Thiết kế hệ thống xử lí nước thải bệnh viện Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An

BÀI NGHIÊN CỨU KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài : Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An . Chuyên ngành : Công nghệ sinh hoc và Môi trường Sinh viên thực hiện : Hoàng Văn Đạt Lớp:08MT2 Giáo viên hướng dẫn : Phạm Tài Minh 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay môi trường ở Việt Nam nhiều nơi đang bị ô nhiễm cục bộ do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan. Việc xử lí nước thải nói chung cũng như việc xử lí nước thải bệnh viện nói riêng có ý nghĩa trong sự nghiệp bảo vệ môi trường nhằm làm giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường và đời sống con người. Tuy nhiên hiện nay các cơ sở sản xuất, dịch vụ, bệnh viện vẫn chưa có hệ thống xử lý chung, nhiều khu vực đã xả thẳng ra môi trường, nước thải bị ô nhiễm làm cho môi trường ngày càng kém đi. Nước thải bệnh viện là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được xử lí một cách triệt để, do thành phần và tính chất của nó. Trong khi đó các cơ sở y tế ngày càng gia tăng kéo theo lượng nước thải tăng lên. Vì vậy gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường địa phương và là nguồn gây bệnh tiềm tàng đối với đời sống con người. Bệnh viện Quân y 4 được xây đi vào hoạt động từ ngày 07/10/1956 đến nay. Hiện bệnh viện có 200 giường bệnh. Mỗi ngày bệnh viện tiếp nhận hơn 300 bệnh nhân với tổng lượng nước thải phát sinh trong một ngày đêm khoảng 200 m3, mặc dù đã được xây dựng hệ thống xử lí nhưng trong quá trình vận hành chưa đạt được hiệu quả vì vậy nước thải thải ra môi trường chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Là sinh viên học ngành công nghệ môi trường tôi rất quan tâm đến chất lượng môi trường ở địa phương đặc biệt là nước thải của bệnh viện Quân Y 4 vì vậy chúng tôi mạnh dạn chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lí nước thải bệnh viện Quân Y 4,Thành phố Vinh,Nghệ An” nhằm tính toán và thiết kế mới các công trình xử lí nước thải của bệnh viện. 2. Mục tiêu nghiên cứu Tính toán và thiết kế các công trình xử lí nước thải tại bệnh viện .Nước thải sau khi xử lí đạt tiêu chuẩn môi trường. 3. Đối tượng ,phạm vi , thời gian nghiên cứu - Nước thải bệnh viện - Phạm vi nghiên cứu: bệnh viện Quân Y 4 Thành phố Vinh, Nghệ An. - Thời gian nghiên cứu: 2 tháng (tháng 3 đến tháng 5 năm 2011). 4.Nội dung nghiên cứu Chương 1: Tổng quan về bệnh viện Quân Y 4,Thành phố Vinh, Nghệ An. 1.1 Khái quát về bệnh viện Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An. 1.1.1 Vị trí địa lí : Bệnh viện Quân Y 4 có vị trí thuộc địa phận xã Hưng Lộc thành phố Vinh Nghệ An. Diện tích của Bệnh viện Quân Y 4 là 58000m2 - Phía Bắc giáp với Bưu điện Hưng Lộc - Phía Nam giáp với trường THCS Hưng Lộc - Phía Đông giáp với UBNN Hưng Lộc - Phía Tây giáp với khu dân cư 13- Hưng Lộc 1.1.2 Cơ cấu tổ chức của bệnh viện Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An. Ban giám đốc: 1 giám đốc, 2 phó giám đốc. Tổng số cán bộ công nhân viên của bệnh viện là 355 người, với 6 phòng chức năng và 20 khoa. + Các phòng chức năng: - Phòng Kế hoạch tổng hợp - Phòng Hậu cần - Phòng Tài chính - Phòng Chính trị - Phòng Hành chính - Phòng Điều dưỡng 1.1.3 Quy mô hoạt động của bệnh viện Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An. Bệnh viện Quân Y 4 là Bệnh viện đa khoa hạng II, với quy mô 200 giường bệnh. Chức năng của bệnh viện là khám chữa cho các thương bệnh binh và dân cư lân cận . + Các phòng, khoa chức năng: gồm 6 phòng, 20 khoa chức năng : - Các phòng: Phòng Kế hoạch tổng hợp, Phòng Hậu cần, Phòng Tài chính, Phòng Chính trị, Phòng Hành chính, Phòng Điều dưỡng. - Các khoa: 7 khoa nội, 7 khoa ngoại, 6 khoa cận lâm sàn. + Số lượng cán bộ nhân viên: 355 người, trong đó có 232 nữ và 123 nam. + Hoạt động vào năm: Bệnh viện Quân Y 4 chính thức đi vào hoạt động từ ngày 07/10/1956. 1.1.4 Nhu cầu sử dụng nước của bệnh viện Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An. 1.1.4.1 Nguồn cung cấp nước: Nguồn nước sử dụng của bệnh viện được lấy từ hệ thống cấp nước của thành phố. Nước cấp được dẫn về bể chứa và được bơm lên đài nước đặt trong khuôn viên của bệnh viện, sau đó nước được phân phối về toàn bộ các khu vực dùng nước ở các phòng khoa. 1.1.4.2 Nhu cầu sử dụng nước Nước sử dụng trong bệnh viện với các mục đích như: nước sinh hoạt( dùng cho bệnh nhân và người nhà bệnh nhân, cán bộ công nhân viên của bệnh viện, cang tin trong bệnh viện) và nước sử dụng cho mục đích chữa cháy. Trong đó : + Nước sinh hoạt: theo số liệu thống kê, lượng nước sử dụng tối đa của bệnh viện là 169,76m3/ngày đêm. Khu A sử dụng hết 167,76m3/ngày đêm, xưởng dược 2m3/ngày đêm. Còn lại là nước sử dụng cho mục đích súc rửa dụng cụ y tế, nước phục vụ cho nhà ăn và các nhu cầu khác (Nguồn : Hóa đơn tiền nước tháng gần nhất của bệnh viện ). 1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN Nước thải bệnh viện là loại nước thải vốn được liệt vào danh mục chất thải đặc biệt nguy hại, thành phần của nước thải bao gồm: các chất dinh dưỡng của ni-tơ (N), phốt-pho(P); các chất rắn lơ lửng và các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh. Nước thải này tác động rất lớn đến môi trường và đời sống con người. Nguồn: ( 1.2.1 Nguồn phát sinh: Nước thải bệnh viện chủ yếu phát sinh từ các nguồn sau: Nước thải sinh hoạt của bệnh nhân, người nhà bệnh nhân và nhân viên bệnh viên và lượng nước mưa chảy tràn. 1.2.1.1 Nước thải sinh hoạt và nước thải điều trị : Lượng nước thải này là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Hàng ngày bệnh viện thải ra một lượng nước thải tương đối lớn, mức ô nhiễm cao và chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh. Nguồn nước thải gây ô nhiễm môi trường của bệnh viện được phát sinh ra từ các nguồn sau : - Nước thải sinh hoạt của bệnh nhân và thân nhân . - Nước thải sinh hoạt của khu hành chính, nghiệp vụ . - Nước giặt chăn màn, khử trùng, rửa chai, súc rửa các dụng cụ y tế... 1.2.1.2 Nước mưa chảy tràn : Lượng nước này sinh ra do lượng nước mưa rơi trên mặt bằng của khuôn viên bệnh viện và chảy qua khu vực ô nhiễm. Nước mưa có khả năng nhiễm bẩn khi chảy qua một số nơi như thùng rác đặt ngoài đường, bãi rác và hố rác của bệnh viện…Thành phần nước mưa trong trường hợp này có khả năng nhiễm các chất gây bệnh và máng dầu. Tuy nhiên nếu bệnh viện quan tâm đến vấn đề này và quy hoạch các vị trí đặt trang thiết bị thu gom một cách hợp lí, không để nước mưa tạt vào thì khi đó nước mưa vẫn được xem là nước thải quy ước sạch, cho phép xả thẳng vào nguồn nhận mà không cần xử lí . 