Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện bằng công nghệ MBR

Góp phần tìm kiếm công nghệ phù hợp để xử lý nước thải bệnh viện của Việt Nam nên em chọn luận văn nghiên cứu của mình là: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN BẰNG CÔ

MỤC LỤC  

Chương 1 -  TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN 10 

1.1 Một số khái niệm về chất thải y tế 10 

1.1.1 Chất thải y tế 10 

1.1.2 Chất thải y tế nguy hại 10 

1.1.3 Chất thải phóng xạ lỏng 10 

1.2 Nguồn phát sinh và đặc tính của nước thải bệnh viện 10 

1.2.1 Các nguồn phát sinh chất thải bệnh viện 10 

1.2.2 Đặc trưng nước thải bệnh viện 11 

1.3 TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở MỘT SỐ BỆNH VIỆN ĐIỂN HÌNH Ở HÀ NỘI 14 

Chương 2 -  MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN HIỆN NAY 18 

2.1 Đặt vấn đề 18 

2.2 Một số công nghệ xử lý nước thải bệnh viện 18 

2.2.1 Ao hồ sinh học 18 

2.2.2 Bể phản ứng sinh học hiếu khí - Aeroten 21 

2.2.3 Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt- Biofilter 23 

2.2.4 Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện theo nguyên lý hợp khối 24 

2.2.5 Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện theo mô hình DEWATS 29 

2.2.6 Hệ thống xử lý nước thải bệnh viện BIOFASTTM Serie ATC 31 

2.2.7 Thiết bị Compac ( TBC ) 35 

Chương 3 -  CÔNG NGHỆ MBR 37 

3.1 Tổng quan về công nghệ MBR 37 

3.2 Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý nước thải bằng công nghệ MBR 43 

3.2.1 Công nghệ màng 43 

3.2.2 Xử lý sinh học trong công nghệ MBR 59 

3.3 Ứng dụng của MBR trong xử lý nước thải bệnh viện 75 

Chương 4 -  : ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐỂ TÍNH TOÁN VÀ TỐI ƯU HÓA CÁC THÔNG SỐ CỦA CÔNG NGHỆ MBR ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN 79 

4.1 Thông số thiết kế 79 

4.2 Sơ đồ công nghệ 80 

4.3 Tính toán các thiết bị trong hệ thống 81 

4.3.1 Tính toán song chắn rác thô 81 

4.3.2 Tính toán hố gom nước 82 

4.3.3 Tính toán lưới chắn rác tinh 83 

4.3.4 Bể điều hòa 84 

4.3.5 Bể MBR cấu hình đặt chìm 87 

4.3.6 Bể chứa bùn 99 

4.3.7 Tính toán máy ép bùn băng tải 99 

4.3.8 Kiểm tra kết quả với phần mềm Biowin 100 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AAO : Anaerobic – Anoxic – Oxic – yếm khí – thiếu khí – hiếu khí

AAT : Anoxic- Aerobic Tank – bể thiếu khí – hiếu khí

ASP : Activated sludge process – qúa trình bùn hoạt tính

BOD : Biochemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy sinh hóa

COD : Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy hóa học

DEWATS : Decentralized wastewater treatment system – hệ thống XLNT phân tán

DO : Dissolved oxygen – Oxy hòa tan

EPS : Extracellular polymeric substances – chất polyme ngoại bào

F/M : Food/Microorganism – tỷ số chất nền/ sinh khối

FS : Flat sheet – tấm phẳng

HF : Hollow fibre – sợi rỗng

HRT : Hydraulic retention time – thời gian lưu thủy lực

IAT : Intermittent Aerobic Tank – bể hiếu khí gián đoạn

iMBR : Immersed membrane bioreactor – bể MBR màng đặt ngập nước

RO : Reverse – Osmosis – Thẩm thấu ngược

SAD : Specific aeration demand – nhu cầu thông khí

sMBR : Sidestream Membrane bioreactor – bể MBR màng đặt ngoài

SRT : Sludge retention time – thời gian lưu của bùn

TDS :Total dissolved solids – tổng chất rắn hòa tan

TKN :Total kjedldahl Nitrogen – tổng Nitơ kjedldahl

TMP :Transmembrane pressure – áp lực qua màng

TOC :Total organic carbon – tổng carbon hữu cơ

TSS :Total suspended solids – tổng chất rắn lơ lửng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Lượng mưa trung bình/tháng của Hà nội 11 

Bảng 1.2: Lượng nước thải ở các bệnh viện 12 

Bảng 1.3: Thành phần và tính chất nước thải của một số bệnh viện ở Hà Nội 13 

Bảng 1.4: Tình hình sử dụng nước tại một số bệnh viện ở Hà Nội 14 

Bảng 1.5: Nhu cầu sử dụng nước tại các bệnh viện như sau: 15 

Bảng 1.6: Các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải các bệnh viện khu vực miền Bắc và miền Trung nước ta 15 

Bảng 2.1: Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị TBC 36 

Bảng 3.1: Thông số so sánh hai cấu hình sMBR và iMBR 38 

Bảng 3.2: Một số đề nghị làm sạch màng bằng hoá chất do 4 hãng đưa ra [21] 58 

Bảng 3.3: So sánh sự hoạt động của công nghệ bùn hoạt tính với MBR 60 

Bảng 3.4: Các quá trình xử lý sinh học điển hình và đặc điểm [21] 65 

Bảng 4.1: Kết quả các thông số đầu vào và đầu ra 107 

Bảng 4.2: Kết quả thông số Amonia qua các bể xử lý 108 

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên tắc xử lý nước thải bệnh viện 17 

Hình 2.1: Quy trình xử lý nước thải bệnh viện ở Việt Nam (2D) 18 

Hình 2.2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ hợp khối xử lý nước thải bệnh viện (2D) 25 

Hình 2.3: Thiết bị V69 – M ( mặt cắt) 26 

Hình 2.4: Thiết bị CN2000 ( mặt cắt) (3D) 28 

Hình 2.5: Thiết bị hợp khối chìm theo công nghệ AAO của Nhật Bản (4) 28 

Hình 2.6: Thiết bị Compac để xử lý nước thải kiểu TBC – 12 (3) 35 

Hình 3.1: Mô hình tách nước qua màng trong bể phản ứng 37 

Hình 3.2: Cấu hình : a – iMBR và b - sMBR 38 

Hình 3.3: Thị trường MBR ở Châu Âu (21D) 39 

Hình 3.4: Trạm xử lý nước thải công nghệ MBR 40 

Hình 3.5: Tích lũy công suất lắp đặt của hai hãng Kubota và Zenon m3/năm 42 

Hình 3.6: Các quá trình phân tách bằng màng (21D) 44 

Hình 3.7: Cơ chế thấm qua màng : a – Cơ chế mao quản, b – Cơ chế hòa tan – khuêchs tán (23D) 44 

Hình 3.9: Sơ đồ thẩm thấu (8D) 45 

Hình 3.10: Cơ chế phân tách qua mao quản của màng (8D) 48 

Hình 3.11: Màng UF dị hướng: a) vật liệu Polyme và b) vật liệu gốm [21D] 52 

Hình 3.12: Bề mặt của màng và sự phân bố kích thước mao quản với chi tiết loại trừ các Homodispersed 52 

Hình 3.13: Các modul FS, MT và HF của hãng Kubota [21D] 55 

Hình 2.4 55 

Hình 3.15: Sơ đồ dòng thấm qua màng của các cấu hình: a) FS, b) CT hoặc MT và c) HF 56 

Hình 3.16: Cơ chế tắc nghẽn màng: a) chặn hoàn toàn, b) chặn tiêu chuẩn, c) chặn trung gian, d) các bánh lọc bao phủ hoàn toàn [21D] 57 

