Xử lý nước thải bệnh viện Bộ Công Thương

Xử lý nước thải bệnh viện Bộ Công Thương I. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI AAO&MBBR.    Công nghệ AAO&MBBR ra đời cách đây vài năm tại Châu Âu, phù hợp để xử lý các loại nước thải chứa nhiều chất hữu cơ ô nhiễm dễ phân hủy sinh học như: sản xuất bánh kẹo, nước thải thủy sản, nước thải mía đường, nước thải bệnh viện, nước thải khách sạn, nước thải đô thị, sản xuất tinh bột sắn….Ở nội dung bài viết này chúng tôi xin đề cập về hệ thống xử lý nước thải bệnh viện mà chúng tôi đã xử lý thành công. Giá thành hệ thống chỉ rẻ bằng 1/3 so với nhập từ Nhật về, thiết bị hoàn toàn không thua kém do chúng tôi sử dụng hàng G7. II. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN ĐIỀU DƯỠNG VÀ PHỤC HỒI CHỨC NĂNG BỘ CÔNG THƯƠNG. 2.1. về khách hàngBệnh Viện Điều Dưỡng và Phục Hồi Chức Năng bộ công thương là cơ sở y tế  của bộ Công Thương với nhiệm vụ chú trọng công tác phòng bệnh, thực hiện tốt nội dung chăm sóc sức khỏe cho cán bộ công nhân viên toàn ngành. Hàng năm bệnh viện trực thuộc Bộ Công Thương khám chữa bệnh cho CBNV các đơn vị thuộc ngành như: Nhà máy thuốc lá Sài Gòn, Bia Sài Gòn, Đường Biên Hòa, Cáp điện Cadivi,…. Từ đó cho thấy toàn ngành Công Thương có gần 2.000 người mắc bệnh nghề nghiệp, trong đó chủ yếu là bệnh bụi phổi Silíc, bệnh điếc nghề nghiệp và các bệnh khác cần được chữa trị. Do đó, nước thải phát sinh từ việc khám và chữa bệnh khoảng gần 500 m3 cần phải xử lý. 2.2. Thành phần tính chất nước thải bệnh viện-    Nước thải phát sinh từ rất nhiều khâu khác nhau trong quá trình hoạt động của bệnh viện như: máu, dịch cơ thể, giặt quần áo bệnh nhân, khăn lau, chăn mền cho các giường bệnh, súc rửa các vật dụng y khoa, xét nghiệm, giải phẩu, sản nhi, vệ sinh, lau chùi làm sạch các phòng bệnh,…-     Đây là loại nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ và các vi trùng gây bệnh.-     Nồng độ BOD5, COD trong nước thải không cao, rất thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Bảng 2.1:Thông số đặc trưng nước thải bệnh viện đầu vào và sau xử lý STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ THÔNG SỐ QCVN 28:2010 cột A 1 pH - 4 – 10 6,5 – 8,5 2 COD Mg/l 512 50 3 BOD5 Mg/l 362 30 4 SS Mg/l 150 50 5 NO3- Mg/l 51 30 6 Phosphate Mg/l 14 6 7 Clo dư Mg/l 2 - 8 Coliform MPN/100ml 106 3.000 2.3. Phương pháp xử lý nước thải bệnh viện *    CÔNG NGHỆ AAO&MBBR MODULE HỢP KHỐI:Công nghệ AAO&MBBR do chúng tôi chế tạo là dạng module bồn bể hợp khối, lắp đặt tại bệnh viện có 5 modul. Các module hoạt động độc lập, có kích thước: đường kính 2,05m, chiều dài của modul là 11,7m, độ dày của thành bồn là 6mm. Chất liệu chế tạo bồn là sợi thủy tinh composite có độ bền trên 50 năm, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu sang Nhật Bản. Thiết bị gồm có: máy thổi khí công suất 2,5kw và bơm chìm công suất 1,5kw. Công nghệ này tiết kiệm điện năng, diện tích xây dựng lên đến 50% so với công nghệ truyền thống. Module có các ngăn: xử lý hiếu khí với giá thể lưu động( Aerobic&MBBR),yếm khí ( Anaerobic Process), thiếu khí (Anoxic) và ngăn khử trùng. 2.3.1.    