTBV

+ Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý các chỉ tiêu vi sinh và hoá lý theo

các nhóm công nghệ xử lý NTBV ở Việt Nam của Từ Hải Bằng, Nguyễn Khắc Hải và cộng sự:

a Đối với công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt thể hiện trong bảng 1.12, 1.13

Bảng 1.13 Hiệu quả xử lý vi sinh của lọc sinh học nhỏ giọt

Chỉ tiêu Trước xử lý Sau xử lý Hiệu suất (%) TCVN

Tổng hiếu khí (1 ml) 531.490 107.160 79,84

Cl perfrigen (10 ml) 1.690 1.060 37,29

Tổng Coliform (100 ml) 58.762.220 12.711.590 78,37 5000*Fecal Coliform (100 ml) 45.871.750 7.930.250 82,71

Enterococci (100 ml) 4.040.240 733.470 81,85

* TCVN 7382:2004 (mức II); ** TCVN 5945:2005 (loại B)

Qua bảng cho thấy hiệu quả xử lý với các chỉ tiêu vi sinh và hoá lý rấtthấp không đạt tiêu chuẩn thải.

b Đối với hồ sinh học thể hiện trong bảng 1.14, 1.15 [2].

Qua bảng thấy rằng hiệu suất xử lý các chỉ tiêu vi sinh và hoá lý đều rấtthấp, nồng độ các chỉ tiêu « nhiễm sau xử lý cao gấp nhiều lần tiêu chuẩn thải

Bảng 1.14 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của hồ sinh học

Chỉ tiêu Trước xử lý Sau xử lý Hiệu suất (%) TCVN

Enterococci (100 ml) 14.105.770 46.480 99,67

* TCVN 7382:2004 (mức II); ** TCVN 5945:2005 (loại B)

c Đối với công nghệ bên hoạt tính truyền thống thể hiện trong bảng 1.16,

1.17 [2]

Bảng 1.16 Hiệu quả xử lý vi sinh của công nghệ bên hoạt tính

Chỉ tiêu Trước xử lý Sau xử lý Hiệu suất (%) TCVN

Tổng Coliform (100 ml) 4.549.230 79 99,99 5000*Fecal Coliform (100 ml) 2.074.990 47 99,99

Enterococci (100 ml) 3.110.680 1100 99,96

Bảng 1.17 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của công nghệ bên hoạt tính

Chỉ tiêu Trước xử lý Sau xử lý Hiệu suất (%) TCVN

Bảng 1.19 Hiệu quả xử lý vi sinh của lọc sinh học nhiều bậc

Chỉ tiêu Trước xử lý Sau xử lý Hiệu suất (%) TCVN

Tổng hiếu khí (1 ml) 802.770 200 99,98

Total Coliform (100 ml) 19.836.050 63 99,99 5000*Fecal Coliform (100 ml) 6.590.790 219 99,99

Enterococci (100 ml) 138.180 245 99,82

* TCVN 7382:2004 (mức II); ** TCVN 5945:2005 (loại B)

+ Nghiên cứu của Trần Quang Toàn và cộng sự (Viện Y học lao động

và Vệ sinh môi trường) về đánh giá hiệu quả XLNT của 29 bệnh viện theocác chỉ tiêu hoá lý được thể hiện trong các bảng 1.20, 1.21 [7]

Bảng 1.20 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của các nhóm công nghệ Chỉ tiêu

Lọc sinh học nhỏ giọt Hồ sinh học

Đầuvào

Đầu ra

Hiệusuất (%)

Đầuvào

Đầu ra

Hiệusuất (%) BOD (mg/l) 129,9 83,5 35,72 179,2 140,7 21,48

Qua các bảng 1.20 và 1.21 thấy rằng hiệu quả xử lý của các trạm xử lýtheo các nhóm công nghệ là rất khác nhau và chưa đáp ứng yêu cầu ngay càngchặt chẽ theo TCVN đối với dòng nước thải nh hiện nay Trong đó nhómcông nghệ lọc sinh học nhiều bậc có đệm vi sinh đạt hiệu quả hơn cả, tuychưa đạt yêu cầu theo lý thuyết Vì trong quá trình vận hành các trạm xử lýcòn chưa tuân thủ các yêu cầu về chế độ công nghệ, trạm không được vậnhành thường xuyên và ổn định Ngoài ra, tính không đều của dòng nước thảicũng là một trong những nguyên nhân