Hình 3.17: Các phương pháp làm sạch màng (21D) 57 

Hình 3.18: Sơ đồ công nghệ xử lý bằng phương pháp sinh học thông thường và

MBR (2T) 60 

Hình 3.19: Sơ đồ kiểu đặt ngập và kiểu đặt ngoài của môđun màng MBR 63 

Hình 3.20: Khối màng đặt ngập(21D) 64 

Hình 3.21: Khối màng đặt ngoài (21D) 64 

Hình 3.22: Quy trình đầy đủ 1 MBR 66 

Hình 3.23: Thống kê phân tích dữ liệu dòng thải đô thị và công nghiệp [21] 71 

Hình 4.1: Cách bố trí song chắn rác 81 

Hình 4.2: Sơ đồ hoạt động của bể MBR 87 

Hình 4.3: Màng FS 510 Kubota khi lắp đặt trong cassette 89 

Hình 4.4: Modul FS 510 Kubota 90 

Hình 4.5: máy ép bùn BPF 0.7 của hãng Krofta ( Ấn Độ) 100 

Hình 4.6: Sơ đồ công nghệ 101 

Hình 4.7: Thông số đầu vào 101 

Hình 4.8: Thông số bể Anoxic 102 

Hình 4.9: Thông số bể MBR 103 

Hình 4.10: Thông số bể MBR 103 

Hình 4.11: Thông số bể MBR 104 

Hình 4.12: Thông số bể MBR 104 

Hình 4.13: Thông số bể MBR 105 

Hình 4.14: Kết quả chạy bể Anoxic 105 

Hình 4.15: Kết quả chạy bể MBR 106 

Hình 4.16: Kết quả nước dầu ra 107 

MỞ ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá, song song với việc phát triển kinh tế - xã hội thì vấn đề môi trường nảy sinh và việc bảo vệ môi trường không chỉ là vấn đề riêng của một quốc gia mà là vấn đề toàn cầu

Cùng với sự gia tăng dân số thì đòi hỏi việc quan tâm chăm sóc sức khoẻ con người càng nhiều Mạng lưới y tế và bệnh viện càng phát triển Hơn một thế kỷ qua khoa học y học đã đạt được nhiều thành tựu to lớn và bệnh viện đã bước vào kỷ nguyên hiện đại hoá Đưa những tiến bộ khoa học kỹ thuật và y học vào thực tiễn nhằm mục đích chữa trị, chăm sóc sức khoẻ cộng đồng một cách có hiệu quả hơn Tuy nhiên các hoạt động chăm sóc sức khoẻ không tránh khỏi việc phát sinh chất thải, trong đó có những chất thải nguy hiểm đối với sức khoẻ cộng đồng và môi trường Tổ chức Y tế Thế Giới (WHO) đã nhấn mạnh cần phải xây dựng các chính sách quốc gia, các khung pháp lý, đào tạo nhân viên, đồng thời kêu gọi nâng cao nhận thức cộng đồng

Các nước nghèo phát sinh ít chất thải hơn các nước giàu Ở nước ta chất thải y

tế phát sinh không nhiều nhưng nó là mối quan tâm lo lắng của mọi người Do chất thải y tế có thể liệt kê vào trong những loại chất thải độc hại, đặc biệt là các bệnh nhiễm vi rút nghiêm trọng như HIV/AIDS và viêm gan B và C có thể lây nhiễm trực tiếp sang những người làm công tác chăm sóc sức khoẻ, quản lý chất thải và cả những người nhặt rác ở các bãi rác

Ở Hoa Kỳ hàng năm số trường hợp bị nhiễm virus viêm gan B từ 162 ÷ 321 người trong tổng 300.000 bệnh nhân là do tiếp xúc với công tác chăm sóc sức khoẻ Năm 1992 Pháp có 8 trường hợp bị nhiễm HIV được xác định do lây nhiễm bệnh nghề nghiệp trong đó 2 người do xử lý trực tiếp chất thải

Chất thải sinh ra từ các hoạt động của bệnh viên chủ yếu ở dạng rắn và lỏng, chúng chứa nhiều chất bẩn hữu cơ dễ phân huỷ, các vi sinh vật gây bệnh Trong đó

có nhiều loại vi khuẩn vi rút gây các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm, các hoá chất dùng trong khám chữa bệnh ảnh hưởng xấu tới môi trường và sức khoẻ cộng đồng

Vì vậy cần phải quản lý và xử lý tốt chất thải bệnh viên để tránh làm ảnh hưởng tới sức khoẻ cộng đồng nói riêng và môi trường nói chung

Hiện nay cũng đã có nhiều bệnh viện lưu ý đến vấn đề này, song do nhiều nguyên nhân nên ở phần lớn các bệnh viện chất thải chưa được quản lý chặt chẽ và

xử lý đúng yêu cầu kỹ thuật Đa số các bệnh viện chỉ mới quan tâm đến việc xử lý chất thải rắn (chủ yếu chất thải sinh hoạt), mà chưa quan tâm đến việc xử lý chất thải lỏng và chất thải rắn nguy hại như các bệnh phẩm gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường, tạo điều kiện phát sinh và phát triển nhiều loại dịch bệnh nguy hiểm đến sức khoẻ cộng đồng

Góp phần tìm kiếm công nghệ phù hợp để xử lý nước thải bệnh viện của Việt

Nam nên em chọn luận văn nghiên cứu của mình là: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN BẰNG CÔNG NGHỆ

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN

1.1 Một số khái niệm về chất thải y tế

1.1.1 Chất thải y tế

Chất thải y tế là chất thải phát sinh trong các cơ sở y tế, từ các hoạt động khám chữa bệnh, chăm sóc, xét nghiệm, phòng bệnh, nghiên cứu đào tạo Chất thải

y tế có thể ở dạng chất lỏng, rắn, khí

1.1.2 Chất thải y tế nguy hại

Chất thải y tế nguy hại là chất thải có một trong các thành phần như: máu, dịch cơ thể, chất bài tiết; các bộ phận hoặc cơ quan của người, động vật; bơm kim tiêm và các vật sắc nhọn; dược phẩm, hoá chất và các chất phóng xạ dùng trong y

tế Nếu những chất thải này không được tiêu huỷ sẽ gây nguy hại cho môi trường và sức khỏe con người

1.1.3 Chất thải phóng xạ lỏng

Chất thải phóng xạ lỏng là dung dịch có chứa tác nhân phóng xạ phát sinh trong quá trình chẩn đoán, điều trị như nứơc tiểu của người bệnh, các chất bài tiết, nước súc rửa các dụng cụ có chứa phóng xạ(Nước súc rửa dụng cụ trong chẩn đoán hình ảnh có chứa hạt nhân phóng xạ tia γ , hạt nhân nguyên tử 67Ga , 75Se, 133Xe

1.2 Nguồn phát sinh và đặc tính của nước thải bệnh viện

1.2.1 Các nguồn phát sinh chất thải bệnh viện

Nước thải của bệnh viện chứa nhiều các chất bẩn hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh(Trực khuẩn Shigella gây bệnh lị, Salmonella gây bệnh đường ruột, S.typhimurium gây bệnh thương hàn…), ngoài ra trong nước thải bệnh viện còn chứa chất phóng xạ Nước thải bệnh viện phát sinh từ những nguồn chính sau:

- Nước thải là nước mưa chảy tràn trên toàn bộ diện tích của bệnh viện

- Nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên y tế trong bệnh viện, của bệnh nhân và của người nhà bệnh nhân đến thăm và chăm sóc bệnh nhân

- Nước thải từ các hoạt động khám và điều trị như:

+ Nước thải từ các phòng xét nghiệm như: Huyết học và xét nghiệm sinh hoá chứa chất dịch sinh học(nước tiểu, máu và dịch sinh học, hoá chất)