Ngăn xử lý kị khí:Nước thải bệnh viện tuy các chỉ danh COD, BOD không lớn lắm song trong nước thải bệnh viện có các thành phần chất ô nhiễm như: máu, mủ, nước rửa phim, thuốc kháng sinh…khó phân hủy hiếu khí nên chúng tôi đề xuất phương án kỵ khí nhằm xử lý triệt để các chất ô nhiễm trong nước thải bệnh viện. Chất hữu cơ trong nước thải sau khi xử lý kỵ khí thì sẽ chuyển hóa thành chất khí như: CO, CH4, NH3, H2S…Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên ngăn kị khí, tại đây quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau :     Chất hữucơ  + VSV ——–>  CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 03 giai đoạn :-    Giai đoạn 1 (Thủy phân): cắt mạch các hợp chất cao phân tử thành các chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit, amono axit hoặc các muối pivurat khác.-    Giai đoạn 2 (Acid hóa): chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông trường như axit axetic hoặc glixerin, axetat,…•    CH3CH2COOH + 2H2O → CH3COOH + CO2 + 3H2          Axit prifionic                           axit axetic•    CH3CH2 CH2COOH + 2H2O → 2CH3COOH + 2H2           Axit butiric                                   axit axetic-    Giai đoạn 3 (Acetate hóa): giai đoạn này chủ yếu dùng vi khuẩn lên men mêtan như Methanosarcina và Methanothrix, để chuyển hóa axit axetic và hyđro thành CH4 và CO2.•    CH3COOH  → CO2  + CH4•    CH3COO- + H2O  → CH4 + HCO3-•    HCO3- + 4H2 → CH4 + OH- + 2H2O Tại ngăn kị khí, chúng tôi xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn, là công nghệ Hà Lan đã được kiểm chứng qua rất nhiều công trình trình thế giới. Các vách hướng dòng xáo trộn dòng nước thải với bùn hoạt tính thúc đẩy quá trình phân hủy chất hủy cơ nhanh hơn. Nước sau đó tự chảy tràn qua ngăn hiếu khí 2.3.2.    Ngăn xử lý hiếu khí:  Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,… Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa.Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất, mật độ vi sinh vật và mức độ ổn định lưu lượng của nước thải ở trạm xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng… Tải trọng chất hữu cơ của bể sinh học hiếu khí thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m3.ngày đêm. Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải ở bể sinh học hiếu khí cần được luôn luôn duy trì ở giá trị lớn hơn 2,5 mg/l. Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể sinh học hiếu khí phụ thuộc vào:-    Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật: tỷ lệ F/M;-    Nhiệt độ;-    Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật (bùn hoạt tính);-    Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất;-    Lượng các chất cấu tạo tế bào;-    Hàm lượng oxy hòa tan.    Về nguyên tắc phương pháp này gồm 3 giai đoạn như sau:•    Chuyển các chất ô nhiễm từ  pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;•    Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào;•    Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí:•    Giai đoạn I – Oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào •    Giai đoạn II (Quá trình đồng hóa) – Tổng hợp để xây dựng tế bào •    Giai đoạn III (Quá trình dị hóa) – Hô hấp nội bào •    Ưu điểm của công nghệ MBBR:-    Tất cả mọi thiết kế đều nhằm mục đích là hiệu quả xử lý, tiết kiệm năng lượng. Với công nghệ sinh học xử lý nước thải, chúng ta cần mật độ vi sinh vật cao nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình oxy hóa sinh hóa. Nói nôm na là càng nhiều vi sinh oxi hóa chất hữu cơ có trong nước thì quá trình xử lý sẽ nhanh hơn. Vấn đề ở đây là làm sao cho bề mặt tiếp xúc giữa nước thải, oxi và vi sinh vật càng cao càng tốt.