Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện công suất 15m3/ngày ứng dụng công nghệ Construction Wetland

Bài Luận Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện công suất 15m3/ngày ứng dụng công nghệ construction wetland MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN Tình hình xử lý nước thải tại tp Hồ Chí Minh 2 Tình hình thu gom, xử lý nước thải tại các bệnh viện cấp huyện 2 Nguồn gốc phát sinh nước thải tại bệnh viện 3 Thành phần, tính chất nước thải bệnh viện 4 Giới thiệu tổng quan về bệnh viện huyện Lê Thủy, tỉnh Quảng Bình 6 Đánh giá mức độ ô nhiễm tại bệnh viện huyện Lê Thủy, Quảng Bình 6 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC Các phương pháp xử lý sinh học 8 Bể phản ứng sinh học hiếu khí( aerotank) 9 Bể lọc sinh học 9 Đất ngập nước kiến tạo (construction wetland) 10 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Yêu cầu thiết kế 13 Một số công nghệ xử lý 15 Lựa chọn công nghệ xử lý.. 18 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Giá trị lưu lượng dùng để thiết kế 19 Bể tự hoại .. 20 Đất ngập nước kiến tạo( construction wetland) 21 Bể chưa nước sau xử lý.. 25 CHƯƠNG 5: DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 26 PHỤ LỤC 26 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN Tình hình xử lý nước thải bệnh viện tại tp Hồ Chí Minh Mặc dù tập trung khá nhiều bệnh viện trên địa bàn nhưng đến nay nhiều bệnh viện, trung tâm y tế tại TP. Hồ Chí Minh vẫn chưa có hệ thống xử lý nước thải y tế hoặc có thì lạc hậu và xuống cấp. Tình trạng nước thải y tế được thải trực tiếp ra môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng vẫn đang là thực tế báo động... Hiện TP. Hồ Chí Minh có 107 bệnh viện đang đóng trên địa bàn. Trong đó có 21 bệnh viện trực thuộc Trung ương, 29 bệnh viện trực thuộc Sở Y tế TP, 34 bệnh viện ngoài công lập và 23 bệnh viện thuộc tuyến quận, huyện. Thế nhưng theo số liệu của Sở Y tế thành phố, vẫn còn hơn 40% các trung tâm y tế vẫn chưa đạt chuẩn về xử lý nước thải. Đặc biệt, trong tổng số 21 bệnh viện trực thuộc Trung ương vẫn còn có các cơ sở lớn như Bệnh viện Chợ Rẫy, Viện Pasteur TP. Hồ Chí Minh, Viện Vệ sinh y tế công cộng... hệ thống xử lý nước thải vẫn chưa đạt chuẩn khi thải ra môi trường. Không chỉ những trung tâm y tế lớn chưa đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải mà những tuyến dưới, hệ thống xử lý nước thải bệnh viện vẫn bị bỏ ngỏ, như bệnh viện Điều dưỡng và phục hồi chức năng Bưu Điện II, bệnh viện Bưu Điện II, Trung tâm chỉnh hình và phục hồi chức năng thuộc Bộ LĐTB&XH và bệnh viện Giao thông vận tải 8. Ở tuyến phường, xã vẫn còn có 322 trạm y tế chưa có hệ thống xử lý nước thải y tế đạt chuẩn môi trường. Riêng các cơ sở y tế tư nhân, ngoài một số bệnh viện có đầu tư hệ thống xử lý nước thải y tế theo tiêu chuẩn, hầu hết 7.200 phòng khám chỉ xử lý nước thải đơn giản qua bể tự hoại, khử trùng và thải ra cống rãnh.  