+ Khoa xét nghiệm vi sinh: Chứa chất dịch sinh học, vi khuẩn, virus, nấm, ký

sinh trùng, hoá chất

+ Khoa giải phẫu bệnh: Gồm nước rửa sản phẩm các mô, tạng tế bào

+ Khoa X-Quang: Nước rửa phim

+ Điều trị khối u: Nước thải chứa hoá chất và chất phóng xạ

+ Khoa sản: Nước thải chứa máu và các tạp chất khác

- Nước giặt giũ quần áo, ga, chăn màn…cho bệnh nhân

- Nước từ các công trình phụ trợ khác

1.2.2 Đặc trưng nước thải bệnh viện

1.2.2.1 Nước mưa

Lượng nước thải này sinh ra do nước mưa rơi trên mặt bằng khuôn viên bệnh

viện, được thu gom vào hệ thống thoát nước Chất lượng của nước thải này phụ

thuộc vào độ sạch của khí quyển và mặt bằng rửa trôi của khu vực bệnh viện Nếu

khu vực mặt bằng của bệnh viện như: sân bãi, đường xá không sạch chứa nhiều rác

tích tụ lâu ngày, đường xá lầy lội thì nước thải loại này sẽ bị nhiễm bẩn nặng, nhất

là nước mưa đợt đầu Ngược lại, khâu vệ sinh sân bãi, đường xá tốt… thì lượng

nước mưa chảy tràn qua khu vực đó sẽ có mức độ ô nhiễm thấp

Bảng 1.1: Lượng mưa trung bình/tháng của Hà nội

1.2.2.2 Nước thải sinh hoạt

Là loại nước thải ra sau khi sử dụng cho các nhu cầu sinh hoạt trong bệnh viện

của cán bộ công nhân viên, bệnh nhân, người nhà bệnh nhân như:

Nước thải ở nhà ăn, nhà vệ sinh, nhà tắm, từ các khu làm việc… Lượng nước

thải này phụ thuộc vào số cán bộ công nhân viên bệnh viện, số giường bệnh và số

người nhà bệnh nhân thăm nuôi bệnh nhân, số lượng người khám bệnh

Nước thải sinh hoạt chiếm gần 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt Nước

thải sinh hoạt thường chứa những tạp chất khác nhau Các thành phần này bao gồm:

52% chất hữu cơ, 48% chất vô cơ ngoài ra còn chứa nhiều loại VSV gây bệnh,

phần lớn các VSV có trong nước thải là các virus, vi khuẩn gây bệnh tả, lị, thương

hàn…

Bảng 1.2: Lượng nước thải ở các bệnh viện

STT Quy mô bệnh viện

(giường bệnh)

Lượng nướcdùng (l/người/ngày)

Lượng nướcthải (m3/ngày)

1.2.2.3.Nước thải từ khâu khám và điều trị bệnh

Trong các dòng nước thải của bệnh viện thì dòng thải này có thể coi là loại nước

thải có độ ô nhiễm hữu cơ cao và chứa nhiều vi trùng gây bệnh nhất

Nước thải loại này phát sinh từ nhiều quá trình khác nhau trong hoạt động của

bệnh viện(chẳng hạn từ khâu xét nghiệm, giải phẫu, sản nhi, súc rửa các dụng cụ y

khoa, các ống nghiệm, các lọ hoá chất hoặc giặt tẩy quần áo bệnh nhân, chăn màn,

ga giường cho các phòng bệnh và vệ sinh lau nhà, cọ rửa tẩy uế các phòng bệnh và

phòng làm việc…) Nhìn chung nước thải loại này bao gồm: Cặn lơ lửng, các chất

hữu cơ hoà tan, vi trùng gây bệnh, có thể cả chất phóng xạ… Đây là loại nước thải

độc hại gây ô nhiễm môi trường lớn và ảnh hưởng nhiều tới sức khoẻ cộng đồng

Do đó, nước thải loại này nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra ngoài môi

trường

1.2.2.4 Nước thải từ các công trình phụ trợ khác

Nước thải từ các công trình phụ trợ khác như từ máy phát điện dự phòng, từ khu

Tổng số coliform MPN/100ml 1,8.106 1.106 220.104 1,8.106

Vi khuẩn kị khí VK/ml 8.107 6.107 760 7.108

Như vậy xét các nguồn phát sinh và thành phần của các nước thải bệnh viện, có

thể nói rằng nước thải bệnh viện là loại nước thải nguy hiểm, chứa rất nhiều vi

trùng gây bệnh và các hợp chất hữu cơ độc hại khác, nếu không qua xử lý mà thải ra

hệ thống thoát nước chung sẽ gây ô nhiễm nặng cho môi trường, ảnh hưởng tới sức

khoẻ của toàn cộng đồng

1.3 TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở MỘT SỐ BỆNH

VIỆN ĐIỂN HÌNH Ở HÀ NỘI

1.3.1 Tình hình quản lý

Do yêu cầu vệ sinh và là nơi tập trung đông người nên lượng nước sử dụng là rất

lớn Theo tiêu chuẩn thiết kế(TCVN 4470-87), đối với bệnh viện đa khoa có hệ

thống cấp nước hoàn chỉnh, lượng nước lạnh sử dụng 300-400 lít/giường.ngày,

nước nóng 650C lớn hơn 60 lít/giường.ngày

Tuy nhiên theo thực tế hoạt động hiện nay, lượng nước sử dụng còn lớn hơn

nhiều Ngoài việc sử dụng nước cho việc điều trị, các nhu cầu vệ sinh, giặt giũ, cho

cán bộ công nhân viên…các nguyên nhân làm cho sử dụng nước tăng lên là bệnh

nhân và người đến khám bệnh quá đông, người nhà đến chăm sóc bệnh nhân, sinh

1 Bệnh viện Quân đội 103 600 400 660

5 Viện bảo vệ Bà mẹ và trẻ em 260 200 770

7 Bệnh viện Lao phổi Trung ương 400 400 1000

Nhìn chung đối với các bệnh viện đa khoa cấp tỉnh tiêu chuẩn cấp nước nằm ở mức

600- 800l/giường/ngày Đối với các bệnh viện chuyên khoa hoặc bệnh viện Trung ương,

lượng nước sử dụng tương đối cao đến1000l/giường/ngày

Bảng 1.5: Nhu cầu sử dụng nước tại các bệnh viện như sau:

Hao hụt tổn thất 15

Nước thải bệnh viện được chia thành 2 hoặc nhiều loại Phần lớn nước thải

tập trung có thành phàn giống nước thải sinh hoạt Tuy nhiên, do lượng sử dụng lớn

và nước thải khu vệ sinh đã được xử lý sơ bộ tại các bể tự hoại nên nồng độ các chỉ

tiêu ô nhiễm thấp hơn Một số bệnh viện có nước thải đặc trưng từ các khâu điều trị

X – Quang, chiếu xạ nhưng lượng nhỏ không đáng kể và thường được xử lý riêng

Bảng 1.6: Các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải các bệnh viện khu vực miền Bắc

và miền Trung nước ta

TCVN: 6772- 2000

TCVN 6772 – 2000: Chất lượng nước- Giới hạn ô nhiễm cho phép

1.3.2 Tình hình xử lý nước thải bệnh viện

Nước thải bệnh viện gồm nước thải sinh hoạt, nước mưa, nước từ khu vực khám chữa bệnh và từ các công trình phụ trợ khác

Nước thải sinh hoạt của bệnh viện phần lớn qua xử lý tại các bể tự hoại, sau đó

xả vào cống chung

Nước thải từ khâu khám chữa bệnh chứa rất nhiều các vi trùng gây bệnh, máu,

mủ và các hoá chất độc hại cũng được thải chung với nước thải sinh hoạt vào cống rãnh của bệnh viện

Ở Việt Nam đa số các bệnh viện đã được xây dựng từ rất lâu, các bệnh viện mới được xây dựng sau này đã chưa tính đến mức độ độc hại nguy hiểm của chất thải bệnh viện, do đó hệ thống xử lý chất thải rắn và chất thải lỏng của bệnh viện hoặc chưa có hoặc là đã có nhưng chưa được sử dụng, hoặc đã được triển khai đạt hiệu quả cao Nguyên nhân do: Kinh phí đầu tư hạn hẹp, ý thức bảo vệ môi trường còn thấp, qui chế thải loại ban hành chậm hoặc không được thực hiện nghiêm túc như: + Bệnh viện Bạch Mai hiện nay đã có hệ thống xử lý nước thải Hệ thống này hoạt động tương đối tốt, hiệu quả xử lý cao, nước ra sau hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường

+ Bệnh viện Đa khoa Thanh Nhàn trước đây đã có hệ thống xử lý nước thải, nhưng chỉ hoạt động được từ năm 1982 đến năm 1998 do không có kinh phívận hành

+ Bệnh viện Phụ sản trước đây đã có hệ thống xử lý nước thải, nhưng do hiệu quả

xử lý thấp và không có kinh phí vận hành nên hệ thống này bây giờ đã ngừng hoạt động

Ở các nước đang phát triển, rất ít bệnh viện chú trọng lắp đặt hệ thống xử lý nước thải vì lí do thiếu kinh phí, cá biệt có nơi đã xây dựng trạm xử lý nhưng lại thiếu kinh phí để duy trì và bảo dưỡng Mặt khác hệ thống thoát nước khu vực kém nên trạm xử lý không được vận hành

Căn cứ vào lưu lượng, chế độ xả nước, thành phần và tính chất nước thải, sơ đồ

xử lý nước thải bệnh viện trong điều kiện việt nam hiện nay như sau :

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên tắc xử lý nước thải bệnh viện

Đối với chất thải bệnh viện, khử trùng bằng phương pháp hoá học là một khâu cần thiết Các loại hoá chất thường sử dụng là clo lỏng, natri hypoclorit,

ozon…Phòng thí nghiệm môi trường nước trung tâm kỹ thuật Môi trường đô thị và khu công nghiệp đã kết hợp với Công ty tư vấn Cấp thoát nước và Môi trường Việt nam nghiên cứu xác định liều lượng clo hoạt tính tối ưu ( jar-test) để khử trùng nước thải Viện bảo vệ sức khoẻ trẻ em (bệnh viện nhi Thụy Điển)

Nước thải khoa lây

Khử trùng bằng

phương pháp vật lý

Xử lý sinh học

Khử trùng hoá chất

Xả vào nguồn nước mặt

Nước thải các khoa

Lắng và phân huỷ kị khí cặn lắng

Khử trùng hoá chất

Xả vào tuyến cống thoát nước thải sinh hoạt để xử lý tập trung

Chương 2 - MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN HIỆN NAY

2.1 Đặt vấn đề

Với sự nguy hiểm lớn về phương diện dịch tễ của nước thải bệnh viện đòi hỏi những giải pháp thiết kế đúng đắn để làm sạch và khử trùng nước thải bệnh viện Hiện nay hầu hết các bệnh viện ở Việt Nam đều áp dụng công nghệ sinh học ( phổ biến hơn là phương pháp hiếu khí ) để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và khử trùng để diệt vi khuẩn Nhìn chung có thể tổng quan công nghệ xử lý chung theo sơ

đồ sau [2]:

Hình 2.1: Quy trình xử lý nước thải bệnh viện ở Việt Nam (2D)

2.2 Một số công nghệ xử lý nước thải bệnh viện

2.2.1 Ao hồ sinh học

Cơ sở khoa học của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và các thủy sinh khác, các chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước căn cứ theo đặc tồn tại và tuần hoàn của các vi sinh và sau đó

là cơ chế xử lý mà người ta phân biệt 3 loại hồ: hồ kỵ khí, hồ hiếu – kỵ khí và hồ hiếu khí

2.2.1.1 Hồ kỵ khí

Dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh kỵ khí

Loại hồ này thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, ít dùng để xử lý nước thải sinh hoạt vì nó gây mùi khó chịu Hồ kỵ khí phải đặt cách xa nhà ở và xí nghiệp thực phẩm 1,5-2km

Để duy trì điều kiện kỵ khí và giữ ấm cho hồ trong mùa đông thì chiều sâu

hồ phải lớn, thường là 2,4-3,6m

Hồ có 2 ngăn làm việc để dự phòng khi xả bùn trong hồ

Cửa xả nước vào hồ phải đặt chìm, đảm bảo việc phân bố cặn lắng đồng đều trong hồ

Cửa tháo nước ra khỏi hồ thiết kế theo kiểu thu nước bề mặt và có tấm ngăn

để bùn không thoát ra cùng với nước

Quá trình phân huỷ kỵ khí lớp bùn ở đáy hồ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ Quá trình này làm giảm tải trọng hữu cơ trong hồ và sinh ra các sản phẩm lên men đưa vào trong nước

Trong hồ thường hình thành tầng phân cách nhiệt: vùng nước phía trên nóng

ấm hơn vùng nước phía Ở giữa là tầng phân cách đôi khi cũng có lợi Đó là trường hợp những ngày hè do sự quang hợp của tảo, tiêu thụ nhiều CO2 làm cho pH của nước hồ tăng lên, có khi tới 9,8 (vượt quá tiêu chuẩn tối ưu của vi khuẩn) khi đó tốt

nhất là không nên xáo trộn hồ để cho các vi khuẩn ở đáy được che chở bởi tầng phân cách

Nhìn chung tầng phân cách nhiệt là không có lợi, bởi vì trong giai đoạn phân tầng các loài tảo sẽ tập trung thành một lớp dày ở phía trên tầng phân cách Tảo sẽ chết làm cho các vi khuẩn thiều oxy và hồ bị quá tải các chất hữu cơ Trong trường hợp này sự xáo trộn là cần thiết để tảo phân tán tránh sự tích tụ

Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới sự xáo trộn là gió và nhiệt độ:

Khi gió thổi sẽ gây sóng mặt nước gây nên sự xáo trộn Hồ có diện tích bề mặt lớn thì sự xáo trộn bằng gió tốt hơn hồ có diện tích bề mặt bể

Ban ngày nhiệt độ của lớp nước phía trên cao hơn nhiệt độ của lớp nước phía dưới Do sự chênh lệch nhiệt độ mà tải trọng của nước cũng chênh lệch tạo nên sự đối lưu nước ở trong hồ theo chiều đứng

Nếu gió xáo trộn theo hướng hai chiều (chiều ngang và chiều đứng) thì sự chênh lệch nhiệt độ tạo nên xáo trộn chỉ theo một chiều thẳng đứng Kết hợp giữa sức gió và chênh lệch nhiệt độ tạo nên sự xáo trộn toàn phần

Chiều sâu của hồ ảnh hưởng lớn đến sự xáo trộn, tới các quá trình oxy hóa và phân hủy trong hồ Chiều sâu trong hồ thường lấy vào khoảng 0,9-1,5m

Tỷ lệ chiều dài, chiều rộng hồ thường lấy bằng 1:1 hoặc 2:1 Ở những vùng có nhiều gió nên làm hồ có diện tích rộng, còn ở vùng ít gió nên àm hồ có nhiều ngăn.Nếu đất đáy hồ dễ thấm nước thì phải phủ lớp đất xét dày 15cm Bờ hồ có đáy dốc, nên trồng cỏ trên bờ hồ

Do độ sâu bé, thời gian lưu nước dài nên diện tích hồ lớn Vì thế nó chỉ hợp l y

về kinh tế khi kết hợp việc xử lý nước thải với việc nuôi trồng thủy sản cho mực đích chăn nuôi và công nghiệp

Hồ hiếu khí làm thoáng bằng nhân tạo: nguồn oxy cung cấp cho quá trình sinh hóa là bằng các thiết bị như bơm khí nén hoặc máy khuấy cơ học Vì được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2-4,5m Sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400 kg/ha.ngày Thời gian nước lưu trong hồ khoảng 1-3 ngày

Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo, do chiều sâu hồ lớn, việc làm thoáng cũng khó đảm bảo toàn phần nên chúng làm việc như hồ hiếu-kỵ khí