-    Giá thể lưu động MBBR(Moving Bed Biological Reactor) được ứng dụng rộng rãi trên thế giới vài năm trở lại đây. Giá thể MBBR dạng hình cầu có kích thước Ø25cm, có tỷ trọng nhẹ hơn nước, sẽ cân bằng với tỷ trọng nước khi vi sinh bám dính nhằm cho vật liệu ở dạng lơ lững. Trong quá trình sục khí giá thể vi sinh sẽ di chuyển khắp nơi trong bể MMBR. Các giá thể này cho phép tăng mật độ vi sinh lên đến 9000-14000 g/m3. Với mật độ này các quá trình Oxy hóa để khử BOD, COD và NH4 diễn ra nhanh hơn gần 10 lần so với phương pháp truyền thống. (Ở phương pháp bùn hoạt tính Aeroten thông thường nồng độ vi sinh chỉ đạt 1.000-1.500 g/m3, ở các thiết bị với đệm vi sinh bám dính cố định chỉ đạt 2.500-3.000 g/m3). Do đó, thời gian lưu nước thải của bể MBBR chỉ cần 3-4h, trong khi bể Aeroten là 6-12h, nhờ đó tiết kiệm được  công suất máy thổi khí, ½ diện tích xây dựng so với bể sinh học hiếu khí Aerotank. Điều quan trọng hơn nữa của phương pháp MBBR là chúng ta không cần phải tuần hoàn bùn hiếu khí lại như phương pháp Aeroten. Nhược điểm của việc tuần hoàn bùn là làm suy yếu vi sinh hiếu khí vì vi sinh phải nằm ở bể lắng (không có dưỡng khí là oxi hòa tan) khi bơm bùn hoàn lưu về bể aeroten làm cho vi sinh bị “shock”.Nước sau đó tự chảy tràn qua ngăn thiếu khí 2.3.3.    Ngăn thiếu khí (Anoxic): Là nơi lưu trú của các chủng vi sinh khử N, P, nên quá trình nitrat hoá và quá trình photphoril hóa xảy ra liên tục ở đây.-     Quá trình nitrat hóa:•    Hai loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosomonas và Nitrobacter. Khi môi trường thiếu ôxy, các loại vi khuẩn khử nitrat Denitrificans sẽ tách ôxy của nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-) để ôxy hóa chất hữu cơ. Nitơ phân tử N2¬ tạo thành trong quá trình này sẽ thoát khỏi nước.•    Quá trình chuyển hóa NO3-→ NO2-→ NO → N2O →N2 với việc sử dụng mêtanol được thể hiện ở phương trình sau: NH4+          Oxidation          NO2-  + NO3- + H+ + H2ONO2-,NO3-        Redution              N2   => escape to air-    Quá trình photphoril hóa:•    Vi khuẩn tham gia vào quá trình photphoril hóa là Acinetobacter sp. Khả năng lấy photpho của vi khuẩn này sẽ tăng lên rất nhiều khi cho nó luân chuyển các điều kiện hiếu khí và kỵ khí.•    Quá trình photphoril hóa được thể hiện như phương trình sau:                PO4-3            Microorganism                (PO4-3)salt   =>sludgeĐể nitrat hóa,  photphoril hóa thuận lợi, tại ngăn Anoxic bố trí máy khuấn trộn chìm với tốc độ khuấy trộn phù hợp. Nước thải từ ngăn này tự chảy tràn qua ngăn khử trùng. 2.3.4.    Ngăn khử trùng:Khử trùng là biện pháp bắt buộc theo quy định của nhà nước, nhằm loại bỏ tất cả các loại vi khuẩn, vi rút có trong nước thải sau quá trình xử lý, để đảm bảo điều kiện vệ sinh và tránh các dịch bệnh mà các vi khuẩn đó gây ra.Ngoài việc diệt các loại vi khuẩn gây bệnh, quá trình này còn tạo điều kiện để oxy hóa các chất hữu cơ và đẩy nhanh các quá trình làm sạch nước thải. Hóa chất dùng trong quá trình này là clo.-    Khử trùng: Khi đưa Cl vào nước, Cl sẽ bị thủy phân theo phản ứng sau:    Cl2 + H2O ↔ HCl + HOCl•    Axit hypocloric HOCl rất yếu, không bền và dễ phân hủy ngay thành HCl và ôxy nguyên tử, hoặc có thể phân ly thành H+ và OCl-    HOCl ↔ HCl + O    HOCl ↔ H+ + OCl-Tất cả các chất HOCl, OCl- và O là các chất oxy hóa mạnh, các chất này oxy hóa nguyên sinh chất và khử hoạt tính của men, làm tế bào bị tiêu diệt. 2.3.5 Hiệu quả xử lý Nước thải bệnh viện Điều Dưỡng & Phục Hồi Chức Năng Bộ Công Thương sau xử lý đạt quy chuẩn QCVN 28:2010 cột A được phép xả ra môi trường.