1.2.2 Thành phần, tính chất của nước thải bệnh viện. Trong nước thải bệnh viện có hàm lượng chất hữu cơ và các các chất ô nhiễm khác rất cao. Đặc biệt lượng vi khuẩn có khả năng gây bệnh truyền nhiễm rất lớn, đáng quan tâm là nước thải từ các phòng mổ, phòng xét nghiệm và các khoa truyền nhiễm. Nếu nước thải được thải trực tiếp ra ngoài sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh bệnh viện, khu dân cư lân cận gây nên các bệnh tật, dịch bệnh cho con người, làm mất cân bằng sinh thái. Thành phần chính của nước thải gồm: - Các chất hữu cơ: các chất hữu cơ trong nước thải bệnh viện đa phần là những chất dễ phân hủy và khó phân hủy sinh học. Sự có mặt của chất hữu cơ là nguyên nhân chính làm giảm lượng oxi hòa tan trong nước ảnh hưởng đến đời sống động thực vật thủy sinh. - Các chất dinh dưỡng của N, P: là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng cho nguồn tiếp nhận dòng thải ảnh hưởng đến sinh vật sống trong môi trường thủy sinh. - Các chất lơ lửng: gây ra độ đục của nước, đồng thời trong quá trình vận chuyển sự lắng đọng của chúng sẽ tạo ra cặn làm tắc nghẽn đường ống, cống rãnh. - Các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh: nước thải bệnh viện là nguồn điển hình chứa lượng lớn các vi sinh vật có khả năng gây ra những căn bệnh rất nguy hiểm. Chúng là nguyên nhân chính của các dịch bệnh truyền nhiễm như: thương hàn, tả, lỵ… ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Nguồn: ( 2011) Bảng1.2 Đặc trưng nước thải tại các bệnh viện STT  Chất ô nhiễm đặc trưng  Hàm lượng (mg/l)   1  pH  6 – 8   2  SS (mg/l)  100 – 200   3  BOD (mg/l)  150 – 250   4  COD (mg/l)  250 – 350   5  Tổng Coliform (MPN/100ml)  105 – 107   Nguồn : Trung tâm khoa học kĩ thuật và công nghệ quân sự, hội nghị về khoa học môi trường lần I tại Hà Nội 2004 . Nhận xét: Do đặc trưng nước thải bệnh viện như trên ta thấy nước thải bệnh viện thông thường có độ nhiễm bẩn tương tự như nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên hàm lượng vi sinh gây bệnh khá cao. Do vậy, giai đoạn khử trùng nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận là rất quan trọng. Tỷ số BOD/COD > 0.5; nên nước thải bệnh viện dễ bị phân hủy bằng vi sinh vật. Do đó, trong công nghệ xử lý nước thải bệnh viện, người ta thường sử dụng phương pháp sinh học, vì đây là phương pháp xử lý mang lại hiệu quả cao, vận hành hệ thống xử lý đơn giản, chi phí đầu tư xây dựng và vận hành thấp. 1.2.3 Tác động của nước thải bệnh viện đến môi trường và sức khỏe con người. Nước thải của các bệnh viện trực tiếp thải ra môi trường gây ô nhiễm cho nước bề mặt, nước ngầm. Thậm chí có nơi nước thải không có tuyến cống thoát hoặc cống thoát quá cũ nát. Nước thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm lo ngại sâu sắc với các nhà quản lý môi trường và xã hội vì nó có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng và nguy hiểm đến sức khỏe con người dân ngày một bị đe dọa bởi nạn ô nhiễm môi trường. Các nhà y học thế giới cho rằng 80% các loại bệnh tật của con người đều liên quan đến nước và vệ sinh môi trường. Trong vòng 30 năm qua, có khoảng 40 bệnh tật mới đã phát sinh và đều có nguồn gốc từ ô nhiễm môi trường, trong đó có những bệnh rất nguy hiểm như SARS và H5N1 vì đây là các loại virus nguy hiểm lây truyền chủ yếu qua đường hô hấp. Nổi bật trong số các bệnh tật do ô nhiễm môi trường là nhóm bệnh truyền nhiễm, bao gồm nhiễm trùng đường hô hấp cấp tính, viêm phổi, phổi bị tắc nghẽn mãn tính, viêm họng, viêm phế quản, viêm amidan, cúm, tiêu chảy, hen suyễn, viêm tai giữa, điếc, các bệnh về mắt, tiêu chảy, hội chứng lỵ, bại não, sốt xuất huyết. Kế đó là các bệnh quai bị, viêm gan do virus, viêm da và các bệnh ngoài da, uốn ván, lưu thai sản…Người dân sống ở gần các bệnh viện, nhà máy, khu công nghiệp tập trung dễ bị trực tiếp ảnh hưởng bởi ô nhiễm công nghiệp, mắc các bệnh như nhiễm độc các loại hóa chất, các triệu chứng xấu về tim mạch và ung thư da, ung thư nội tạng. Ngoài ra, bệnh giun sán do dùng thực phẩm không sạch hoặc bị ô nhiễm cũng phổ biến: khoảng 80% dân số nước ta mắc phải bệnh này. Nguồn: Nguyễn Thị Hoàng, Hồ sơ thiết kế, hệ thống xử lí nước thải bệnh viện Đa khoa Tân Hiệp 140 m3/ ngày.đêm, 2007. Hiện nay tình hình ô nhiễm nước thải bệnh viện ở nước ta đã đến mức báo động. Nhiều bệnh viện tại Tp.HCM và các khu vực khác trong cả nước vẫn chưa có hệ thống xử lý nước thải bệnh viện hoặc có nhưng không xử lý tốt. Đây chính là một nguy cơ lớn cho sức khỏe cộng đồng. Tại Tp.HCM, số bệnh viện lớn tập trung hầu hết tại các quận 1, 3, 5, 10 và Tân Bình, chiếm hơn 60% tổng số bệnh viện và trung tâm y tế (TTYT) và khoảng 73% tổng số giường bệnh trên địa bàn TP. Từ tháng 8/2005 đến nay, Sở Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM đã tiến hành một đợt tổng kiểm tra về HTXLNT tại các bệnh viện và các TTYT trên toàn TP. Kết quả cho thấy mỗi ngày có 17276 m3 nước thải được thải ra từ 109 bệnh viện và TTYT. Nguồn nước thải chủ yếu từ các khâu giải phẫu, xét nghiệm, khám chữa bệnh, giặt giũ, vệ sinh của nhân viên y tế, bệnh nhân, thân nhân. Kết quả phân tích nước thải cho thấy loại nước thải này ô nhiễm nặng về mặt hữu cơ và vi sinh, với hàm lượng BOD5 khoảng 350 ÷ 400 mg/l, chất rắn lơ lửng 250÷ 300 mg/l, đặc biệt hàm lượng vi sinh cao gấp 100 ÷ 1000 tiêu chuẩn cho phép. Đáng chú ý nhất là trong số 17267 m3 nước thải hằng ngày thì chỉ có 12925 m3 (chiếm 75%) đã được xử lý, tuy nhiên chỉ có 3120 m3 (chiếm 18%) nước thải được xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường. Trong số 51 bệnh viện công trên địa bàn TP chỉ có 30 bệnh viện có HTXLNT, trong đó chỉ có 10/30 HTXLNT đạt tiêu chuẩn. Trong số 21 bệnh viện còn lại, có những bệnh viện mỗi ngày tiếp nhận cả ngàn bệnh nhân nhưng vẫn không có HTXLNT như bệnh viện Chợ Rẫy, bệnh viện Răng Hàm Mặt, Viện Pasteur. Còn nhiều bệnh viện lớn thuộc các bộ ngành khác. Theo Phó Cục trưởng Cục bảo vệ môi trường, ông Phùng Văn Vui, Kế hoạch hành động xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 22/04/2004 (gọi tắt là QĐ 64) chỉ rõ đến năm 2007 cần xử lý triệt để 439 cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, trong đó có 84 bệnh viện. Nước thải của các bệnh viện này trực tiếp thải ra môi trường gây ô nhiễm cho nước bề mặt, nước ngầm. Thậm chí có nơi nước thải không có tuyến cống thoát hoặc cống thoát quá cũ nát. Nước thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm lo ngại sâu sắc với các nhà quản lý môi trường và xã hội vì nó có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng và nguy hiểm đến sức khỏe con người. Các thành phần chính gây ô nhiễm do nước thải bệnh viện gây ra là các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, chất rắn lơ lửng, các vi trùng, virus gây bệnh. Nước thải loại này phát sinh từ nhiều khâu trong bệnh viện: giặt quần áo bệnh nhân, khăn lau, chăn, drap cho các giường bệnh, súc rửa các vật dụng y khoa, xét nghiệm, giải phẫu, sản, nhi, vệ sinh lau chùi làm sạch các phòng bệnh và phòng làm việc. Theo khảo sát tất cả các loại nước thải này nếu không được xử lý thì mỗi ml nước thải sẽ truyền 11 tỷ vi khuẩn gây bệnh ra ngoài. Nguồn:Nguyễn Thị Hoàng, Luận văn tốt nghiệp, Thiết kế hệ thống xử lí nước thải bệnh viện Đa khoa Tân Hiệp 140 m3/ ngày.đêm, 2007. - Đối với sức khỏe: Việc tiếp xúc với các chất thải y tế có thể gây nên bệnh tật hoặc tổn thương cho cơ thể do các vật sắc nhọn (như kim tiêm). Các vật sắc nhọn này không chỉ gây nên những vết cắt, đâm mà còn gây nhiễm trùng các vết thương nếu vật sắc nhọn đó bị nhiễm tác nhân gây bệnh. Như vậy những vật sắc nhọn ở đây được coi là loại chất thải rất nguy hiểm bởi nó gây tổn thưởng kép (vừa gây tổn thường, vừa gây bệnh truyền nhiễm như viêm gan B, HIV...). Hơn nữa, trong chất thải y tế lại chứa đựng các tác nhân gây bệnh truyền nhiễm như tụ cầu, HIV, viêm gan B. Các tác nhân này có thể thâm nhập vào cơ thể qua các vết trầy xước, vết đâm xuyên, qua niêm mạc, qua đường hô hấp (do hít phải), qua đường tiêu hóa (do nuốt hoặc ăn phải). Nước thải bệnh viện còn là nơi "cung cấp" các vi khuẩn gây bệnh, nhất là nước thải từ những bệnh viện chuyên về các bệnh truyền nhiễm cũng như trong các khoa lây nhiễm của các bệnh viện. Những nguồn nước thải này là một trong những nhân tố cơ bản có khả năng làm lây lan các bệnh truyền nhiễm thông  qua đường tiêu hóa. Đặc biệt nguy hiểm khi nước thải bị nhiễm các vi khuẩn gây bệnh có thể dẫn đến dịch bệnh cho người và động vật qua nguồn nước khi sử dụng nguồn nước này vào mục đích tưới tiêu, ăn uống... Những cá nhân phải thường xuyên tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với chất thải y tế nguy hại đó là: bác sĩ, y tá, hộ lý; bệnh nhân điều trị nội trú hoặc ngoại trú; khách tới thăm hoặc người nhà bệnh nhân; những người trực tiếp làm công việc xử lý rác thải tại các bãi đổ rác thải hay các lò đốt rác. Những người thu gom, bới rác là những người đầu tiên chịu ảnh hưởng bởi các tác động có hại của chất thải y tế nếu như chất thải y tế không được quản lý đúng cách.   Như vậy, nếu việc thu gom, phân loại và xử lý các chất thải y tế không đảm bảo đó sẽ gây ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng và nhất là của những người trực tiếp tiếp xúc với chất thải. Nguồn: ( 2011). - Đối với môi trường: Khi chất thải y tế không được xử lý đúng cách (chôn lấp, thiêu đốt không đúng qui định, tiêu chuẩn) thì sẽ dẫn đến ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí và sự ô nhiễm này sẽ ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người, hệ sinh thái. Như vậy, để tránh được sự nguy hại của chất thải y tế đối với sức khỏe và môi trường, và bảo vệ những người thường xuyên tiếp xúc với chất thải y tế thì ngành y tế phải quan tâm đầu tư hơn nữa cho công tác xử lý chất thải y tế. Người đứng đầu các cơ sở y tế cần lập kế hoạch quản lý chất thải y tế và xây dựng đề án đầu tư, nâng cấp cơ sở hạ tầng cho quản lý chất thải y tế của đơn vị, mua và cung cấp đủ các phương tiện chuyên dụng, phối hợp với các cơ quan môi trường, các cơ sở xử lý chất thải địa phương để xử lý tiêu hủy chất thải y tế đúng qui định. Các nhân viên y tế cần thực hiện tốt việc thu gom, phân loại chất thải ngay tại nơi phát sinh chất thải và lưu giữ đúng quy định. Người bệnh khi đến khám chữa bệnh tại các cơ sở y tế cần có ý thức giữ gìn vệ sinh chung như không vứt rác, khạc nhổ bừa bãi... Nước thải Bệnh viện là nguồn ô nhiễm động, phát triển dây truyền, gồm nhiều thành phần sống, các chất, hợp chất vô cơ, hữu cơ… Các thành phần, các chất đó liên tục tương tác với nhau nảy sinh thêm các thành phần mới, chất mới với những nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và nguy hiểm đến đời sống con người. Vì vậy, cần phải có các giải pháp công nghệ để xử lý an toàn và triệt để, có hiệu quả nước thải bệnh viện, bảo đảm các tiêu chuẩn cho phép khi thải ra môi trường.  Nguồn: ( 2011). 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN : Nước thải bệnh viện là loại nước thải có hàm lượng chất nguy hại rất lớn. Hiện nay người ta thường áp dụng một số phương pháp xử lí như: phương pháp cơ học, phương pháp hóa lí, phương pháp sinh học. 1.3.1 Theo phương pháp cơ học ( Nguồn: PGS.PTS. Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội, 1996.) Xử lí theo phương pháp cơ học nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất không tan ra khỏi nước thải ( vô cơ và hữu cơ). Đây được coi như bước đệm nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lí tiếp theo. 1.3.1.1 Song chắn rác: Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lí nước thải hoặc tại các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm xử lí sơ bộ để chuẩn bị điều kiện cho việc xử lí nước thải sau đó. Song chắn rác được làm bằng sắt tròn hoặc vuông (sắt tròn có ø = 8÷10 mm), thanh nọ cách thanh kia một khoảng bằng 60 ÷ 100 mm để chắn vật thô và 10 ÷ 25 mm để chắn vật nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dòng chảy một góc 60 ÷ 750. 