2.2.2 Bể phản ứng sinh học hiếu khí - Aeroten

Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trừơng hợp người ta chế tạo các Aerotan bằng sắt thép hình khối trụ Thông dụng nhất hiện nay là các Aeroten hình bể khối chữ nhật Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy nhằm tăng cường lượng khí oxi hòa tan và tăng cường quá trình oxi hóa chất bẩn hữu cơ

có trong nước

Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aeroten Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước Chính vì vậy xử lý nước thải ở Aeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh vật lơ lửng của quần thể vi sinh vật Các bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxi hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải

Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxi dung cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn đảm bảo việc thoáng gió Số lượng bùn tuần hoàn và số lượng không khí cần cấp lấy phụ thuộc vào độ ẩm vào

mức độ yêu cầu xử lý nước thải.Thời gian nước lưu trong bể aeroten không lâu quá

12 giờ (thường là 4 -8 giờ)

Nước thải với bùn hoạt tính tuần hoàn sau khi qua bể aeroten cho qua bể lắng đợt 2 Ở đây bùn lắng một phần đưa trở lại Aeroten, phần khác đưa tới bể nén bùn

Do kết quả của việc sinh sôi nảy nở các vi sinh vật cũng như việc tách các chất bẩn

ra khỏi nước thải mà số lượng bùn hoạt tính ngày một gia tăng Số lượng bùn thừa chẳng những không giúp ích cho việc xử lý nước thải, ngược lại, nếu không lấy đi thì còn là một trở ngại lớn Độ ẩm của bùn hoạt tính khoảng 98-99%, trước khi đưa lên bể metan cần làm giảm thể tích

Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong aeroten qua ba giai đoạn:

- Giai đoạn thứ nhất: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi Ở giai đoạn này

bùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy, lượng tiêu thụ oxi tăng cao dần

- Gian đoạn hai: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở

mức gần như ít thay đổi Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất

Hoạt lực enzym của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo dài trong một tời gian tiếp theo Điểm cực đại của enzym oxi hóa của bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) tới mức ổn định

Qua các thông số hoạt động của aeroten cho thấy ở gian đoạn thứ nhất tốc độ tiêu thụ oxi (hay tốc độ oxi hóa) rất cao, có khi gấp 3 lần ở giai đoạn thứ hai

- Giai đoạn thứ ba: sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hóa cầm chừng (hầu

như ít thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên Đây là giai đoạn nitrat hóa các muối amon

Sau cùng, nhu cầu oxi lại giảm và cần phải kết thúc quá trình làm việc của aeroten (làm việc theo mẻ) Ở đây cần lưu ý rằng, sau khi oxi hóa được 80-95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước Nếu không kịp thời tách bùn, nước sẽ

bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối vi sinh vật trong bùn (chiếm tới 70% khối lượng cặn bùn) sẽ bị tự phân Tế bào vi khuẩn có hàm lượng protein rất cao (60-80% so với chất khô), ngoài ra còn có các hợp chất chứa chất béo, hidratcacbon, các chất khoáng…khi bị tự phân sẽ làm ô nhiễm nguồn nước

2.2.3 Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt- Biofilter

Lọc nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước Biôphin nhỏ giọt dung để xử lý sinh hóa nước thải hoàn toàn với hàm lượng BOD của nước sau khi xử lý đạt 15 mg/l

Bể biôphin xây dựng dưới dạng hình tròn hay hình chữ nhật có tường đặc và đáy kép Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối không thấm nước Chiều cao giữa hai lớp đáy lấy khoảng 0,4-0,6 m, độ dốc hướng về máng thu

I >= 0,01 Dộ dốc theo chiều dài của máng thu lấy theo kết cấu, nhưng không được nhỏ hơn 0,005 Tường bể làm cao hơn lớp vật liệu lọc 0,5 m

Đặc điểm riêng của bể biophin nhỏ giọt là kích thước của vật liệu lọc không lớn hơn 25-30 mm và tải trọng tưới nước nhỏ 0,5-1,0 m3/(m3.VLL)

Các vật liệu lọc có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớn nhất trong điều kiện có thể Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm do vi sinh vật của màng phân hủy hiếu khí và kị khí các chất hữu cơ có trong nước Các chất hữu cơ phân hủy hiếu khí sinh ra CO2 và nước, phân hủy kị khí sinh ra CH4 và CO2 làm tróc màng ra khỏi vật liệu mang, bị nước cuốn theo Trên mặt giá mang là vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới Hiện tượng này được lặp đi lặp lại nhiều lần Kết quả là BOD của nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng và bị phân hủy kị khí cũng như hiếu khí: nước thải được làm sạch

Nước thải trước khi đưa vào xử lý ở lọc phun (nhỏ giọt) cần phải qua xử lý

sơ bộ để tránh tắc nghẽn các khe trong vật liệu Nước sau khi xử lý ở lọc sinh học thường nhiều chất lơ lửng do các mảnh vỡ của màng sinh học cuốn theo, vì vậy cần phải đưa vào lắng 2 và lưu ở đây thời gian thích hợp để lắng cặn Trong trường hợp này, khác với nước ra ở bể aeroten: nước ra khỏi lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn

ra từ aeroten Nồng độ bùn cặn ở đây thường nhỏ hơn 500 mg/l, không xảy ra hiện tượng lắng hạn chế Tải trọng bề mặt của lắng 2 sau lọc phun vào khoảng 16-25

độ màng vi sinh tối đa mà không gây tắc các lớp đệm, đồng thời thực hiện oxy hoá mạnh và triệt để các chất hữu cơ trong nước thải Thiết bị hợp khối còn áp dụng phương pháp lắng có lớp bản mỏng (lamen) cho phép tăng bề mặt lắng và rút ngắn thời gian lưu

Hình 2.2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ hợp khối xử lý nước thải bệnh viện (2D)

Đi kèm với giải pháp công nghệ hợp khối này có các hóa chất phụ trợ gồm: chất keo tụ PACN-95, chế phẩm vi sinh DW-97-H giúp nâng cao hiệu quả xử lý và nâng cao công suất thiết bị Ba loại thiết bị hợp khối điển hình và áp dụng phổ biến trong xử lý nước thải bệnh viện là thiết bị V-69, thiết bị CN-2000, thiết bị hợp khối chìm AAO

Ưu điểm của công nghệ

¾ Đảm bảo loại trừ các chất gây ô nhiễm xuống dưới tiêu chuẩn cho phép trước

khi thải ra môi trường

¾ Tiết kiệm chi phí đầu tư do giảm thiểu được phần đầu tư xây dựng

¾ Dễ quản lý vận hành

¾ Tiết kiệm diện tích đất xây dựng

¾ Có thể kiểm soát các ô nhiễm thứ cấp như tiếng ồn và mùi hôi

Nhược điểm của công nghệ

¾ Chi phí đầu tư ban đầu cao

2.2.4.1.Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện V-69

Thiết bị này được Liên hiệp khoa học sản xuất công nghệ hoá học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam nghiên cứu, chế tạo dựa trên các mô hình môdul thiết bị xử lý nước thải của nước ngoài tương ứng Phạm vi ứng dụng của thiết bị để

xử lý nước thải cho các loại nước thải chứa ô nhiễm chất hữu cơ Lần đầu tiên thiết

bị được ứng dụng để xử lý nước thải cho Viện 69-Bộ tư lệnh Lăng Bác(Viện nghiên cứu và bảo quản thi thể Bác Hồ) [3D]

Thiết bị xử lý hợp khối kiểu V69 hoạt động trên cơ sở xử lý sinh học hiếu khí, lắng bậc 2 kiểu Lamen và khử trùng nước thải

Ưu điểm của thiết bị V69 là tăng khả năng tiếp xúc của nước thải với vi sinh vật và oxy có trong nước nhờ lớp đệm vi sinh có độ rỗng cao, bề mặt riêng lớn Quá trình trao đổi chất và oxy hoá đạt hiệu quả rất cao