Bảng 1.21 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu hoá lý của các nhóm công nghệ Chỉ tiêu

Aeroten truyền thống Lọc sinh học nhiều bậc

Đầuvào

Đầu ra

Hiệusuất (%)

Đầuvào

Đầu ra

Hiệusuất (%) BOD (mg/l) 118,6 89,6 24,45 165,7 94,8 42,79

Trong nước thải chất « nhiễm chủ yếu là các chất hữu cơ hoà tan, keo

và không hoà tan phân tán nhỏ ở dạng lơ lửng Các dạng này tiếp xúc với bềmặt vi khuẩn bằng cách hấp phụ hay keo tô sinh học, sau đó sẽ xảy ra quátrình dị hoá và đồng hoá

Có thể mô tả quá trình này qua ba giai đoạn như sau [23], [50]:

- Khuếch tán, chuyển dịch và hấp phụ chất bẩn từ môi trườngnước lên bề mặt tế bào vi khuẩn;

- Oxy hoá ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn hấp phụ được quamàng tế bào vi khuẩn;

- Chuyển hoá các chất bẩn hữu cơ thành năng lượng, tổng hợp sinhkhối từ chất hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng khác bên trong tế bào vikhuẩn

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ xảy ra ở bên ngoài tế bào do cácenzym thủ phân như amilaza phân huỷ tinh bột, proteaza phân huỷ protein,lipaza phân huỷ chất béo v.v thành các sản phẩm có khối lượng phân tử thấp

có thể đi qua màng tế bào Quá trình này gọi là quá trình phân huỷ ngoại bào.Các chất này tiếp tục được phân huỷ hoặc chuyển hoá thành các chất liệu xâydựng tế bào mới Các quá trình này xảy ra trong tế bào gọi là quá trình nội

bào, trong đó có quá trình oxy hoá khô Quá trình oxy hoá khô do hệ enzymnội bào xúc tác, đó là Xitocrom và Xitocromoxidaza Hệ thống enzym này rấtquan trọng, vì chóng xúc tác cho các phản ứng oxy hoá khô đảm bảo cho đờisống và phát triển của các vi khuẩn hiếu khí có chuỗi hô hấp nội bào Sảnphẩm cuối cùng là CO2 và nước.

Quá trình phân huỷ hay quá trình oxy hoá khô chất hữu cơ không phảitất cả đều bị oxy hoá hoàn toàn thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O.Một số sản phẩm trung gian tham gia vào quá trình đồng hoá hay quá trìnhsinh tổng hợp vật chất tế bào để hình thành tế bào mới phục vụ cho tăngtrưởng Đồng thời còn xảy ra quá trình tự oxy hoá các chất liệu tế bào khi đãgià tạo ra vật liệu và năng lượng phục vụ cho quá trình đồng hoá

1.4.1.1 Quá trình xử lý yếm khí

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí do mộtquần thể VSV (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxy,sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp khí gồm CH4, CO2, N2, H2,… Trong đó CH4

chiếm 65%, nên quá trình này gọi là lên men metan và quần thể VSV đượcgọi là VSV metan Các VSV metan sống kị khí hội sinh và là tác nhân phânhuỷ các chất hữu cơ như protein, chất béo, hidratcacbon (cả xenluloz¬ vàhemixeluloz¬…) thành các sản phẩm có phân tử lượng thấp qua 3 giai đoạnnhư được thể hiện trên hình 1.5 [26], [45]

Có thể coi quá trình lên men metan gồm 3 giai đoạn: giai đoạn phânhuỷ, giai đoạn axit hoá và giai đoạn kiềm hoá Trong giai đoạn axit hoá, cácVSV tạo thành axit gồm VSV yếm khí và VSV tuỳ tiện Chóng chuyển hoácác sản phẩm phân huỷ trung gian thành các axit hữu cơ bậc thấp, cùng cácchất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu, các axit amin, glyxerin,axeton, H2S, CO2, H2 Trong giai đoạn kiềm hoá, các VSV sinh metan hoạtđộng và chuyển hoá các sản phẩm của giai đoạn axit hoá thành CH4 và CO2

Hình 1.5 Sơ đồ phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí

1.4.1.2 Quá trình xử lý thiếu khí

Đây là quá trình khô nitrat có trong nước thải Nitrat bị khô thành N2

nhờ các vi khuẩn phản nitrat hoạt động ở điều kiện thiếu khí Đó là

Achromobacter, Aerobacter, Alcaligenes, Brevibacterium, Flavobacterium, Bacillus, Lactobacillus, Micrococcus, Proteus, Pseudomonas, Spirillum [26].