Tình hình thu gom, xử lý nước thải ở các bệnh viện cấp huyện: Quy chế quản lý chất thải y tế quy định bệnh viện phải có hệ thống thu gom riêng nước bề mặt và nước thải từ các khoa, phòng, hệ thống cống thu gom nước thải phải là hệ thống ngầm hoặc có nắp đậy. Tuy nhiên phần lớn các bệnh viện tuyến huyện chưa có hệ thống thu gom xử lý nuớc thải hoàn chỉnh. Nước mưa và nuớc thải thuờng đuợc thoát chung trong các rãnh hở và xả trực tiếp ra ngoài nguồn nuớc. Nhiều bệnh viện chưa có các công trình xử lý nuớc thải và khử trùng. Theo báo cáo về quản lý và xử lý chất thải y tế nằm trong khuôn khổ dự án Chăm sóc sức khoẻ cho khu vực nghèo 7 tỉnh miền núi phía Bắc do Bộ Y tế chủ trì, phần lớn các bệnh viện cấp huyện không quan tâm và cũng không đủ ngân sách để đầu tư xử lý chất thải lỏng lây nhiễm và nuớc thải y tế có chứa máu, dịch sinh học. Những chất thải này không đuợc xử lý truớc khi thải vào hệ thống cống. Các phòng phẫu thuật và khoa sản thuờng thải nuớc chứa máu trực tiếp ra môi truờng do hệ thống ống cống bị vỡ và hư hại. Đa số các bệnh viện tuyến huyện có các nhà vệ sinh riêng biệt dành cho các bệnh nhân, tuy nhiên các bể xử lý tự hoại tại những nhà vệ sinh này không đạt tiêu chuẩn, chất thải không đuợc xử lý gây ô nhiễm vệ sinh môi trường cho khu vực bệnh viện và cộng đồng dân cư. Cả 28 bệnh viện đã khảo sát đều không có hệ thống xử lý nuớc thải. Thông qua việc thống kê kết quả điều tra chất thải y tế trong các cơ sở y tế, phân tích thực trạng về chất thải bệnh viện tại các tỉnh miền Trung Việt Nam cho thấy ở các bệnh viện tuyến quận huyện, 25/116 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải (chiếm 22%) và chỉ có 6 bệnh viện xử lý đạt yêu cầu thải ra môi trường; lượng nước thảihàng ngày rất cao. Như vậy, có thể thấy công tác thu gom, xử lý nuớc thải tại các bệnh viện còn nhiều yếu kém mà nguyên nhân chủ yếu là thiếu kinh phí đầu tư để xây dựng và vận hành. Điều này không những gây ra các tác động xấu đến môi truờng xung quanh mà còn ảnh huởng đến sức khoẻ bệnh nhân, cán bộ công nhân viên bệnh viên và cộng đồng dân cư. Nguồn gốc phát sinh nước thải tại bệnh viện Nước thải bệnh viện thường phát sinh từ 2 mục đích chính: từ sử dụng cho mục đích sinh hoạt của các bộ, y tá,bác sĩ và bệnh nhân trong bệnh viện, từ sử dụng cho các mục đích khám chữa bệnh. Nước thải từ các phòng điều trị, phòng phẫu thật, phòng truyền máu, lau rửa phòng mổ, vệ sinh phòng bênh… đậy là nguồn tạo ra các chất thải nguy hại, phát sinh lượng lớn vi trùng, chủ yếu là cá virus đường tiêu hóa, bại liệt, các loại ký sinh trùng, các loại nấm. Nguồn nước thải này nếu không được xử lý thì sẽ là nguồn lan truyền bệnh dịch cho con người. Nước thải bệnh viện còn do các hóa chất phát sinh từ các loại thuốc, huyết thanh, vacxin quá hặn, các dung môi hưu cơ, các hóa chất xét nghiệm … Các loại hóa chất này có ảnh hưởng lớn tới sức khỏe của con người. Đồng thời, việc chứa các loại kháng sinh quá hạn sẽ làm chết các vi sinh vật có trong nước tự nhiên. Nước thải từ các hoạt động tắm giặt, vệ sinh phòng bệnh, sinh hoạt của bác sĩ, y tá, bênh nhân … chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy Nước cấp, Sử dụng cho mục đích sinh hoạt Sử dụng cho mục đích khám chữa bệnh Nước thải do các hóa chất xét nghiệm, thuốc hết hạn v..v Súc rửa các dụng cu y khoa. Do giải phẩu v..v Nước thải do từ các phòng điều trị, phòng phẫu thật, phòng mổ Giặt chăn, ra, áo bệnh nhân, bác sỉ Lau chùi, vệ sinh sàn nhà, phòng bệnh Nước vệ sinh của bệnh nhân, bác sỉ Hình 1.1: nguồn gốc nước thải bệnh viện Thành phần tính chất nước thải bệnh viện Nước thải bệnh viện bị ô nhiễm từ các nguồn như đã nói ở mục 1.2. Tổ chức bảo vệ sức khỏe ( WHO) hướng dẫn phân loại các chất ô nhiễm hóa học như sau Các chất hữu cơ Các chất dễ phân hủy sinh học (hoặc các chất tiêu thụ oxy) là cacbonhydrat, protein, chất béo,… tác hại cơ bản của các chất này là làm giảm oxy hòa tan trong nước dẫn đến sự suy thoái tài nguyên thủy sản, giảm chất lượng nước cho sinh hoạt Các chất khó phân hủy sinh học như hidratcacbon vòng thơm, các hợp chất đa vòng ngự trị, các clo hữu cơ, các polymer… các chất này có độc tính cao đối với con người và sinh vât, chúng lại có khả năng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật. Các chất vô cơ Các chất vô cơ có nồng độ cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là nước bẩn. Ngoài ra nước thải từ khu dân cư luôn có một hàm lượng khá lớn các ion Cl-, SO42-, PO43- Na+ Các kim loại nặng Chi (Pb) là kim loại nặng có độc tính với não và có thể gây chết người nếu bị nhiễm nặng và tích lũy lâu dài trong cơ thể. Thủy ngân (Hg) thủy ngân vô cơ hay hữu cơ đều độc đối với con người và thủy sinh. Các chất rắn Các chất thải rắn có trong nguồn nước tự nhiên từ nước thải sinh hoạt, từ quá trình xói mòn phong hóa địa chất, từ quá trình keo tụ các ion vô cơ khi gặp nước mặn. Các chất rắng có khả năng gây trở ngại cho sự phát triển thuy sản, cấp nước, sinh hoạt … Các chất lơ lửng Sự hiện diện của các chất rắc lơ lửng sẽ làm cho nước bị đục, bẩn, làm tăng độ lắng đọng gây mùi khó chịu. Sự dư thùa chất dinh dưỡng trong nước thải bệnh viện Sự dư thừa chất dinh dưỡng là một điều bất lợi đối với môi trường nước vì chúng có thể gây nên sự phú dưỡng hóa. Nói cách khác là sẽ có sự tăng sinh các loại rong tảo trong nước làm nước bị đục, giảm lượng oxy hòa tan do thối rữa. Các vi trùng trong nước Trong người và động vật có chứa nhiều loại vi trùng gây hại ( vi trùng tả, lị, thương hàn, trứng giun sán…). Trong thực tế không thể xác định tất cả các vi trùng này đối với từng mẫu nước vì phức tạp và tốn nhiều thời gian, Thông thường ta chỉ xác định nước có bị nhiễm phân hay không mà thôi. Giới thiệu tổng quan về bệnh viện huyện Lệ Thủy, Quảng Bình Bệnh viện huyện Lệ Thủy, tỉnh Quảng Bình hiện đang hoạt động với quy mô 50 giường bệnh, với 4 bác sĩ, 15 y tá và bộ phận phục vụ gồm 25 nhân viên. Nước thải bệnh viện huyện Lệ Thủy cũng có tính chất và đặc điểm như nước thải bệnh viện đã nêu trên. Tính chất nước thải bệnh viện huyện Lệ Thủy như bảng sau Bảng 1.1: Tính chất đầu vào của nước thải bệnh viện huyện Lệ Thủy: COD (mg/l) BOD5 (mg/l) Tổng N ( mg/l) Tổng P ( mg/l) Coliform MPN/100ml 345 240 49.3 5.5 9.3 × 106 Là bệnh viện của một huyện lớn của tỉnh Quảng Bình, bệnh viện Lệ Thủy có diện tích mặt bằng rộng, nhưng hệ thống cơ sở hạ tầng còn yếu kém. Bệnh viện có vốn đầu tư nhỏ, thiếu nhân lực có chuyện môn. Hiện bệnh viện chưa có hệ thống xử lý nước thải cục bộ mà thải trực tiếp và cống thoát nước thải chung. Đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải bệnh viện huyện Lệ Thủy, Quảng Bình. Dựa vào bảng 1, nhận thấy rằng nước thải đầu vào bệnh viện Gò Vấp có chỉ số BOD/COD = 0.7 thích hợp cho việc xử lý bằng phương pháp sinh học. Độ ô nhiễm của nước thải khá cao. Hàm lượng BOD, COD lớn gấp 5 -6 lần so với yêu cầu nước thải loại B. Tổng lượng N lớn gấp 5 lần so với yêu cầu nước thải đầu ra. Hàm lượng vi sinh cao gấp 100 -1000 lần tiêu chuẩn cho phép. Nước thải bệnh viện vốn được liệt vào danh mục chất thải đặc biệt nguy hại bởi ngoài các loại vi trùng từ máu, dịch đờm, phân của người bệnh, còn có dung dịch chứa các chất phóng xạ phát sinh trong quá trình chẩn đoán, điều trị. Đặc biệt, các loại hóa chất điều trị ung thư và các sản phẩm chuyển hóa