Thiết bị V69 gồm 3 loại là V69-N, V69-M, V69-Nb Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của mỗi loại tuy có khác nhau nhưng có thể làm việc độc lập hoặc kết hợp với nhau Về cơ bản thiết bị V69 được chia làm 5 ngăn, 4 ngăn đầu có chức năng xử lý sinh học theo các bậc khác nhau, 1 ngăn cuối có chức năng lắng Bên trong có bố trí

hệ thống phân phối nước và thu nước bằng giàn ống đục lỗ với tổng tiết diện lỗ lớn hơn nhiều lần tiết diện mặt cắt ngang của ống Sơ đồ thiết bị V69-M như hình 2.4

Hình 2.3: Thiết bị V69 – M ( mặt cắt)

2.2.4.2 Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện CN-2000

Dựa trên nguyên lý của thiết bị xử lý nước thải V69, thiết bị xử lý nước thải CN2000 được thiết kế chế tạo theo dạng tháp sinh học với quá trình cấp khí và không cấp khí đan xen nhau để tăng khả năng khử nitơ bằng quá trình denitrificaton Thiết bị xử lý nước thải CN2000 được ứng dụng để xử lý nước thải đối với các nguồn nước thải có ô nhiễm hữu cơ và nitơ Sơ đồ cấu tạo thiết bị CN-

2000 như hình 2.5

(Thiết bị CN2000 đã được Cục sở hữu trí tuệ chấp thuận đơn bảo hộ và đăng trên công báo sở hữu công nghiệp số 186 tập A (09-2003) cho các tác giả: Nguyễn Xuân Nguyên, Nguyễn Hữu Chiến, Đỗ Trọng Dũng)

Theo công nghệ này, nước thải sau quá trình xử lý sơ bộ bằng cơ học và điều chỉnh pH, nồng độ sẽ được đưa qua modul thiết bị CN2000 Ở đây trong mỗi modul thực hiện 3 quá trình, đó là:

- Trộn khí cưỡng bức (Aerolif) với cường độ cao bằng việc dùng không khí thổi cưỡng bức để hút và đẩy nước thải

- Quá trình Aeroten kết hợp biofilter xuôi dòng có lớp đệm vi sinh bám dính ngập trong nước

- Quá trình Anaerobic ngược dòng với vi sinh lơ lửng

Sau đó nước thải được đưa qua bể lắng lamen để tách bùn và được khử trùng

Hình 2.4: Thiết bị CN2000 ( mặt cắt) (3D)

2.2.4.3.Thiết bị hợp khối chìm theo công nghệ AAO của Nhật Bản

Đây là loại thiết bị hoạt động theo công nghệ AAO Oxic) do Nhật Bản chế tạo, là một công nghệ mới và đang được đưa vào áp dụng xử

(Anoerobic-Anoxic-lý nước thải 1 số bệnh viện ở nước ta Sơ đồ thiết bị được thể hiện ở hình 2.6

Hình 2.5: Thiết bị hợp khối chìm theo công nghệ AAO của Nhật Bản (4)

Theo công nghệ này, nước thải sau khi xử lý cơ học, hoá lý và điều chỉnh pH

và lưu lượng sẽ được bơm vào thiết bị AAO hợp khối Tại đây, nước thải sẽ trải qua

3 quá trình [2D]:

+ Xử lý sơ bộ bằng vi khuẩn hô hấp yếm khí (Anoerobic ngược dòng) để khử các chất hữu cơ và Photpho tổng với vi sinh vật lơ lửng được kết hợp với các đệm vi sinh bằng PVC chuyên dụng

+ Xử lý bằng vi sinh vật hô hấp thiếu khí (Anoxic) để khử Nitơ tổng (thực chất là quá trình oxy hoá các Hydrocacbon bằng Nitơ hoá trị +3 trong Nitrit hoặc Nitơ hoá trị +5 trong Nitrat) Ở đây, một phần nước thải và bùn hoạt tính ở quá trình Oxic được bơm tuần hoàn về quá trình này

+ Xử lý bằng vi sinh vật hô hấp hiếu khí (Oxic) để khử Amoni, lượng oxy được cấp bởi máy thổi khí

Sau đó nước thải được đưa vào ngăn lắng thứ cấp để tách bùn rồi sau đó nước thải được đưa vào ngăn khử trùng bằng công nghệ siêu vi lọc (Micro Filtration) Do đó, hiệu quả xử lý nước thải tăng cao

Ưu điểm của thiết bị này là khả năng ngầm hoá thiết bị, dễ cơ khí hoá, thời gian lắp đặt nhanh, xử lý hiệu quả nước thải Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cao hơn thiết bị khác, khó khăn trong lắp đặt

2.2.5 Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện theo mô hình DEWATS

Công nghệ DEWATS đã và đang được BORDA phổ biến và phát triển rộng rãi như là một giải pháp hữu hiệu cho xử lý nước thải phân tán từ các cụm dân cư, bệnh viện, khách sạn, trang trại, các lò giết mổ gia súc, gia cầm và cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại các nước đang phát triển

Nguyên lý hoạt động

DEWATS- hệ thống xử lý nước thải phân tán, là một giải pháp mới cho xử lý nước thải hữu cơ với qui mô dưới 1000m3/ngày đêm.Hệ thống DEWATS gồm có bốn bước xử lý cơ bản với các công trình đặc trưng:

- Xử lý sơ bộ bậc một: Quá trình lắng loại bỏ các cặn lơ lửng có khả năng lắng

được, giảm tải cho các công trình xử lý phía sau

- Xử lý bậc hai: Quá trình xử lý nhờ các vi sinh vật kị khí để loại bỏ các chất

rắn lơ lửng và hòa tan trong nước thải Giai đoạn này có hai công nghệ được áp dụng là bể phản ứng kị khí (BR) có các vách ngăn và bể lắng kị khí (AF) Bể phản ứng kị khí với các vách ngăn giúp cho nước thải chuyển động lên xuống Dưới đáy mỗi ngăn, bùn hoạt tính được giữ lại và duy trì, dòng nước thải vào liên tục được tiếp xúc và đảo lộn với lớp bùn hoạt tính có mật độ vi sinh vật kị khí cao, nhờ đó

mà quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải được diễn ra mạnh mẽ giúp làm sạch nước thải hiệu quả hơn các bể tự hoại thông thường

Bể lọc kị khí với vật liệu lọc có vai trò là giá đỡ cho các vi sinh vật phát triển, tạo thành các màng vi sinh vật Các chất ô nhiễm hòa tan trong nước thải được xử lý hiệu quả hơn khi đi qua các lỗ rỗng của vật liệu lọc và tiếp xúc với các màng vi sinh vật

Toàn bộ phần kị khí nằm dưới đất, không gian phía trên có thể sử dụng làm sân chơi, bãi để xe,… Điều này rất thích hợp với các khu vực thiếu diện tích xây dựng

- Xử lý bậc ba: Quá trình xử lý hiếu khí Công nghệ áp dụng chủ yếu của bước

này là bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang Ngoài quá trình lắng và lọc tiếp tục xảy ra trong bãi lọc thì hệ thực vật trồng trong bãi lọc góp phần đáng kể trong xử lý nước thải nhờ khả năng cung cấp ôxy qua bộ rễ của cây xuống bãi lọc tạo điều kiện hiếu khí cho các vi sinh vật lớp trên cùng của bãi lọc Bộ rễ của thực vật cũng là môi trường sống thích hợp cho các vi sinh vật có khả năng tiêu thụ các chất dinh dưỡng có trong nước thải, tăng hiệu quả xử lý của bãi lọc Ngoài ra, thực vật trong bãi lọc hấp thụ các chất dinh dưỡng như Nitơ và Phốtpho Nước sau bãi lọc trồng cây thường không còn mùi hôi thối như đầu ra của các công trình xử lý kị khí Sau một thời gian vận hành, hệ thực vật trong bãi lọc sẽ tạo nên một khuôn viên đẹp cho toàn bộ hệ thống xử lý