1.3.1.2 Lưới lọc: Loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn. 1.3.1.3 Bể tách dầu: Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ. Nước sau khi xử lí hết dầu mỡ mới được phép cho chảy vào thủy vực. Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lí sinh học sẽ làm bít lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong bể aeroten. 1.3.1.4 Bể điều hòa : Bể điều hòa dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lí ổn định, khắc phục những sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lí sinh học. Bể điều hòa có thể phân loại như sau: - Bể điều hòa lưu lượng - Bể điều hòa nồng độ - Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ 1.3.1.5 Bể lắng : Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải dựa vào sự chênh lệch giữa trọng lượng các hạt cặn có trong nước thải. Để tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào các chất đông tụ sinh học Trong bể lắng người ta thường phân ra làm 4 vùng : - Vùng phân phối nước - Vùng lắng các hạt cặn - Vùng chứa cặn - Vùng thu nước ra Tùy theo từng công nghệ xử lí mà người ta phân biệt bể lắng đợt I và lằng đợt II. Bể lắng đợt I được đặt trước công trình xử lí sinh học. Bể lắng II được đặt sau công trình xử lí sinh học. Bể lăng được chia làm 3 loại : bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lăng li tâm . Ngoài ra còn có bể lắng trong đó quá trình lắng được lọc qua tầng cặn lơ lửng gọi là bể lắng trong có tầng cặn lơ lửng. 1.3.1.6 Bể lọc : Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ...bể lọc thường làm việc với hai chế độ là lọc và rửa lọc. Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lí thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần quý hiếm có trong nước thải. Bể lọc được phân loại như sau : - Lọc qua vách lọc - Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt - Thiết bị lọc chậm - Thiết bị lọc nhanh Ưu điểm của phương pháp xử lý cơ học: + Ít tốn năng lượng vận hành thiết bị, quy trình xử lý đơn giản. + Loại bỏ được nhiều các chất nặng, các chất có kích thước lớn, làm cho quá trình xử lý tiếp theo đạt hiệu quả cao hơn. Nhược điểm: + Chưa loại bỏ được các chất lơ lửng, hợp chất hoà tan một cách triệt để. + Không giải quyết được việc khử màu, khử mùi, chất độc trong nguồn nước thải. + Hiệu suất xử lý không cao. 1.3.2 Theo phương pháp hóa lí (Nguồn: PGS.PTS. Hoàng Huệ, Xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội, 1996.) Cơ sở của phương pháp này là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tạp chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dưới dạng hòa tan không độc . Các phương pháp hoá lí: Các phương pháp hoá lý để xử lý nước thải công nghiệp đều dựa trên cơ sở ứng dụng các quá trình: đông tụ và keo tụ, tuyển nổi, hấp thụ, trao đổi ion, các quá trình tách bằng màng điện hoá... 1.3.2.1 Keo tụ, tạo bông : Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây ô nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn co kích thước nhỏ từ 10-7 ÷ 10-8 cm . Các chất keo tụ thường là các phèn nhôm như : Al2(SO4 )3.18 H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2, phèn sắt như :Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 hoặc các chất keo tụ không phân li, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. 1.3.2.2 Tuyển nổi : Ứng dụng để xử lí các chất lơ lửng trong nước (bùn hoạt tính, màng vi sinh vật). Nước thải được nén đến áp suất 40-60 psi với khối lượng không khí bão hòa. Khi áp suất của hỗn hợp khi- nước này giảm đến áp suất khí quyển trong bể tuyển nổi thì những hạt nhỏ bé được giải phóng. Bọt khí có khả năng được hấp phụ các bông bùn và các chất lơ lửng hoặc nhũ tương làm chúng kết dính lại với nhau và nổi trên bề mặt. Hỗn hợp khi-chất rắn nổi lên tạo thành váng trên bề mặt. Nước đã loại bỏ các chất lơ lửng được xả ra từ đáy bể tuyển nổi. 1.3.3 Theo phương pháp sinh học (Nguồn: PGS.TS. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002). Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng một số hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận được các chất làm vật liệu xây dựng tế bào, sinh trưởng va sinh sản nên khối lượng sinh khối tăng lên. Phương pháp sinh học thường được sử dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải có chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ, keo. Do vậy, phương pháp này thường được dùng sau khi loại các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải. Đối với các chất vô cơ chứa trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử chất sulfite, muối amon, nitrat – tức là các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn sẽ là: khí CO2, nitơ, nước, ion sulfate, sinh khối… Cho đến nay, người ta đã biết được nhiều loại vi sinh vật có thể phân hủy tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và rất nhiều các chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có thể xem là tốt nhất trong các phương pháp khác vì: chi phí thấp; có thể xử lý được độc tố; xử lý được N-NH3; tính ổn định cao. Sau đây là một số phương pháp xử lý sinh học thường thấy: 1.3.3.1 Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên (Nguồn: PGS.TS. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002). 1.3.3.1.1 Phương pháp xử lí qua đất Thực chất của quá trình xử lý là: khi lọc nước thải qua đất các chất rắn lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng những chất này tạo ra một màng gồm rất nhiều vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải. Những vi sinh vật sẽ sử dụng oxy của không khí qua các khe đất và chuyển hóa các chất hữu cơ thành các hợp chất khoáng. 