nếu xả thẳng ra môi trường không qua xử lý sẽ có khả năng gây quái thai, ung thư cho những người tiếp xúc với chúng. Nếu loại nước này ngấm vào lòng đất, hay thải ra sông hồ, sẽ gây ảnh hưởng lớn tới hệ sinh vật. Cây cối hoặc không sống được hoặc bị nhiễm các chất độc hại, cá tôm và sinh vật trong sông, hồ cũng chị ảnh hưởng nặng nề. Ngoài ra, nước thải bệnh viện còn chưa một lượng lớn vi sinh vật gây bệnh. Đó là một mầm bệnh lớn nếu không được xử lý. Nước thải bệnh viện chứa Salmonella, tụ cầu, liên cầu, virus đường tiêu hoá, bại liệt, các loại ký sinh trùng, amip, nấm. Những vi khuẩn này gây ra các bệnh về đường tiêu hóa, bại liệt và nhiều bệnh nguy hiểm khác cho con người. Với những tác động nói trên, thì việc xử lý nước thải bệnh viện trước khi thải ra HTTN chung hay thải ra môi trường là một việc làm tất yếu để đảm bảo an toàn cho con người và môi trường xung quanh. Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC 2.1 Các phương pháp xử lý sinh học Người ta sử dụng phương pháp sinh học để làm sạch nước thải khỏi các hợp chất hữu cơ và một số tạp chất vô cơ như H2S, sufic, amoniac … Phương pháp dựa trên cơ sở sự hoạt động của các vi sinh vật, để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Các vsv sử dụng các hợp chất hữu cơ, N, P và một số chất khoáng có trong nước thải làm chất dinh dưỡng và tạo năng lượng. Kết quả là các hợp chất hữu cơ bị khoáng hóa, trở thành các chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước. Trong quá trình dinh dưỡng chúng dùng các chất dinh dưỡng để tái tạo tế bào, sinh trưởng và tạo sinh khối, đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các keo phân tán nhỏ. Nguyên lý chung của quá trình oxy hóa sinh hóa: thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa cá hợp chất hữu cơ hòa tan, cả chất keo và phân tán nhỏ trong nước và nước thải cần phải di chuyển vào bên trong tế bảo của vi sinh vật, tóm lại quá trình xử lý sinh học gồm các giai đoạn sau: Chuyển các hợp chất hữu cơ từ pha lỏng tới bể mặt của tế bào vi sinh vật nhờ khuyết tán đối lưu và phân tử. Di chuyển chất từ bể mặt ngoài tế bào qua màng thấm bằng khuyết tán do sư chênh lệch nồng độ các chất ở bên trong và bên ngoài tế bào. Quá trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vsv để sản sinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng. Các phương pháp xử lý sinh học được chia thành 2 loại: tự nhiên, nhân tạo. Trong các phương pháp xử lý sinh học nhân tạo ta có thể phân loại theo hình 2.1 Hiếu khí Kỵ khí Sinh trưởng lơ lửng Sinh trưởng bám dính Sinh trưởng lơ lửng Sinh trưởng bám dính aerotank SBR Mương oxy hóa lọc sinh học Đĩa quay sinh học Bể UASB Tiếp xúc kị khí Lọc kị khí Xử lý sinh học Hình 2.1 : Phân loại các phương pháp xử lý sinh học 2.2 Bể phản ứng sinh học hiếu khí ( aerotank) Bể aerotank là bể phản ứng sinh học hiếu khí. Quá trình hoạt động sống của quần thể vi sinh vật trong bể thực chất là quá trình nuôi vi sinh vật trong quá các bình phản ứng sinh học hay các bình lên men thu sinh khối. Bể aerotank thuộc quá trình xử lý hiếu khí với quần thể vsv phát triển theo phương pháp sinh trưởng lơ lửng. Trong quá trình xử lý hiếu khí trong bể aerotank, các vi sinh vật sinh trưởng ở dạng huyền phù, quá trình là sạch trong bể diễn ra theo mức dòng chảy qua hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí. Việc sục khí ở đây để đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy hòa tan trong nước, và duy trì trạng thái lơ lửng của bùn hoạt tính. 2.3 Lọc sinh học Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vsv sinh trưởng cố địn trên lớp màng bám trển các lớp vật liệu lọc. Nước thải đước tưới trừ trên xuống quá lớp vật liệu lọc, tạo ra lớp màng nhớt gọi là màng sinh học, phủ lên bề mặt lớp vật liệu đệm, vì vậy người ta gọi loại bể này là bể lọc nhỏ giọt. Lọc sinh học gồm: lọc sinh học có vật liệu ngập nước; lọc sinh học có vật liệu không ngập nước Cấu tạo: có vật liệu tiếp xúc không ngập nước. - Các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích lớn nhất (nếu có thể). - Nước thải được phân phối đều. - Nước thải sau khi tiếp xúc VL tạo thành các hạt nhỏ chảy thành màng nhỏ luồng qua khe hở VL lọc. - Ở bề mặt VL lọc và các khe hở giữa chúng các cặn bẩn được giữ lại tạo thành màng _ Màng sinh học. - Lượng oxy cần thiết để cấp làm oxy hoá chất bẩn đi từ đáy lên. - Những màng VS đã chết sẽ cùng nước thải ra khỏi bể được giữ ở bể lắng 2. Vật liệu lọc: - Có diện tích bề mặt/đvị diện tích lớn - Than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong (60-100 mm) - HVL = 1.5-2.5 m. - Nhựa đúc sẵn PVC được sử dụng rộng rãi ngày nay 2.4 Đất ngập nước kiến tạo (construction wetland) Các phương pháp xử lý sinh học được nêu ở hình 2.1 là các phương pháp xử lý sinh học nhân tạo, ngoài ra còn có các phương pháp xử lý sinh học tư nhiên như: hồ hiếu khí, hồ kỵ khí, hồ hiếu – kỵ khí, cánh đồng tưới, cánh đồng lọc. Đất ngập nước kiến tạo (construction wetland) là một phương pháp xử lý sinh học tự nhiên được con người áp dụng trong hệ thống xử lý nước thải. Đất ngập nước kiến tạo (construction wetland) Đất ngập nước kiến tạo là một hệ thống kỹ thuật được thiết kế Đất ngập nước kiến tạo là một hệ thống kỹ thuật được thiết kế nhằm tận dụng sử dụng các quá trình tự nhiên của thực vật đất ngập nước, các loại đất và tập các loại vi sinh vật nhằm xử lý nước thải. Nó được thiết kế nhằm cải tiến và nâng cao hiệu quả xử lý của các quy trình tương tự xảy ra trong đất ngập nước tự nhiên. (Theo J.Vymazal / Ecological Engineering 25(2005)) Phân loại các mô hình ứng dụng đặc trưng của đất ngập nước trong xử lý nước thải. Hình 2.2: phân loại wetland Đất ngập nước dòng chảy mặt (Surface flow wetland –SFW hoặc Free water surface – FWS): Hệ thống này thường là lưu vực chứa nước hoặc các kênh dẫn nước, với lớp lót bên dưới để ngăn sự rò rỉ nước, đất hoặc các lớp lọc thích hợp khác hỗ trợ cho thực vật nổi. Lớp nước nông, tốc độ dòng chảy chậm, sự có mặt của thân cây quyết định dòng chảy và đặc biệt trong các mương dài và hẹp, bảo đảm điều kiện dòng chảy nhỏ. FWS có chức năng: Lắng các thành phần lơ lửng Phân tán các thành phần chất hòa tan vào trong chất cặn lắng. Khoáng hóa các thành phần chất hữu cơ Biến đổi thành phần vi sinh thành các dạng khí gas. Hấp thu chất dinh dưỡng bởi các vi sinh vật và thực vật. Hấp phụ hóa lý và kết tủa trong quá trình lắng. Loại bỏ các kim loại nặng: Cd, Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, Co. Loại bỏ các vi sinh có khả năng mang các mầm bệnh bởi các quá trình phân hủy tự nhiên, quá trình trình lắng và bức xạ UV tự nhiên Đất ngập nước dòng chảy ngầm (Sub-surface flow wetland –SSFW): Là hệ thống mà trong đó thân các hệ thực vật không bị chìm trong nước, bộ rể bám chặt vào lớp vật liệu lọc và nước lưu thông trong bên trong lớp vật liệu này