- Khử trùng: Hồ chỉ thị với chiều sâu lớp nước nông được thiết kế để loại bỏ các

vi khuẩn gây bệnh nhờ bức xạ mặt trời xuyên qua lớp nước trong hồ Tuy nhiên, đối với nước thải có lượng vi sinh vật gây bệnh cao thì việc sử dụng hóa chất khử trùng

2.2.6 Hệ thống xử lý nước thải bệnh viện BIOFAST TM Serie ATC

BIOFAST TM là hệ thống xử lý nước thải theo module (modulair packed

wastewater treatment system) ATC C/Z là 2 loại chuyên dụng cho các bệnh viện đa khoa từ 30 đến 1000 giường Đây là hệ thống đáng tin cậy nhất, với chế độ bảo hành miễn phí 3 năm

Hệ thống xử lý nước thải BIOFAST TM 34C/Z có năng lực xử lý 40 m3 nước thải mỗi ngày (quy mô khoảng 200 giường) Nó được thiết kế đặc biệt, để có thể dễ dàng chuyển đổi hoặc nâng dung lượng theo nhu cầu sử dụng của bệnh viện Hệ thống có các chức năng được mở rộng như xử lý nước cực kỳ nhanh và phân hủy các tạp chất rất hiệu quả Hệ thống này hoàn toàn tự động, tăng công suất hoặc giảm công suất, để tiết kiệm năng lượng điện và hóa chất (Serie C) Các công đoạn xử lý bao gồm: Lọc sơ, phản ứng vi sinh (bio-reaction), sục khí O2, thu gom và khử mùi hôi khí thải, khử trùng bằng khuếch tán ozone công suất cao, (Riêng ở serie C, hệ thống khử trùng bằng chlorine tự động)

Một hệ thống Biofast™ATC gồm có 3 container Tùy theo dung tích nước

thải cần xử lý mà các container sẽ có kích cỡ khác nhau Loại lớn nhất là cùng kích thước với container 40 feet (2,4m x 2,4m x 12m), năng lực xử lý 80 m3/ngày, tương đương bệnh viện 400 giường Khi cần dung tích xử lý lớn hơn 100 m3/ ngày đêm,

ta lắp thêm các container, hoạt động song song

Các container xử lý nước thải (bệnh viện) được PETECH Corp sản xuất theo chất lượng chuyên dụng , để đạt được tuổi thọ trên 20 năm Do vậy, toàn bộ khung sườn, bồn chứa, vách ngăn, vỏ ốp ngoài, … đều được làm bằng thép không gỉ SUS

304 Trong trường hợp cần trọng lượng nhẹ và giảm giá thành, chúng tôi cũng có sản phẩm bằng vật liệu nhựa composite (Fiber-glass)

Hệ thống Biofast™ATC 34C/Z được sản xuất chuyên dụng cho xử lý nước

thải Bệnh viện, được trang bị các thiết bị công nghệ hiện đại nhất Các công nghệ này đã được ứng dụng thành công tại các nước công nghiệp tiên tiến

BIOFAST TM ATC có 4 giải pháp nổi bật là :

a Cơ cấu xử lý vi sinh hoàn hảo và tự động ( EMPerfect TM )

Tại Container 1 và 2 có từ 4 đến 8 bể chứa 3 tầng Hệ thống bể với các vách ngăn theo “know-how” mới, dòng nước thải sẽ có điều kiện tiếp xúc tối ưu với vi sinh vật tại các tấm giá thể vi sinh Cũng do cấu trúc đặc biệt giữa các vách ngăn, dòng nước thải sẽ di chuyển từ dưới lên trên, rồi từ trên xuống dưới, liên tục qua từng ngăn Do đó, phản ứng vi sinh được xảy ra trong điều kiện động, đạt hiệu quả xử lý cao hơn gấp 6 lần, so với điều kiện tĩnh Yếu tố quan trọng nữa là kết cấu đặc biệt của các vách ngăn này tạo ra được sự lên men Axit và lên men Kiềm, ở từng ngăn khác nhau của bể Các dòng vi khuẩn khác nhau được ưu tiên phát triển mạnh ở các ngăn khác nhau và nhanh chóng “ăn hết” các chất bẩn trong dòng nước thải.ATC Trong quá trình hoạt động vi sinh, một lượng đáng kể khí metan (CH4), khí H2S và

các hơi acid hữu cơ khác sẽ phát sinh Đây chính là “thủ phạm” gây ra mùi hôi thối,

bốc lên làm ô nhiễm không khí trong toàn bệnh viện và khu dân cư lân cận

BIOFAST TM ATC là một hệ xử lý khép kín và có bộ phận thu gom triệt để khí thải

EMPerfect TM là một sáng chế có tác dụng tăng dung lượng xử lý nước thải, giảm

lượng bùn tích tụ, giảm thể tích bể và giảm diện tích chiếm dụng mặt bằng của

Bệnh viện Hệ thống Biofast TM chỉ sử dụng 25% diện tích mặt bằng, so với các hệ

thống khác Do vậy sẽ tiết kiệm nhiều tỷ đồng cho chi phí mặt bằng đô thị

SupAero™ là kỹ thuật “Siêu Sục khí”, do Petech phát triển, trên cơ sở đưa

thiết bị đánh bọt siêu tốc (quay 2000 vòng/phút) vào bể “aeroten” truyền thống, qua

đó tạo hiệu ứng Sinh học-Động lực (Bio-Kinetic effect) Nhờ “hiệu ứng Bi-Ki”,

hiệu quả Oxid hóa sẽ tăng lên từ 5 đến 10 lần, so với bể “aeroten” có cùng thể tích

Do vậy, bể SupAero™ có thể tích gọn nhẹ, chỉ bằng 20% so với bể “Aeroten” thông

thường và chi phí điện (sục khí) cũng giảm được 20%

c Hệ thống SmartO3 TM Serie Z:

Là hệ thống Khử trùng “Ozone thông minh”, các sensor và card vi xử lý sẽ

điều tiết hoạt động từng module Ozone Công suất hoạt động sẽ tăng lên khi mật độ

tạp chất trong nước thải tăng hoặc lưu lượng dòng thải tăng Ngược lại, khi tạp chất

giảm và lưu lượng dòng nước thải giảm, thì SmartO3 sẽ tự động giảm lượng khí

Ozone tương ứng Nhờ vậy, năng lượng điện rất tiết kiệm (đến 30% , so với hệ

thống Ozone thường) và tuổi thọ thiết bị tăng lên, do hạn chế được lượng O3 dư

thừa gây lão hóa hoặc phá hỏng thiết bị điện (Serie C sử dụng SmartChlorine

Component để khử trùng, có giá thành hạ)

RmS™ là hệ thống giám sát Quản lý - Vận hành từ xa, (Remote mini

a Giúp cho bộ phận quản lý của Bệnh viện được thảnh thơi, nhờ vận hành

hoàn toàn tự động, không cần người chăm sóc thường xuyên

b Giúp cho nhà sản xuất (Petech) biết được tình trạng hoạt động của Hệ

thống Biofast™ một cách nhanh chóng và chính xác từng công đoạn Do vậy, việc

bảo hành bảo trì đơn giản và nhanh chóng

c Giúp cho nhà quản lý (Sở Y tế, Sở Tài nguyên - Môi trường, hoặc cảnh sát môi trường) chỉ cần thông qua mạng Internet/Mobile Net là biết được tình hình

hoạt động của Hệ thống Biofast™

2.2.7 Thiết bị Compac ( TBC )

Đây là dạng thiết bị làm việc ở chế độ sục khí bằng máy thông khí cánh quạt

Có nhiều loại TBC khác nhau, tuỳ vào công suất thiết kế mà có các loại TBC12, TBC200, TBC400,…

