Nghiên cứu hiện trạng xử lý nước thải và đề xuất công nghệ cải tạo hệ thống xử lý nước thải tại bệnh viện đa khoa trung ương thái nguyên

Nguyễn Thị Nhâm Tuất và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 49 - 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI TẠI BỆNH VIỆN ĐA KHOA TRUNG ƢƠNG THÁI NGUYÊN Nguyễn Thị Nhâm Tuất, Ngô Văn Giới Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Nghiên cứu đƣợc thực hiện tại Bệnh viện Đa khoa Trung ƣơng Thái Nguyên (BVĐKTWTN) năm 2011. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nƣớc thải bệnh viện còn phát hiện thấy vi trùng gây bệnh, hàm lƣợng BOD, COD, Nts, Pts vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5945-2005(B)). Hệ thống xử lý nƣớc thải (HTXLNT) hiện tại chƣa đƣợc đầu tƣ và trang bị các thiết bị xử lý mới, công suất của trạm xử lý chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu xử lý. Kết quả nghiên cứu chỉ ra thực trạng xử lý nƣớc thải và đề xuất giải pháp công nghệ thích hợp để cải tiến nâng cao hiệu quả hoạt động của HTXLNT tại BVĐKTWTN góp phần bảo vệ môi trƣờng. Từ khóa: môi trường, công nghệ, nước thải, bệnh viện, Thái Nguyên ĐẶT VẤN ĐỀ* Bệnh viện Đa khoa Trung ƣơng Thái Nguyên là một bệnh viện lớn đƣợc thành lập từ năm 1951; đƣợc kế thừa và phát triển từ bệnh viện khu tự trị Việt Bắc, ban đầu bệnh viện có tên là Bệnh viện Đa khoa Thái Nguyên. Năm 1997 bệnh viện đƣợc đổi tên thành BVĐKTWTN và trở thành bệnh viện trung ƣơng hạng I; có diện tích là 7,63 ha; đƣợc đặt tại phƣờng Phan Đình Phùng, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên; hoạt động với quy mô (tính từ đầu năm 2010) là 810 giƣờng bệnh, 22 khoa lâm sàng, 9 khoa cận lâm sàng, 7 phòng chức năng, 795 cán bộ công chức. Hàng ngày, bệnh viện đón tiếp từ 800-1000 bệnh nhân nội trú, điều trị ngoại trú cho hơn 2000 bệnh nhân. Chức năng quan trọng hàng đầu của BVĐKTWTN là khám và chữa trị bệnh cho cán bộ và nhân dân các dân tộc tỉnh Thái Nguyên và một số huyện của các tỉnh lân cận nhƣ Tuyên Quang, Cao Bằng, Bắc GiangThêm vào đó Bệnh viện còn có chức năng bồi dƣỡng nghiệp vụ cho cán bộ y tế thuộc các tỉnh lân cận; đào tạo bác sỹ chuyên khoa cấp 1; là cơ sở thực hành chính của Trƣờng đại học Y-Dƣợc Thái Nguyên và Trƣờng cao đẳng Y tế Thái Nguyên; thực hiện các chƣơng trình y tế (nhiễm trùng hô hấp, suy dinh dƣỡng, chống mù lòa, tiêu chảy, sốt rét, bƣớu cổ); thực hiện chức năng kinh tế. Hàng ngày, BVĐKTWTN phát sinh một lƣợng lớn nƣớc thải chứa nhiều vi trùng gây bệnh, hàm lƣợng BOD, COD, Nts, Pts vƣợt * Tel: 0987343119 ; Email: tuatntn@tnu.edu.vn quá tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5945- 2005(B)). Hệ thống xử lý nƣớc thải của BVĐKTWTN đã đƣợc xây dựng từ lâu đến nay đã bị xuống cấp, công suất của trạm xử lý chƣa đáp ứng đƣợc lƣợng nƣớc thải phát sinh hàng ngày của bệnh viện, nƣớc thải sau xử lý chƣa đảm bảo tiêu chuẩn cho phép có tiềm năng gây ô nhiễm môi trƣờng. Do vậy việc nghiên cứu một cách toàn diện thực trạng xử lý nƣớc thải của BVĐKTWTN nhằm đánh giá những điểm mạnh và điểm yếu của HTXLNT bệnh viện, làm cơ sở để đƣa ra một giải pháp công nghệ thích hợp nhằm cải tiến nâng cao hiệu quả hoạt động của HTXLNT tại BVĐKTWTN là rất cần thiết. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài đƣợc thực hiện trên các đối tƣợng nghiên cứu là: Nƣớc thải BVĐKTWTN trƣớc và sau khi qua HTXLNT, hệ thống thu gom và xử lý nƣớc thải. Các phƣơng pháp đƣợc sử dụng trong nghiên cứu là: Phƣơng pháp thu thập, xử lý số liệu; phƣơng pháp khảo sát thực địa và một số phƣơng pháp phân tích thông dụng trong phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn hiện hành KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Thành phần nƣớc thải của Bệnh viện Đa khoa Trung ƣơng Thái Nguyên Nghiên cứu cho thấy, tổng lƣợng nƣớc thải phát sinh từ các khu chức năng phục vụ mục đích khám chữa trị bệnh, sinh hoạt, vệ sinh Nguyễn Thị Nhâm Tuất và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 49 - 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 trong bệnh viện là gần 400 m3/ngày đêm. Nƣớc thải BVĐKTWTN có thành phần đa dạng và phức tạp có chứa các hợp chất hữu cơ, chất tẩy rửa, chất rắn lơ lửng, vi trùng và vi khuẩn gây bệnh (salmonella, shigella, vibrio, streptococcus, pseudomonas, Coli- form), chất phóng xạ (phát sinh từ các khoa cận lâm sàng, chụp chiếu X-quang, quá trình chuẩn đoán và điều trị bệnh), các chất độc hại (Formaldehyt, Chloroform, Xylen, Phenol) phát sinh trong quá trình diệt khuẩn, bảo quản mẫu Kết quả phân tích nƣớc thải của BVĐKTWTN (bảng 1-cột 5) cho thấy nƣớc thải BVĐKTWTN có nhiều chỉ tiêu vƣợt tiêu chuẩn cho phép, cụ thể nhƣ BOD5 vƣợt 3,61 lần; COD vƣợt 2,39 lần; NH4-N vƣợt 11 lần; Nitơ tổng vƣợt 9,1 lần; Phốtpho vƣợt 3,56 lần; đặc biệt là Coliform vƣợt 1460 lần so với TCVN 5945-2005 (B) [3]. Hiện trạng xử lý nƣớc thải tại Bệnh viện Đa khoa Trung ƣơng Thái Nguyên Nƣớc thải từ các nguồn phát sinh trong BVĐKTWTN đƣợc thu gom và cho qua HTXLNT gồm các hạng mục công trình đƣợc thể hiện cụ thể nhƣ trong hình A. Đây là dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải đƣợc Bệnh viện xây dựng vào năm 1997 với công suất thiết kế là 288 m3/ngày đêm, đáp ứng cho quy mô 500 giƣờng bệnh, 500 lƣợt khám chữa bệnh, 700 nhân viên và ngƣời nhà bệnh nhân. Nhƣ vậy, so với quy mô hiện nay (810 giƣờng bệnh và 795 cán bộ công chức, 800-1000 bệnh nhân) thì HTXLNT này chƣa đáp ứng đƣợc lƣu lƣợng nƣớc thải phát sinh trong ngày (400 m 3/ngày đêm), đã vƣợt quá công suất thiết kế ban đầu gần 1,4 lần. Hơn nữa, kết quả phân tích nƣớc thải của bệnh viện còn cho thấy hàm lƣợng Nitơ và Phốt pho khá cao, nếu chỉ đơn thuần dùng bể Aeroten mà bệnh viện đang áp dụng để xử lý thì sẽ không đảm bảo đƣợc yêu cầu chất lƣợng nƣớc sau xử lý theo TCVN 5945- 2005(B). Đó là nguyên nhân dẫn đến hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc sau khi qua HTXLNT của bệnh viện chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu xử lý. Kết quả phân tích nƣớc thải sau khi qua HTXLNT (bảng 1-cột 6) cho thấy hầu hết các chỉ tiêu phân tích đều không đạt TCVN 5945- 2005(B). Nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý của HTXLNT rất thấp (bảng 2), trong đó thấp nhất là BOD5 (11,5%), cao nhất là Coliform (83,01%) nhƣng vẫn vƣợt 24,8 lần so với TCVN 5945-2005(B). Bảng 1. Kết quả phân tích nƣớc thải của BVĐKTWTN [3] TT Tên chỉ tiêu Phƣơng pháp Đơn vị Kết quả TCVN 5945- 2005(B) Trƣớc XL Sau XL (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1 PH SMEWW 5210 B - 7,4 7,4 6,5-8,5 2 BOD5 SMEWW 5220 D mg/l 108,7 96,2 30 3 COD SMEWW 2540 D mg/l 239 179,9 100 4 TSS SMEWW 2540 D mg/l 59,8 44,1 100 5 Mn SMEWW 3113 mg/l 0,298 0,162 0,1 6 Pb SMEWW 3113 mg/l 0,0113 <0,005 0,5 7 Hg SMEWW 3112 B mg/l <0,001 <0,001 0,01 8 Fe SMEWW 3111 B mg/l 0,763 0,62 5 9 NH4 –N SMEWW 4500-NH3 mg/l 109,759 82,82 10 10 Tổng N TCVN 6498:1999 mg/l 273,07 219,04 30 11 Tổng P SMEWW 