theo phương đứng hoặc phương ngang. SSFW Có chức năng gần như chức năng của một hệ thống xử lý hiếu khí Lắng các thành phần lơ lửng Loại bỏ các thành phần chất hữu cơ (BOD, COD,các thành phần chất dinh dưỡng N,P…) Loại bỏ các kim loại nặng: Cd, Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, Co. Loại bỏ các loại vi sinh vật gây bệnh Chương 3: LỰU CHỌN VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Yêu cầu thiết kế Như ở phần trên, với những đặc điểm của nước thải bệnh viện và tính nguy hại của nước thải bệnh viện thì việc xử lý nước thải bệnh viện trước khi thải ra cống chung của thành phố là tất yếu. Dựa vào thành phần, tính chất nước thải bệnh viện như đã trình bày ở trên, nước thải bệnh viện có BOD5/COD >0,5 nên rất phù hợp cho việc xử lý sinh học kết hợp với khử trùng. Với công nghệ xử lý sinh học có thể phân hủy hầu như toàn bộ chất ô nhiễm hữu cơ, công nghê khử trùng tiêu diệt gần như toàn bộ vi trùng gây bệnh. Hệ thống xử lý nước thải bệnh viện được thiết kế đảm bảo những tiêu chí do bệnh viện yêu cầu như sau: Giảm nồng độ các tác chất ô nhiễm xuống mức cho phéo theo QCVN 28:2010/BTNMT: chất lượng nước thải sinh hoạt – tiêu chuẩn thải loại A, sau đó thải vào hệ thống thoát nước chung của thành phố Chi phí đầu tư thấp Diện tích mặt bằng dành cho hệ thống không giới hạn Vận hành đơn giản, ít bảo trì, bảo dưỡng Không đòi hỏi nhân công có chuyên môn cao Bảng 3.1: giá trị C của các thông số ô nhiễm theo QCVN 28: 2010/ BTNMT TT Thông số Đơn vị Giá trị C A B 1 pH - 6,5 - 8,5 6,5 - 8,5 2 BOD5 (200C) mg/l 30 50 3 COD mg/l 50 100 4 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50 100 5 Sunfua (tính theo H2S) mg/l 1,0 4,0 6 Amoni (tính theo N) mg/l 5 10 7 Nitrat (tính theo N) mg/l 30 50 8 Phosphat (tính theo P) mg/l 6 10 9 Dầu mỡ động thực vật mg/l 10 20 10 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 11 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 12 Tổng coliforms MPN/ 100ml 3000 5000 13 Salmonella Vi khuẩn/ 100ml KPH KPH 14 Shigella Vi khuẩn/ 100ml KPH KPH 15 Vibrio cholerae Vi khuẩn/ 100ml KPH KPH Một số sơ đồ công nghệ xử lý Nước thải bệnh viện có tỉ số BOD/COD cao nên rất thích hợp cho việc xử lý bằng phương pháp sinh học. Sau đây là một số phương án để xử lý nước thải bệnh viện: Phương án 1: Xử dụng bể Aerotank làm công nghệ chính Sơ đồ công nghệ: Thuyết minh công nghệ: Nước thải (NT) từ bệnh viện được thu gom qua song chắn rác (SCR) và lưới chắn rác (LCR) đi vào bể tiếp nhận. SCR và LCR có nhiệm vụ loại bỏ các cặn bã, các loại tạp chất thô và mịn nằm lẫn trong nước thải. NT từ bể tiếp nhận được bơm lên bể điều hòa. Bể điều hoà giữ chức năng điều hoà NT về lưu lượng và nồng độ. Tại đây NT được điều chỉnh về pH thích hợp cho quá trình xử lý sinh học (6,5 – 7,5). NT tiếp tục được đưa vào bể lắng đợt 1 để loại bỏ cặn tươi và các tạp chất nhỏ có khả năng lắng được. NT được dẫn vào bể lọc sinh học kị khí (UASB) nhằm phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản hơn và chuyển hóa chúng thành CH4, CO2, H2S,… Sau đó, NT được xử lý ở bể lọc sinh học hiếu khí, bể này vừa có nhiệm vụ xử lý tiếp phần BOD5, COD còn lại vừa làm giảm mùi hôi có trong NT. Sau khi xử lý ở bể lọc sinh học hiếu khí, NT tiếp tục chảy sang bể lắng 2 để lắng bùn hoạt tính. Lượng bùn này được rút khỏi bể lắng bằng hệ thống bơm bùn và tuần hoàn về bể sinh học, bùn dư được dẫn về bể nén bùn. NT từ bể