Khi môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn khô nitrat denitrificans sẽ

tách oxy của nitrat và nitrit để oxy hoá chất hữu cơ Nit¬ phân tử tạo thànhtrong giai đoạn này sẽ thoát ra khái nước Quá trình chuyển hoá

với việc sử dụng metanol làm nguồn cacbonđược biểu diễn bằng các phương trình sau [11]:

Trong điều kiện hiếu khí trong nước thải xảy ra đồng thời quá trình khô

Các chất hữu cơ Các chất dễ hoà

tan trong nước

Các chất dễ hoà tan trong nước

Các axit hữu cơ, axit béo, rượu…

Các axit hữu cơ, axit béo, rượu… CHCH44 + CO + CO22 + N + N22 + H + H22……

BOD và quá trình khô các hợp chất chứa nit¬ bởi các vi sinh vật hoạt độngcần có oxy không khí.

a Quá trình khô BOD

Các quá trình phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ trong nước thải đượcbiểu diễn theo các phản ứng sau [11], [26], [46]:

 Oxy hoá các chất hữu cơ:

Các hợp chất hidratcacbon bị phân huỷ hiếu khí chủ yếu theo phươngtrình này

 Tổng hợp xây dựng tế bào:

Đây là phương trình sơ giản tóm tắt quá trình sinh tổng hợp tạo thành tếbào VSV

 Tự oxy hoá chất liệu tế bào (tự phân huỷ):

Trong đó là các chất hữu cơ có trong nước thải là nănglượng được sinh ra hay hấp thụ vào

b Quá trình khô các hợp chất chứa nit¬

Tại đây xảy ra hai quá trình khô các hợp chất chứa nit¬ là quá trìnham«n hoá và quá trình nitrat hoá

+ Quá trình am«n hoá: Quá trình đồng hoá khô các hợp chất nit¬

thành xảy ra đồng thời với quá trình khô BOD trong xử lý sinh học hiếukhí

Trong quá trình khô nit¬, các hợp chất hữu cơ có chứa nit¬ trong phân

tử, như các protein, các sản phẩm phân huỷ trung gian (các peptit, pepton, cácaxit amin) bị phân huỷ và sản phẩm tạo thành là Quá trình am«n hoá

nhờ rất nhiều loài VSV [26].

tạo thành được các loài vi khuẩn sử dụng làm nguồn nit¬ dinhdưỡng, đồng hoá để tạo thành protein mới, enzym mới và tế bào mới; tảo vàcác thực vật nổi khác cũng dùng nguồn nit¬ này cùng với CO2 và photpho đểtiến hành quang hợp [26]

+ Quá trình nitrat hoá

Lượng dư không được dùng hết cho việc xây dựng tế bào sẽ đượcchuyển hoá thành nitrit và nitrat theo hai bước sau [11]:

 bị chuyển hoá thành nhờ vi khuẩn Nitrosomonas theo phản

ứng:

 chuyển hoá thành nhờ vi khuẩn Nitrobacter theo phản ứng

sau:

1.4.1.4 Quá trình khô photpho

Vi khuẩn sử dụng photpho để tổng hợp tế bào và vận chuyển nănglượng, kết quả là từ 10-30% lượng photpho được khô trong quá trình khôBOD [14] Khô photpho được thực hiện bằng cách lắng cặn để loại bỏ các tếbào chứa lượng photpho trong quá trình sinh sản và hoạt động

Cơ sở của quá trình khô photpho bằng vi sinh như sau:

- Một số vi khuẩn có khả năng chứa một lượng dư photpho nh làpolyphotphat trong tế bào của chúng;

- Một số sản phẩm lên men đơn giản được sinh ra trong điều kiệnyếm khí nh là axit béo bay hơi… được các vi khuẩn đồng hoá thành các sảnphẩm chứa bên trong tế bào đồng thời với việc giải phóng photpho;

Nitrobacter Nitrosomonas