1.3.3.1.2 Hồ sinh vật : Hồ sinh vật là hồ xử lý sinh học, có nhiều tên gọi khác như: hồ oxy hoá, hồ ổn định nước thải… Các quá trình diễn ra trong hồ sinh vật cũng tương tự như quá trình tự làm sạch diễn ra ở các sông hồ chứa nước tự nhiên: đầu tiên các chất hữu cơ bị phân huỷ bởi vi sinh vật. Các sản phẩm tạo thành sau khi phân huỷ lại được rong, tảo sử dụng. Do kết quả hoạt động sống của vi sinh vật oxy tự do lại được tạo thành và hòa tan trong nước rồi lại được vi sinh vật sử dụng để trao đổi chất. Sự hoạt động của rong tảo không phải là quá trình chính mà chỉ tạo điều kiện thuận lợi cung cấp cho quá trình mà thôi. Vai trò xử lý chủ yếu ở đây vẫn là vi sinh vật. Hồ sinh vật có thể chia ra làm hai loại chính như sau: - Loại 1: nước thải sau khi lắng sơ bộ qua các bể lắng được pha loãng với nước sông theo tỉ lệ 1:3 đến 1:5 và cho chảy vào hồ. Oxy hoà tan được cung cấp qua mặt thoáng. Trong hồ cũng diễn ra quá trình đông tụ sinh học, oxy hóa các chất hữu cơ và do đó BOD của nước thải giảm xuống. - Loại 2: hồ không pha loãng với thời gian nước lưu lại trong hồ từ 1÷6 tuần.Theo cơ chế của quá trình xử lý nước thải người ta phân biệt ba loại hồ sinh vật: Hồ yếm khí Hồ tuỳ tiện Hồ hiếu khí: hồ làm thoáng tự nhiên và nhân tạo. 1.3.3.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo (Nguồn: PGS.TS. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002). Để chọn được phương pháp xử lý sinh học hợp lý cần phải biết hàm lượng chất hữu cơ (BOD, COD) trong nước thải. Các phương pháp lên men kị khí thường phù hợp khi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Đối với nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp và tồn tại chủ yếu dưới dạng chất keo và hòa tan thì cho chúng tiếp xúc với màng vi sinh vật hợp lí. 1.3.3.3 Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí (Nguồn: PGS.TS. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002). Đối với nước thải bệnh viện có hàm lượng BOD5 < 1000mg/l, do đó khi xử lý loại nước thải này ta chỉ cần quan tâm đến việc xử lý sinh học trong môi trường hiếu khí. Quá trình sinh trưởng hiếu khí dựa trên nguyên tắc là vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hòa tan theo phương trình sau: Vi khuẩn Chất hữu cơ CO2 + NH3 + C5H7NO2 + Các sản phẩm khác` Ngoài việc phân hủy các chất hữu cơ để tạo ra tế bào mới, vi sinh vật còn thực hiện quá trình hô hấp nội sinh để tạo ra năng lượng theo phương trình: Vi khuẩn C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + Q Các vi sinh vật này gọi là bùn hoạt tính. Chúng tự sinh ra khi ta thổi khí vào nước thải. Về khối lượng, bùn hoạt tính được tính bằng khối lượng chất bay hơi có trong tổng hàm lượng bùn (cặn khô) đôi khi còn gọi là sinh khối. Ta có thể áp dụng nhiều quá trình khác nhau khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong môi trường hiếu khí. Công nghệ xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính đem lại hiệu quả khử COD, BOD cao, đa số các trường hợp đạt từ 78 ÷ 82% hoặc có thể lớn hơn. Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu khí có thể kể đến như: bể Aerotank bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dính bám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay… 1.3.3.3.1 Quá trình bùn hoạt tính Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính được áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Các vi sinh vật đồng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Hiệu quả làm sạch bể Aerotank phụ thuộc vào: đặc tính thủy lợi của bể, phương pháp nạp chất nền vào bể và thu hỗn hợp bùn hoạt tính ra khỏi bể, kiểu dáng và đặc trưng của thiết bị làm thoáng nên khi thiết kế phải kể đến ảnh hưởng trên để chọn kiểu dáng và kích thước bể cho phù hợp. Quá trình sinh học diễn tả tóm tắt như sau: Chất hữu cơ + vi sinh vật + oxy ( NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mơi Hoặc: Chất thải + bùn hoạt tính + không khí ( Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư. 1.3.3.3.2 Mương oxy hóa Mương oxy hóa là một dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính (sinh trưởng lơ lửng của VSV trong nước) chuyển động hoàn toàn trong mương. Nước thải có độ nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000 mg/l có thể đưa vào xử lý ở mương oxy hóa. Đối với nước thải sinh hoạt chỉ cần qua song chắn rác, lắng cát và không cần qua lắng I là có thể đưa vào mương oxy hóa. Tải trọng của mương tính theo bùn hoạt tính vào khoảng 200gBOD5/kg.ngày. Một phần bùn được khoáng hóa ngay trong mương. Do đó, số lượng bùn giảm khoảng 2.8 lần. Thời gian xử lý hiếu khí là 1 ÷ 3 ngày. Bể sinh học theo mẻ SBR (Sequence Batch Reactor) Thực chất của bể sinh học hoạt động theo mẻ là một dạng của bể Aerotank. Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn rác, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Bể Aerotank làm việc theo mẻ liên tục có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí. Bể sinh học làm việc theo từng mẻ kế tiếp được thực hiện theo 5 giai đoạn: Giai đoạn 1 (pha làm đầy): đưa nước thải vào bể. Nước thải đã qua song chắn rác và bể lắng cát, bể tách dầu mở, tự chảy hoặc bơm vào bể đến mức định trước. Có thể vận hành với 2 chế độ: làm đầy tĩnh, làm đầy hòa trộn và làm đầy sục khí. Thời gian pha làm đầy có thể chiếm từ 25 ÷30% chu kì hoạt động. Giai đoạn 2 (pha phản ứng sục khí): tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cách oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, yêu cầu về mức độ xử lý. Thông thường chiếm khoảng 30% chu kỳ hoạt động. Giai đoạn 3 (pha lắng): lắng trong nước. Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả thuỷ lực của bể đạt 100% (không cho nước vào, không rút nước ra, các thiết bị khác đều tắt). Thời gian lắng trong và cô đăc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ (chiếm 5 ÷ 30% chu kì hoạt động). Giai đoạn 4 (pha tháo nước sạch): tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp nhận. Giai đoạn 5 (pha chờ): chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể. Ưu điểm của bể Aerotank hoạt động gián đoạn - Bể có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành. - Hiệu quả xử lý cao do các quá trình hòa trộn nước thải với bùn, lắng bùn cặn… diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng. BOD5 của nước thải sau xử lý thường thấp hơn 20mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng từ 3 ÷ 25mg/l và N_NH3 khoảng tử 0.3 ÷12mg/l. - Sự dao động lưu lượng nước thải ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. - Bể làm việc không cần lắng II. Trong nhiều trường hợp có thể bỏ qua bể điều hòa và bể lắng I. Đây là một ưu điểm lớn của bể Aerotank hoạt động gián đoạn trong điều kiện đất đai bị giới hạn trong thành phố. Nhược điểm chính của bể : là công suất xử lý nhỏ và để bể hoạt động có hiệu quả thì người vận hành phải có trình độ và theo dõi thường xuyên các bước xử lý nước thải. 1.3.3.3.4 Quá trình vi sinh bám dính Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn, khi có đủ độ ẩm và thức ăn là các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxy. Chúng dính bám vào bề mặt vật rắn bằng chất Gelatin do chính vi khuẩn tiết ra và chúng có thể dễ dàng di chuyển trong lớp Gelatin dính bám này. Đầu tiên vi khuẩn cư trú hình thành tập trung ở một khu vực, sau đó màng vi sinh không ngừng phát triển, phủ kín toàn bộ bề mặt vật rắn bằng một lớp tế bào. Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối khoáng) và oxy có trong nước thải cần xử lý khuếch tán qua màng biophin vào tận lớp xenlulô. Sau một thời gian, sự phân lớp hoàn thành: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí, được oxy khuếch tán xâm nhập, lớp giữa là lớp tuỳ nghi, lớp trong là lớp yếm khí không có oxy. Bề dày lớp hoạt tính hiếu khí thuường khoảng 300 ÷ 400 (m. - Bể lọc sinh học (Biophin) Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình oxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể thường chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Bể lọc sinh học thường phân biệt làm hai loại: bể biophin với lớp vật liệu lọc không ngập nước (bể biophin nhỏ giọt, bể biophin cao tải) và bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập trong nước. - Bể biophin nhỏ giọt (Bể lọc thấp tải) Dùng để xử lý sinh học nước thải hoàn toàn với hàm lượng nước sau khi xử lý đạt tới 10 ÷ 15 mg/l với lưu lượng không quá 1000 m3/ngày.đêm. Trong bể lọc, chất các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích lớn nhất trong điều kiện có thể. Nước thải được hệ thống phân phối phun thành giọt đều khắp trên bề mặt lớp vật liệu. Nước sau khi chạm lớp vật liệu chia thành các hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe lớp vật liệu đi xuống dưới. Trong thời gian chảy như vậy, nước thải tiếp xúc với màng nhầy Gelatin do VSV tiết ra bám quanh vật liệu lọc. Sau một thời gian màng nhầy Gelatin tăng lên ngăn cản oxy của không khí không vào trong lớp màng nhầy được. Do không có oxy, tại lớp trong của màng nhầy sát với bề mặt cứng của vật liệu lọc, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân hủy yếm khí cuối cùng là khí metan và CO2 làm tróc lớp màng ra khỏi vật cứng rồi bị nước cuốn xuống phía dưới. Trên mặt hạt vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới, hiện tượng này được lặp đi lặp lại tuần hoàn và nước thải được làm sạch BOD và chất dinh dưỡng. Để tránh hiện tượng tắc nghẽn trong hệ thống phun, trong khe rỗng lớp vật liệu, trước bể nhỏ giọt phải thiết kế song chắn rác, lưới chắn, lắng đợt I. Nước sau bể lọc có nhiều bùn lơ lửng do các màng sinh học tróc ra nên phải xử lý tiếp bằng lắng II. Yêu cầu chất lượng nước thải trước khi vào biophin là hàm lượng BOD5 không quá 220 mg/l (theo điều 6412 TCXD 51-84) và hàm lượng chất lơ lửng cũng không quá 150mg/l. Vì cần có các công trình trước đó nhằm làm giảm lượng chất bẩn để biophin làm việc có hiệu quả. Vật liệu lọc tốt nhất là vật liệu có diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích lớn, độ bền cao theo thời gian, giá rẻ và không bị tắc nghẽn. Có thể chọn vật liệu lọc là than đá cục, đá cuội, cuội sỏi lớn, đá ong có kích thước trung bình 60 ÷ 100 mm. Nếu kích thước vật liệu nhỏ sẽ làm giảm độ rỗng gây tắc nghẽn cục bộ. Nếu kích thước vật liệu lớn thì diện tích mặt tiếp xúc bị giảm nhiều, làm giảm hiệu suất xử lý. Chiều cao lớp vật liệu khoảng 1.5 ÷ 2.5 m. Ngày nay, vật liệu lọc thông thường được thay bằng những tấm nhựa đúc lượn sóng, gấp nếp và các dạng khác nhau của quả cầu nhựa. Các loại này có đặc điểm là nhẹ, dễ lắp đặt và tháo gỡ nên chiều cao bể tăng dẫn đến diện tích mặt bằng của bể lọc. Bể thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn, từ 20 ÷1000 m3/ngày. - Bể lọc sinh học cao tải: Về công nghệ, bể lọc cao tải có những đặc điểm là: tải trọng thủy lực đạt tới 10 ÷30 m3/ngày.đêm, gấp 10 ÷ 30 lần so với bể lọc nhỏ giọt. Tải trọng lớn hơn làm cho tốc độ lọc và năng lực oxy hóa cũng lớn hơn, đẩy màng sinh học ra khỏi bể lọc một cách ổn định, điều hòa. Vì kích thước các vật liệu lọc lớn (40 ÷ 65mm) nên thể tích các lỗ hổng giữa các vật liệu lọc cũng lớn. Do đó ở bể lọc cao tải với thông gió nhân tạo tạo sự trao đổi không khí mạnh hơn nhiều so với ở bể lọc nhỏ giọt. Nhờ tốc độ lớn và sự trao đổi không khí diễn ra khá mạnh nên trong bể không có hiện tượng lắng đọng bùn. Mặt khác, trong bể chủ yếu diễn ra quá trình hấp phụ các chất bẩn trong nước và oxy hóa các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa. Các chất khó bị oxy hóa sẽ bị cuốn đi cùng màng sinh học. Như vậy, oxy của không khí lọt vào thân bể lọc, tiêu thụ chủ yếu cho quá trình oxy hóa những chất dễ bị oxy hóa chứ không phải tất cả lượng các chất bẩn hữu cơ đều được tách khỏi nước thải như trong bể lọc nhỏ giọt. Bể lọc cao tải có những đặc điểm sau: - Chiều cao lớp vật liệu lọc từ 2 ÷ 4m. - Có thể làm việc với xử lý không hoàn toàn hoặc xử lý hoàn toàn trong nước thải. - Khi có nước thải đậm đặc chảy vào phải pha loãng bằng nước sạch hoặc nước thải đã làm sạch, tức là tuần hoàn nước thải. - Bể biophin với vật liệu lọc ngập trong nước: Bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý lọc dính bám. Công trình này thường được gọi là bioten, có cấu tạo gần giống với bể lọc sinh học và bể aeroten. Vật liệu thường được đóng thành khối và để ngập trong nước. Phạm vi ứng dụng của bể là BOD5 vào không quá 500mg/l và tốc độ lọc không quá 3m/h. Trong bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước: nước thải vào bể lọc