lắng 2 tiếp tục chảy qua bể khử trùng nhằm tiêu diệt các vi trùng và mầm bệnh nguy hiểm có trong nước thải. Sau khi ra khỏi bể khử trùng NT sẽ đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005 loại A,B rồi thải ra nguồn tiếp nhận. Bể aerotank có những ưu, nhược điểm sau: Ưu điểm: Sữ dụng phổ biến trong lĩnh vực xử lý nước thải Hiệu suất cao: 85 – 95 %, khoảng 98% cặn lơ lửng được loại bổ Không sinh mùi Nhược điểm: Nhu cầu dinh dưỡng,chất dinh dưỡng cao Bùn sinh ra nhiều, phải tuần hoàn bùn Phải có bể lắng đợt hai Đòi hỏi trình độ vận hành cao Phương án 2: Xử lý nước thải bệnh viện với công nghệ chính là công nghệ sinh học đất ngập nước kiến tạo. Sơ đồ công nghệ Thuyết minh công nghệ xử lý NT sau khi qua SCR (tại bệnh viện ) được dẫn vào tự hoại 3 ngăn nhằm lắng cặn và lên men, phân huỷ sinh học kỵ khí cặn lắng. Các chất hữu cơ trong nước thải và bùn cặn đã lắng, chủ yếu là các Hydrocacbon, đạm, béo, ... được phân hủy bởi các vi khuẩn kỵ khí và các loại nấm men. Nhờ vậy, cặn lên men, bớt mùi hôi, giảm thể tích. Chất không tan chuyển thành chất tan và chất khí (chủ yếu là CH4, CO2, H2S, NH3, ...). NT từ bể tự hoại sẽ được dẫn qua wetland. Tại đây diễn ra quá trình phân hủy gần như toàn bộ phần chất hữu cơ có trong NT nhờ quá trình hấp thụ của rể cây, và quá trình sử lý sinh học của lớp màng vsv bám quanh các giá thể. Đồng thời, các chất dinh dưỡng N,P cũng được sử lý nhờ rể cây hấp thụ để phụ vụ quá trình phát triển của cây. NT từ wetland tiếp tục chảy qua bể khử trùng nhằm tiêu diệt các vi trùng và mầm bệnh nguy hiểm có trong nước thải. Sau khi ra khỏi bể khử trùng NT sẽ đạt tiêu chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT loại A rồi thải ra nguồn tiếp nhận. Lựa chọn công nghệ xử lý Dựa vào yêu cầu thiết kế đã nêu trên, ta chọn công nghệ xử lý nước thải bệnh viên Lệ Thủy, Quảng Bình là công nghệ xử lý nước thải với công nghệ chính là công nghệ đất ngập nước kiến tạo. Phương án 2 có những ưu điểm thích hợp với yêu cầu như sau: Đơn giản khi vận hành Không cần nhiều công sức trong việc bảo trì bảo dưỡng Không đòi hỏi nhân công có trình độ chuyên môn cao Chi phí vận hành, chi phí xây dựng thấp Không cần thiết phải có bể khử trùng Phương án 2 cũng có những nhược điểm sau: Diện tích đất sử dụng nhiều Chỉ thích hợp với tải trọng hữu cơ thấp Tuy nhiên những khuyết điểm này bệnh viện có thể khắc phục được Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ. Bảng :Tính chất nước thải đầu vào và đầu ra của hệ thống Đơn vị Tính chất nước đầu vào Yều cầu đầu ra COD mg/l 345 50 BOD mg/l 240 30 Tổng N mg/l 49,3 30 Tổng P mg/l 5,5 6 coliform MNP/100ml 9.3 × 106 KPH Giá trị lưu lượng dùng để thiết kế: Qtb = 15m3/ngày = 0,625m3/h Qmax =Kmax×Qtb=3×Qtb= 1,875m3/h (Giả sử các hệ số không điều hòa là Kmax = 3,0 theo TCXDVN 51 -1984) Bảng4.1: Các thông số lưu lượng dùng trong thiết kế Thông số Kí hiệu, đơn vị Giá trị Lưu lượng giờ trung bình Qhtb (m3/h) 0,625 Lưu lượng giờ lớn nhất Qhmax (m3/h) 1,875 Bể tự hoại Nước thải khu công nghiệp được thu gom vào bể tự hoại. Tại đây, một phần chất hữu cơ trong nước thải được xử lý nhờ quá trình phân hủy sinh học kị khí. Một phần chất rắn cũng được giữ lại trong bể tự hoại-(theo Triết, xử lý nước thải đô thị & công nghiệp, tính toán thiết kế, 2010) Thể tích tính toán của bể tự hoại lấy không nhỏ hơn lưu lượng nước thải trung bình trong 1-2 ngày đêm (điều 7.3.2 TCXD-51-84). Ta chọn 1 ngày đêm để tính toán. W = 15 m3/ ngày * 1ngày = 15 m3 Thể tích ngăn thứ nhất lấy bằng ½ thể tích tổng cộng.