Tài liệu Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện bằng công nghệ mbr

Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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  Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐1‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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  Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐2‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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 LMH : lit/m2.h. MBR : Membrane Bioreactor – bể phản ứng sinh học với màng tách sinh khối MF : Microfiltration – Vi lọc MLSS bùn : Mixed liquor suspended solids –chất rắn lơ lửng trong hổn hợp nước MLVSS bùn : Mixed liquor volatile suspended solids –chất rắn bay hơi trong nước MT : Multitube – dạng ống NF : Nanofiltration – lọc Nano 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 Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐3‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 TMP :Transmembrane pressure – áp lực qua màng TOC :Total organic carbon – tổng carbon hữu cơ TSS :Total suspended solids – tổng chất rắn lơ lửng Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐4‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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  Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐5‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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  Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐6‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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  Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐7‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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. Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐8‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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 Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐9‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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 67 Ga , 75 Se,133 Xe... 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). Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐10‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 + 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 Tháng Mật độ(mm) Min Trung bình Max 1 17 18 122 2 1,4 26 95 3 2,1 48 132 4 3,1 8 200 5 40 194 456 6 24 236 579 7 25 302 738 8 50 323 810 Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐11‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 9 47 262 467 10 248 123 638 11 117 47 214 12 66 20 93 Cả năm 2075 1648 4544 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 Quy mô bệnh viện Lượng nướcdùng Lượng nướcthải (giường bệnh) (l/người/ngày) (m3/ngày) 1 < 100 700 70 2 100 - 300 700 100-200 3 300 - 500 600 200-300 4 500 - 700 600 300- 450 5 >700 600 >500 6 Bệnh viện kết hợp nghiên cứu và 1000 _ STT đào tạo Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐12‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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 vực rửa xe… Bảng 1.3: Thành phần và tính chất nước thải của một số bệnh viện ở Hà Nội Các chỉ tiêu Phân tích Đơn vị BVLao TW BV BV354 Bạch BV Nhi Mai m3/ng.đ 160 130 1200 170 _ 7,21 8,05 7,26 7,03 Hàm lượng cặn lơ lửng mg/l 96 90 80 92 Độ đục NTU 135 149 - - BOD5 mg/l 195 180 160 190 COD mg/l 260 250 210 240 DO mg/l 1,4 1,5 1,6 1,17 NH4+ mg/l 12,5 14,0 4,3 14 PO43- mg/l 3,02 3,02 5,2 3,9 Lưu lượng nước thải pH Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐13‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 Tổng số coliform MPN/100ml 1,8.106 1.106 220.104 1,8.106 VK/ml 8.107 6.107 760 7.108 Vi khuẩn kị khí 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 viên thực tập, ý thức sử dụng nước thấp. Bảng 1.4: Tình hình sử dụng nước tại một số bệnh viện ở Hà Nội STT Bệnh viện Số giường Lượng nước sử dụng bệnh m3/ngày l/giường/ng 1 Bệnh viện Quân đội 103 600 400 660 2 Bệnh viện Quân đội 354 300 330 1100 3 Bệnh viện Công an 19/8 350 400 1140 4 Bệnh viện Phụ sản hà nội 200 180 900 Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐14‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 5 Viện bảo vệ Bà mẹ và trẻ em 260 200 770 6 Bệnh viện nhi Thụy điển 350 600 1700 7 Bệnh viện Lao phổi Trung ương 400 400 1000 8 Bệnh viện Hai Bà Trưng 300 250 833 9 Bệnh viện Sant Paul Hà nội 450 300 670 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: Hoạt động Tỷ lệ(%) Điều trị 18 Lau nhà 15 Bệnh nhân tắm 10 Nấu nước, thức ăn 12 Giặt giũ 18 Cán bộ công nhân viên sử dụng 12 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 Chỉ tiêu pH Mức độ TC nước thải BV Min Trung bình Max TCVN: 6772- 2000 6,2 7,4 8,1 5-9 Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐15‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 NH4+ 8 14 25 1 BOD5 110 150 250 30 COD 140 200 300 100 SS 100 160 220 50 Coliform 106 107 109 1000 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. Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐16‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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 : 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 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). Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐17‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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. Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐18‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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. 2.2.1.2. Hồ tùy tiện Hồ hiếu – kỵ khí là loại hồ thường gặp trong tự nhiên, nó đước sử dụng rộng rãi nhất trong các hồ sinh học. Trong hồ này xảy ra 2 quá trình song song: quá trình oxy hóa hiếu khí chất nhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân hủy metan cặn lắng. Đặc điểm của loại hồ này xét theo chiều sâu của nó có thể chia ra 3 vùng: lớp trên là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian, còn lớp dưới là vùng kỵ khí. Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong hồ chủ yếu nhờ quang hợp của rong tảo dưới tác dụng của bức xạ mặt trời và khuếch tán qua mặt nước dưới tác dụng của sóng gió, hàm lượng oxy hòa tan vào ban ngày nhiều hơn ban đêm. Do sự xâm nhập của oxy hòa tan chỉ có hiệu quả ở độ sâu 1m nên nguồn oxy hòa tan chủ yếu cũng chỉ ở lớp nước phía trên. 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 Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐19‐  Nghiên cứu thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện bằng công nghệ MBR Nguyễn Văn Thực – Cao học CNMT 2009 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. 2.2.1.3. Hồ hiếu khí Hồ hiếu khí là hồ có quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí. Loại hồ này được phân thành 2 nhóm: Hồ làm thoáng tự nhiên: oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa chủ yếu do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước như rong tảo. Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xuyên qua, chiều sâu của hồ phải bé khoảng 30-40cm. Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo BOD khoảng 250-300 kg/ha.ngày. Thời gian nước lưu trong hồ khoảng 3-12 ngày. Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) - Đại học Bách khoa Hà Nội   ‐20‐