4500 – P mg/l 21,351 5,086 6 12 Coliform SMEWW 9222 MPN/100ml 730000 124000 5000 Bảng 2. Hiệu suất xử lý một số chỉ tiêu cơ bản của HTXLNT tại BVĐKTWTN Nguyễn Thị Nhâm Tuất và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 49 - 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Hiệu suất xử lý, % Trƣớc xử lý Sau xử lý 1 BOD5 mg/l 108,7 96,2 11,5 2 COD mg/l 239 99,9 24,7 3 TSS mg/l 59,8 44,1 26,3 4 NH4 –N mg/l 109,75 82,82 25,5 5 Tổng N mg/l 273,07 219,04 54,3 6 Tổng P mg/l 21,351 5,086 76,58 7 Coliform MPN/100ml 730000 124000 83,01 Hình (A). Dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải tại BVĐKTWTN Hình (B). Sơ đồ công nghệ cải tạo hệ thống xử lý nƣớc thải BVĐKTWTN Đề xuất công nghệ cải tạo hệ thống xử lý nƣớc thải Bệnh viện Đa khoa Trung ƣơng Thái Nguyên Xuất phát từ thực trạng trên, bài báo nghiên cứu đề xuất công nghệ cải tạo HTXLNT cho BVĐKTWTN (hình B) nhằm cải tiến nâng cao hiệu quả hoạt động của HTXLNT cũ, góp phần bảo vệ môi trƣờng. Thuyết minh công nghệ cải tạo: Nước thải BVĐKTWTN trước hết được phân luồng như sau: - Nƣớc thải sinh hoạt (buồng bệnh, phòng, khoa) từ bồn cầu đƣợc xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại, sau đó cùng với dòng nƣớc tắm giặt, nhà bếp, vệ sinh sàn nhà đƣợc dẫn vào hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung (HTXLNTTT) của bệnh viện, cuối cùng đƣợc bơm vào hệ thống thoát nƣớc thải chung của thành phố. - Nƣớc thải từ các phòng xét nghiệm chứa các hóa chất độc hại một phần đƣợc xử lý sơ bộ bằng hóa chất thích hợp, sau đó đƣợc dẫn trực tiếp vào HTXLNTTT của bệnh viện. Những hóa chất dạng lỏng độc hại đến tế bào đƣợc chôn riêng trong bể bê tông cốt thép và cố định tại đó tạo điều kiện cho chúng phân hủy theo thời gian. - Nƣớc thải chứa chất phóng xạ (từ các khoa nhƣ u bƣớu, X-quang, y học hạt nhân) đƣợc tách riêng vào một bể yếm khí gồm 3 ngăn đƣợc ủ theo chu kỳ bán hủy là 3 tháng, nƣớc thải sau đó đƣợc dẫn vào HTXLNTTT của bệnh viện. Nguyễn Thị Nhâm Tuất và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 49 - 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý nước thải tập trung: Nƣớc thải sau khi đƣợc phân luồng và xử lý sơ bộ sẽ đƣợc gom vào bể điều hòa, tại đây nƣớc thải sẽ đƣợc ổn định về lƣu lƣợng và nồng độ các chất ô nhiễm để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý nito và phospho ở công trình sinh học phía sau, đồng thời để tránh lắng cặn trong bể, hạn chế quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ tạo mùi hôi cần bổ sung thêm máy khuấy trong đó. Nƣớc thải từ bể điều hòa đƣợc bơm lên bể phản ứng keo tụ tạo bông. Tại đây, hóa chất keo tụ đƣợc định lƣợng vào bể. Dƣới tác dụng của hóa chất keo tụ và động lực của dòng chảy trong bể phản ứng keo tụ tạo bông, các chất ô nhiễm có kích thƣớc nhỏ phân tán, tự lắng kém sẽ kết dính lại với nhau thành bông keo có kích thƣớc lớn, tỉ trọng cao, có thể dễ dàng đƣợc tách ra nhờ cơ chế lắng diễn ra trong bể lắng lamella. Nƣớc thải từ bể lắng lamella sẽ tự chảy vào bể anoxic sau đó vào bể aeroten và bể nano dạng ƣớt. Đây là công trình xử lý sinh học thiếu khí- hiếu khí hỗn hợp tốn ít diện tích, có khả năng xử lý tổng hợp các chất ô nhiễm (BOD, Nito, Phốt pho, NH4 + , NO3 -), đồng thời khử trùng nƣớc thải không cần dùng hóa chất. Oxy (không khí) đƣợc cấp vào bể aeroten bằng các máy thổi khí tạo bọt khí có kích thƣớc nhỏ hơn 10 µm. Lƣợng khí cấp vào bể nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nƣớc