Cấu tạo thiết bị TBC12 như hình 2.2, gồm 1 bể kim loại được chia thành 2 vùng

là vùng lắng và vùng sục khí được ngăn cách bởi vách ngăn Ở đầu vào thiết bị có máng thu cát và sàng với lỗ 16mm Nước thải qua máng thu cát và qua sàng, rồi vào vùng sục khí tại đây nước thải được xử lý bằng bùn hoạt tính Không khí được cấp vào liên tục nhờ máy thông khí cơ học Nước thải sau xử lý đi vào vùng lắng, bùn

từ vùng lắng được hồi lưu về vùng thông khí Nước thải sạch sau lắng thoát ra ngoài qua ống dẫn và sau khi khử trùng được thải ra cống thoát nước chung của thành phố hoặc các nguồn tiếp nhận khác

Hình 2.6: Thiết bị Compac để xử lý nước thải kiểu TBC – 12 (3)

Các thiết bị TBC200, TBC400, TBC700, là các công trình xử lý thông khí

với bùn hoạt tính dư Trong đó thiết bị chia làm 3 vùng: vùng I: Vùng sục khí; Vùng

II: Vùng lắng; Vùng III: Vùng lên men Bùn lắng trong vùng lắng được bơm trở lại

một phần bằng máy nén cơ học về vùng sục khí để sử dụng lại, còn phần khác vào vùng lên men hữu cơ Quá trình lên men hiếu khí bùn hoạt tính dư xảy ra trong vài ngày Cặn đã lên men định kỳ được đưa ra sân phơi bùn để sấy

Bảng 2.1: Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị TBC

Lưu lượng bùn hoạt tính dư

Trọng lượng tấn 23 46 69

Chương 3 - CÔNG NGHỆ MBR

3.1 Tổng quan về công nghệ MBR

Thuật ngữ MBR (Membrane Bioreactor) được hiểu là một sự kết hợp của quá trình xử lý nước thải bằng bể sinh học bùn hoạt tính với quá trình lọc màng để

tách sinh khối, cặn lơ lửng (hay công nghệ màng lọc sinh học), có thể là màng vi

lọc MF hoặc màng siêu lọc UF MBR là sự cải tiến của quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính theo mẻ kiểu bể SBR trong đó việc tách cặn không cần dùng đến bể lắng bậc hai MBR có thể kết hợp quá trình màng với bể vi sinh hiếu khí (chủ yếu) MBR

là sự kết hợp giữa hai quá trình cơ bản trong một đơn nguyên:

- Phân huỷ sinh học các chất hữu cơ bằng quá trình hiếu khí

- Kỹ thuật tách chất lơ lửng, bùn, cả vi sinh vật,vi khuẩn bằng quá trình màng

vi lọc MF(micro-flitration) hoặc siêu lọc UF (ultrafiltration) Màng ở đây còn đóng vai trò như là một giá thể cho VSV dính bám tạo nên các lớp màng VSV dày đặt làm tăng bề mặt tiếp xúc pha tăng cường khả năng phân huỷ sinh học

Hình 3.1: Mô hình tách nước qua màng trong bể phản ứng

Trong bể duy trì hệ bùn sinh trưởng lơ lửng, các phản ứng diễn ra trong bể giống như các quá trình sinh học thông thường khác, nước sau xử lý qua màng có chất lượng rất tốt và không phải qua bể lắng 2 hoặc có thể bỏ qua khâu khử trùng (sẽ được nghiên cứu ở phần sau) Quy trình MBR thường hoạt động ở hai cấu hình sau: dạng đặt màng chìm trong bể iMBR (immersed MBR) và màng đặt ngoài bể sMBR (sidestream MBR) như hình 3.2:

- Với kiểu đặt ngập màng MBR hoạt động bằng dùng bơm hút hay dùng áp lực

- Với kiểu đặt ngoài màng MBR hoạt động theo nguyên tắc tuần hoàn lại bể phản ứng ở áp suất cao

Hình 3.2: Cấu hình : a – iMBR và b - sMBR

Việc tiêu thụ điện năng để lọc nước trong cấu hình đặt ngập là thấp hơn so với cấu hình màng đặt ngoài Do khi đặt màng ngoài bể phản ứng thì áp lực nước cắt qua màng lớn hơn và năng lượng cho dòng tuần hoàn, chính vì lý do này mà cấu hình màng đặt ngập trong bể chiếm ưu thế và được sử dụng phổ biến hơn Một kết quả nghiên cứu theo [22D] cho thấy so sánh áp lực nước qua màng ở cấu hình đặt ngập chiếm ưu thế hơn:

Bảng 3.1: Thông số so sánh hai cấu hình sMBR và iMBR

2 50-100 2-5 4-12

Zenon ZW-500

46 20-50 0,2-0,5 0,3-0,6 Cấu hình ngoài thường chỉ áp dụng cho trạm có công suất lớn còn công suất nhỏ hay dùng cấu hình đặt ngập Các thông số trên còn phụ thuộc vào nhà sản xuất

Bùn xả Nước ra

cung cấp và tuỳ vào mục đích xử lý và loại nước cần xử lý mà chọn loại màng thích hợp

Sự phát triển của công nghệ tiên tiến và thâm nhập thị trường của MBR có thể được xem xét trong bối cảnh các quy trình điều khiển chính, lịch sử phát triển và triển vọng trong tương lai Như một công nghệ tương đối mới công nghệ MBR thường thiếu sự quan tâm trong các nhà máy xử lý sinh học truyền thống Tuy nhiên, một số các chỉ số cho thấy rằng MBR đang ngày càng được chấp nhận như là một công nghệ cho sự lưa chọn

Sự phát triển của công nghệ MBR trên thế giới

Theo báo cáo của các nhà phân tích thị trường MBR hiện tại đang tăng trưởng cao, trong giai đoạn 5 năm từ 2000 đến năm 2005 tổng giá trị là 217 triệu USD, con số này vượt trội so với năm 1995 là 10 triệu USD, và dự kiến sẽ đạt 360 triệu USD vào năm 2010

Còn tại Mỹ và Canada dự kiến duy trì tốc độ phát triển của công nghệ MBR, với tổng doanh thu từ thanh lọc nước, khử muối và xử lý nước thải tới 750 triệu USD vào năm 2003 và dự kiến đạt 1,3 tỷ USD vào năm 2010

Ở châu Âu: sự phát triển mạnh mẻ của MBR có thể mô tả qua đồ thị trong hình 3.3:

Hình 3.3: Thị trường MBR ở Châu Âu (21D)

MBR tại Việt Nam: tại Việt Nam công nghệ MBR đã xâm nhập và đã được

nghiên cứu lắp đặt ở một số nơi với quy mô nhỏ, các công ty quảng cáo công nghệ và rao bán thiết bị khá đông và đều nhập từ nước ngoài

+ Chẳng hạn như công ty cổ phần đầu tư A1 (A1 INVEST) của tập đoàn công nghiệp HITACHI Nhật Bản tại Việt Nam Hiện nay theo thông báo của công ty thì

hệ thống MBR đã được lắp đặt ở một số nhà cao ốc, chung cư như: chung cư Tân Thịnh Lợi- Q6 tp HCM với công suất 90 m3/ngày; chung cư Phú Đạt – Q Bình Thạnh – HCM công suất 130 m3/ngày; TTTM Đầm sen – HCM công suất 450

m3/ngày Xưởng xi mạ công ty TNHH SXTM Đức Chánh – Bình Chánh công suất

20 m3/ngày [28D]

Hình 3.4: Trạm xử lý nước thải công nghệ MBR

+ TS Nguyễn Phước Dân, Trưởng Khoa Môi trường Trường ĐH Bách khoa TPHCM, vừa thành công trong nghiên cứu dùng bể sinh học màng vi lọc (MBR) để xử lý ni tơ, ammonia trong nước thải Chiếc bể này được thiết kế như một chiếc bể lắng bùn hoạt tính thông thường nhưng bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng được kết hợp với công nghệ lọc màng nhằm tách hai pha rắn lỏng ở đầu ra Vì thế, nồng độ bùn duy trì được rất cao, thời gian lưu bùn kéo dài để đạt hiệu quả tối

ưu trong việc khử ni tơ và ammonia