sẽ được trộn đều với không khí cấp từ ngoài vào với áp lực thấp qua dàn ống phân phối. Hỗn hợp khí, nước thải đi cùng chiều từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc. Trong lớp vật liệu lọc xảy ra quá trình khử BOD5, và chuyển hóa NH4+ thành NO3-, lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng. Khi tổn thất trong lớp vật liệu lọc đến 0.5m thì xả bể lọc. Nước xả rửa lọc được dẫn về bể lắng kết hợp đông tụ sinh học để tạo điều kiện thuận lợi cho lọc sinh học này. Bể lọc sinh học dùng vật liệu nổi có khả năng giữ được trong khe rỗng các vẫy tróc của màng vi sinh vật bám quanh hạt, nên mặc dù cường độ thổi gió lớn nhưng hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải ở đầu ra không vượt quá 20mg/l. Do đó có thể không cần bể lắng đợt II chỉ cần đưa đến bể khử trùng. - Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC): RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đĩa nhúng chìm khoảng 40% trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Khi đĩa quay, màng sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ có trong nước thải và sau đó tiếp xúc với oxy. Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa oxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời đĩa quay còn tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa qua bể lắng II. Khác với quần thể VSV ở bùn hoạt tính, thành phần loài và số lượng các loài là tương đối ổn định. VSV trong màng bám trên đĩa quay gồm các vi khuẩn kị khí tùy tiện như: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium… Các VSV hiếu khí như: Bacillus. Khi lượng không khí cung cấp không đủ thì VSV tạo thành màng mỏng gồm các chủng VSV yếm khí như: Desulfovibrio và một số vi khuẩn sunfua, trong điều kiện yếm khí VSV thường tạo mùi khó chịu. Nấm và VSV hiếu khí phát triển ở màng trên, và cùng tham gia vào việc phân hủy các chất hữu cơ. Sự đóng góp nấm chỉ quan trọng trong trường hợp pH nước thải thấp, hoặc các loại nước thải công nghiệp đặc biệt, vì nấm không thể cạnh tranh với các loại vi khuẩn về thức ăn trong điều kiện bình thường. 1.3.3.4 Xử lý sinh học trong điều kiện kị khí: (Nguồn: PGS.TS. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002). Phân hủy kị khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành chất khí (CH4 và CO2) trong điều kiện không có oxy. Động lực của quá trình kị khí và cân bằng vật chất nói chung tương tự như các hệ thống hiếu khí, tuy nhiên có một vài khác biệt cần được cân nhắc. Việc chuyển hóa các axit hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng. Lượng chất hữu cơ chuyển hóa thành khí vào khoảng 80 ÷ 90%. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ của nước thải, pH, nồng độ, MLSS. Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh khí từ 32 ÷ 35 0C. Ưu điểm của quá trình xử lý kị khí là lượng bùn sản sinh ra rất thấp, vì thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hơn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí. 1.3.3.4.1 Bể tự hoại: Bể tự hoại là công trình xử lý nước thải bật I (xử lý sơ bộ) đồng thời thực hiện hai chức năng: lắng và lên men cặn lắng. Bể tự hoại có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng xây dựng bằng gạch, bê tông cốt thép, hoặc chế tạo bằng vật liệu composite. Bể chia làm hai hoặc ba ngăn. Do phần lớn cặn lắng trong ngăn thứ nhất nên dung tích ngăn này chiếm 50 ÷ 75% dung tích toàn bể. Các ngăn bể tự hoại chia làm hai phần: phần lắng nước thải nằm ở phía trên, phần lên men cặn lắng nằm phía dưới. Thời gian lưu nước thải trong bể từ 1 ÷ 3 ngày. Do vận tốc trong bể nhỏ nên phần lớn cặn lơ lửng được lắng lại. Hiệu quả lắng cặn trong bể tự hoại có thể đạt từ 40 ÷ 60% phụ thuộc vào nhiệt độ, chế độ quản lý và vận hành. Qua thời gian từ 3 ÷ 6 tháng, cặn lắng lên men yếm khí. Quá trình lên men chủ yếu diễn ra trong giai đoạn đầu là lên men axit. Các chất khí tạo nên trong quá trình phân giải (CH4, CO2, H2S…) nổi lên kéo theo các hạt cặn khác có thể làm cho nước thải nhiễm bẩn trở lại và tạo nên một lớp váng nổi trên mặt nước. Cặn được lấy theo định kỳ, mỗi lần lấy phải để lại khoảng 20% lượng cặn đã lên men lại trong bể để làm giống men cho bùn cặn tươi mới lắng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy cặn. 1.3.3.4.2 Quá trình kị khí tiếp xúc (Anaerobic Contact Process) Quá trình này cung cấp phân ly hoặc hoàn lưu các VSV giống, do đó cho phép vận hành quá trình ở thời gian lưu từ 6 ÷12 giờ. Cần có một thiết bị khử khí để giảm thiểu tải trọng chất rắn ở bước phân ly. Để xử lý ở mức độ cao, thời gian lưu chất rắn được xác định là 10 ngày ở 320C, nếu nhiệt độ giảm đi 110C, thời gian lưu đòi hỏi phải tăng gấp đôi. 1.3.3.4.2 Quá trình lọc kị khí (Anaerobic Filter Process) Lọc kị khí gắn với sự tăng trưởng các VSV kị khí trên các giá thể. Bể lọc có thể vận hành ở chế độ chảy ngược hoặc chảy xuôi. 1.3.3.4.3 Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) và các chất hữu cơ bị phân hủy. Các bọt khí mêtan và NH3, H2S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí để dẫn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể và tại đó diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng và rắn. Nước thải tiếp tục đi ra khỏi bể, còn bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn. Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó là vô cùng quan trọng khi vận hành UASB. Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5 ÷ 10 mg/l Fe2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ. Để duy trì lớp bông bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0.6 ÷ 0.9 m/h. Sự ổn định chất thải diễn ra đồng thời với việc chuyển dịch chất thải xuyên qua lớp bùn. 1.3.3.4.4 Xử lý sinh học trong điều kiện thiếu khí Nguyên tắc của phương pháp này là trong điều kiện thiếu oxy (hàm lượng oxy hòa tan được giữ trong nước là 1 mg/l) thì các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho có trong nước thải sẽ bị các VSV tùy nghi phân hủy. 1.3.4 Bể tiếp xúc (Bể khử trùng) (Nguồn: PGS.TS. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2002). Nước thải thường chứa rất nhiều vi trùng gây bệnh. Nếu xả nước thải ra nguồn cấp nước, hồ nuôi cá thì khả năng lan truyền bệnh rất lớn. Do vậy cần phải có biện pháp khử trùng nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Các biện pháp khử trùng xử lý nước thải phổ biến hiện nay: Dùng Clo hơi qua thiết bị định lượng Clo. Dùng Hypoclorit – Canxi dạng bột – Ca(ClO)2 – Hòa tan trong thùng dung dịch 3 ÷5% rồi định lượng vào bể khử trùng. Dùng Hypoclorit – Natri, nước Javel NaClO. Dùng Ozone được sản xuất từ không khí do máy tạo ozone đặt trong nhà máy xử lý nước thải. Ozone sản xuất ra được dẫn ngay vào bể khử trùng. Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản sinh ra. Đèn phát tia cực tím đặt ngập trong bể khử trùng có nước thải chảy qua. Từ trước đến nay, phương pháp khử trùng nước thải bằng Clo hơi hay các hợp chất của Clo thường được sử dụng phổ biến vì Clo là hóa chất được các ngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn trên thị trường với giá thành chấp nhận được, hiệu quả tiệt trùng cao. 1.3.6 Xử lý và sử dụng cặn nước thải Bùn cặn của nước thải là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân hủy, dễ bị thối rửa và có các vi khuẩn có thể gây độc hại cho môi trường. Vì thế, cần có biện pháp xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn là: Giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn bằng cách gạn một phần hay phần lớn lượng nước có trong hỗn hợp để giảm kích thước trước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng phải vận chuyển đến nơi tiếp nhận. Phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rửa, chuyển chúng thành các hợp chất hữu cơ ổn định và các hợp chất vô cơ để dễ dàng tách nước ra khỏi bùn cặn và không gây tác động xấu đến môi trường của nơi tiếp nhận. Đây thực chất là quá trình ổn định bùn. Bùn, cặn trong nhà máy xử lý nước thải thường được thu gom ở các công đoạn sau: Các loại rác có kích thước > 10mm được giữ lại ở song chắn rác và lưới chắn rác. Loại cặn này có số lượng thay đổi tùy thuộc vào hiệu quả quản lý các hố thu và hầm thu nước trên mạng thu gom, nhưng có số lượng rất ít. Cặn rác có độ ẩm từ 85 ÷95%, chứa từ 50 ÷ 80% là chất hữu cơ có mùi hôi thối, có khả năng phân hủy. Cát, bùn nặng, các hợp chất hữu cơ dính bám vào bùn cát được giữ lại ở bể lắng cát, có kích thước lớn hơn 0.2mm, tỷ trọng cặn khô là 2.65. Cặn có độ ẩm từ 14 ÷ 35%, chứa 30 ÷ 50% cặn hữu cơ. Khối lượng thu được khoảng 30 lít trong 1000 m3 nước thải. Dầu, mỡ và bọt nổi thu gom từ bề mặt nước trong hầm bơm, bể lắng cát, bể lắng I, bể Aerotank, bể lắng II… Bọt váng có độ ẩm từ 90 ÷ 98%, hàm lượng chất hữu cơ lớn 95%, tỷ trọng xấp xỉ bằng 1. Khối lượng thường dao động từ 0.75 lít đến 50 lít trong 1000 m3 nước thải. Một phần cặn lơ lửng lắng được ở bể lắng I, còn gọi là cặn tươi vì có chứa cặn vô cơ và nhiều cặn hữu cơ chưa bị phân hủy. Cặn lắng ở bể lắng II, chủ yếu là bùn hoạt tính hay màng vi sinh do công đoạn xử lý sinh học tạo ra khi nước thải đi qua bể Aerotank, bể lọc sinh học Bảng1.3 : Các công đoạn và thiết bị áp dụng trong dây chuyền xử lý cặn Cô đặc cặn  Ổn định cặn  Làm tăng mật độ cặn  Khử nước ra khỏi cặn  Giảm thể tích cặn  Nguồn tiếp nhận   1.Trọng lực 2.Tuyển nổi 3.Ly tâm 4.Lọc qua băng tải  1.Yếm khí 2.Hiếu khí 3.Nhiệt 4.Hóa chất (vôi)  1.Hóa chất 2.Nhiệt  1.Lọc chân không 2.Lọc nén ép 3.Lọc ly tâm 4.Sân phơi bùn 5.Hồ lắng  1.Đốt 2.Oxy hóa  1.Chôn lấp 2.Phân bón 3.Cải tạo đất   Nguồn: TS. Nguyễn Phước Dân, Giáo trình giảng dạy kỹ thuật xử lý nước thải trường Đại Học Bách Khoa, Thành Phố Hồ Chí Minh. CHƯƠNG II : ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu: Nước thải và các đối tượng liên quan đến nước thải. 2.2 Địa điểm nghiên cứu Luận văn được nghiên cứu tại Bệnh viện quân y 4 thành phố Vinh tỉnh Nghệ An. 2.3 Thời gian nghiên cứu: Thời gian nghiên cứu luận văn được thực hiện từ ngày 14/02/2011 đến ngày 14/05/2011 2.4 Phương pháp nghiên cứu: Trong luận văn được thực hiện hai phương pháp nghiên cứu: - Hồi cứu số liệu - Xử lí số liệu - Tìm hiểu thực tế hệ thống xử lý nước thải ở một số bệnh viện. - Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn đã đề ra. CHƯƠNG III : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 3.1 Đặc trưng của nước thải bệnh viên Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An. Nói lên được nọi dung cua bảng 3.1 Bảng 3.1 Đặc trưng của nước thải bệnh viện Quân Y 4 STT  Thông số  Đơn vị  Giá trị   1 2 3 4 5 6 7  Ph SS BOD5 COD Tổng Coliform Tổng N Tổng P  - Mg/l Mg/l Mg/l MPN/100mg/l Mg/l Mg/l  7.2 100-175 169.1 222.8 2.6*106 18.6 1.4   Nguồn: Bệnh viện Quân y 4. 3.1.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải tại bệnh viện Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An. 3.1.1.1 Nước thải sinh hoạt: Nước thải bệnh viện: nước thải sinh hoạt của bệnh nhân, người nhà bệnh nhân, khách vãng lai và của cán bộ công nhân viên trong bệnh viện; nước thải từ các phòng thí nghiệm, phòng mổ; nước vệ sinh dụng cụ, thiết bị. - Nước thải từ nhà giặt tẩy. - Nước thải từ nhà ăn 3.1.2 Chế độ thải và lưu lượng thải của bệnh viện Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An. 3.1.2.1 Chế độ thải Nước thải bệnh viện không đều chủ yếu tập trung vào các giờ chính trong ngày: từ 6 – 23h, nồng độ chất bẩn thay đổi từng giờ trong ngày. Hàm lượng chất bẩn thay đổi theo từng giờ và từng ngày. 3.1.2.2 Lưu lượng thải - Lưu lượng nước thải ngày đêm của bệnh viện:
200 (m3/ngđ) - Lưu lượng nước thải trung bình trong 1h (hệ thống làm việc trong 16h). Qh1 =200/16 = 12.5(m3/h) - Lưu lượng nước thải trung bình trong 24 giờ Qh2= 200/24= 8.3 (m3/h) - Lưu lượng nước thải theo phút Qp= 200/24*60= 0.138(m3/phút) - Lưu lượng nước thải theo giây Qs= 200/24*3600 = 2.31*10-3(m3/S) - Lưu lượng nước thải cực đại
Trong đó: k: hệ số không điều hòa chung của nước thải lấy theo quy định ở điều 2.1.2 – Tiêu chuẩn Xây dựng TCXD-54-84 và có thể tham khảo ở Bảng 2, chọn k = 3. Vậy: Qmax= k*Qh1= 3*12.5= 37.5(m3/h) 3.1.3 Nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải bệnh viện Quân Y 4, Thành phố Vinh, Nghệ An. - Ph = 7.2 - SS = 100-175 Mg/l - BOD5 = 169.1 Mg/l - COD = 222.8 Mg/l