và carbonic, nitơ hữu cơ và amoni thành nitrat (NO3 - ); xáo trộn đều nƣớc thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý. Sau quá trình xử lý tại bể anoxic-bể aeroten- bể nano dạng ƣớt, nƣớc thải đạt TCVN 5945- 2005 (B) và có thể thải ra nguồn tiếp nhận. Lƣợng bùn dƣ từ bể nano dạng ƣớt và bùn từ bể lắng lamella đƣợc bơm vào bể chứa bùn và đƣợc lƣu trữ tạm thời tại bể này. Sau khoảng thời gian lƣu nhất định, bùn trong bể tách thành 2 phần: phần bùn đặc lắng xuống đáy đƣợc hút và xử lý định kỳ, phần nƣớc trong ở trên sẽ đƣợc đƣa về bể điều hòa để tiếp tục xử lý. KẾT LUẬN Hệ thống xử lý nƣớc thải của BVĐKTWTN đang vận hành trong tình trạng quá tải (vƣợt 1,4 lần so với công suất thiết kế), nhiều hạng mục công trình đã bị xuống cấp, chƣa đƣợc đầu tƣ mới các thiết bị xử lý, chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu xử lý về lƣu lƣợng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải. Hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm thấp: BOD5 (11,5%), COD (24,7%), TSS (26,3%) NH4-N (25,5%), tổng N (54,3%), tổng P (76,58%), Coliform (83,01%). Bài báo nghiên cứu đề xuất công nghệ cải tạo HTXLNT tại BV ĐKTWTN là sự kết hợp giữa phƣơng pháp hóa lý đông keo tụ và phƣơng pháp sinh học nhân tạo hỗn hợp anoxic-aeroten-bể nano dạng ƣớt có khả năng xử lý tổng hợp các chất ô nhiễm trong nƣớc nhƣ Nitơ, BOD, NH4 + , NO3 - .. đồng thời có thể khử trùng nƣớc thải không dùng hóa chất rất kinh tế mà không mất nhiều diện tích đất xây dựng. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bệnh viện Đa khoa Trung ƣơng Thái Nguyên (tháng 3 năm 2010), Báo cáo thực hiện kế hoạch chuyên môn 4 năm (2006- 2010). [2]. Bệnh viện Đa khoa Trung ƣơng Thái Nguyên, Báo cáo thuyết minh, thiết kế, quản lý và vận hành trạm làm sạch nước thải Bệnh viện Đa khoa Trung ương Thái Nguyên. [3].Tổng cục môi trƣờng (09/02/2010), Kết luận kiểm tra bảo vệ môi trường đối với Bệnh viện Đa khoa Trung ương Thái Nguyên, Hà Nội. [4]. C.P Leslie Grady. Jr; Glen T. Daigger; Henry C. Lim (1999). Biological Wastewater Treatment. Marcel Dekker. Inc. [5]. Mark Hammer. Mark J. Hammer. Jr. (1996). Water and wastewater technology. Prentice Hall International. Inc. [6]. Mogens Henze – Poul Harremoes. Jesla Cour Jansen – Erik Arvin (1995). Wastewater treatment Biological and Chemical Processes Nguyễn Thị Nhâm Tuất và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83(07): 49 - 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 SUMMARY THE PRESENT STATE OF HOSPITAL WASTEWATER TREATMENT AND THE TECHNOLOGY SOLUTION PROPOSAL FOR IMPROVING THE HOSPITAL WASTEWATER TREATMENT SYSTEM IN THE THAI NGUYEN CENTRAL GENERAL HOSPITAL Nguyen Thi Nham Tuat * , Ngo Van Gioi College of Sciences - Thai Nguyen University This study was done at the Thai Nguyen central general Hospital in 2011. Research results have shown that wastewater found germs, BOD, COD, NTS, PTS exceeded the permitted standard (TCVN 5945-2005 (B)). Wastewater treatment system was not yet invested and equiped the new wastewater treatment equipments, capacity of the treatment plant did not meet the requirements. This paper shows the present state of the Thai Nguyen central general hospital wastewater treatment and then technology solution proposal for improving wastewater treatment system and environmental protection Key words: Environment, technology, wastewater, hospital, Thai Nguyen * Tel: 0987343119 ; Email: tuatntn@tnu.edu.vn