(TCXD-51-84) W1 = 0.5*15 = 7.5 (m3); Thể tích ngăn thứ hai và thứ ba lấy bằng ¼ thể tích tổng cộng.(TCXD-51-84) W2 = W3 = 0.25*15 = 3.75 (m3); Chọn chiều sâu công tác của bể tự hoại H = 1.5 m. Khi đó diện tích F của bể tự hoại sẽ là: F=W/H = 15/1.5 = 10 (m2) Chọn kích thước H * B * L (chiều sâu * chiều rộng * chiều dài) các ngăn như sau: Bảng4.2 :Kết quả tính toán bể tự hoại Ngăn I Ngăn II Ngăn III Chiều sâu H (m) 1.5 1.5 1.5 Chiều rộng B (m) 2 2 2 Chiều dài L (m) 2,6 1,2 1,2 Thể tích thực của bể tự hoại: Wt = W1 + W2 +W3 = (1.5*2*2,6) + (1.5*2*1,3) + (1.5*2*1,3) = 7.8 + 3.9 + 3.9 = 15.6 (m3) Hàm lượng chất bẩn sau khi qua bể tự hoại giảm và có thể tính như sau: Hàm lượng chất lơ lửng giảm 45%, Hàm lượng chất hữu cơ giảm: 20 – 40%, giả sử giảm 30%, tức còn lại trong nước thải là 240* ( 100% - 30% ) = 168 mg/l. Xác định hầm bơm Thể tích hầm bơm W = 1,3 .Qmax t = 1,3. 1, 875m3/h . 1 h = 2,4375 m3 chọn 2,5 m3 Trong đó: 1,3 : hệ số an toàn T: thời gian lưu trong hầm bơm Hầm bơm có mặt cắt bằng hình vuông, diện tích mặt cắt bằng là A= Wh= 2,51,5=1,7 m2 Chọn chiều dài hầm bơm: L = 2,6 m Chiều rộng hầm bơm : B = 1m Đất ngập nước kiến tạo( construction wetland): Nước thải sau khi qua bể tự hoại được đưa vào wetland. Phần chất rắn sẽ bị giữ lại trên bề mặt đất. Chất hữu cơ, chất dinh dưỡng ( N, P) được xử lý qua quá trình phát triển của cây. Phần chất hữu cơ còn lại sẽ được sử lý nhờ vsv sống bám dính trên các giá thể ( giá thể để lâu ngày sẽ phát triển một lớp vsv bao quanh các viên đá, sỏi) Chọn đất ngập nước dòng chảy ngang SFS(subsurface flow system), tính theo tài liệu Chọn vật liệu lọc: Cát sỏi: d10= 8 mm Độ dẫn thủy lực ks= 500m3/m2/ngd Độ xốp α = 0.35 Thực vật trồng trên bãi lọc: sậy Độ dốc lưu vực s= 10%= 0.01 chiều cao tầng đất là 0,6m, chiều cao lớp bảo vệ 0,3m Hằng số tốc độ phản ứng: KT= K20×1,125-20=1.34 Với: K20= 0,86, =1,1 Xác định diện tích mặt cắt cho tầng đất. Ac= QKs.s= 15500.0.01=3m2 Trong đó: Q: lưu lượng nước thải vào hệ thống m3/ngd Ks: độ dẫn thủy lực m3/m2/ngd S: độ dốc lưu vực 10% = 0,01 Xác đinh chiều rộng lưu vực: B= Acd= 3 m20,6 m=5 m Trong đó: Ac: diện tích mặt cắt ngang của lưu vực D: chiều cao tầng đất: 0,6m Diện tích mắt cắt bằng đất ngập nước, theo hàm lượng BOD5: As= QlnC0/CeKT.d.α=15m3ln168/301,34.0,6m.0,35=91,8 m2 Trong đó: KT (BOD5) : hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc nhiệt độ, KT = 1,34 Diện tích mắt cắt bằng đất ngập nước, theo hàm lượng BOD5: As= QlnC0/CeKT.d.α=15m3ln49,3/301,34.0,6m.0,35=26,5 m2 So sánh các kết quả trên: suy ra diện tích bãi lọc ngầm là :91,8 m2 chọn 92 m2 Xác định chiều dài lưu vực: L= AsB= 92 m25 m=18,4 m Xác định thời gian lưu nước t= L.B.d.αQ= 18,4m.5m.0,6m.0,3515m3/ngd=1.288 ngày Tải trọng bề mặt Lw= QAs= 15 m3/ngd92 m2=0,163 m3/m2ngd Lw = 0,163m/ngd = 16cm/ngd thỏa 2cm/ngd < Lw <20 cm/ngd (WPCF, 1990) Tải trọng hữu cơ: LCOD= Q. C0, COD. 10-3AS= 15 m3/ngd.345.10-3kg/m392 m2=0,05625kgCODm2ngd=562,5kgCODha.ngd LCOD= 562,5 kgCOD/ha.ngd không thỏa 100 < LCOD<150 kgCOD/ha.ngd Cần tăng thể tích mặt cắt bằng của lưu vực lên 370 m2 , Chiều dài lưu vực lúc này là L= AsB= 370 m25 m=75 m Thời gian lưu nước là : t= L.B.d.αQ= 75m.5m.0,6m.0,3515m3/ngd=5,25 ngày Tải trọng hữu cơ là: LCOD= Q. C0, COD. 10-3AS= 15 m3/ngd.345.10-3kg/m3370 m2=0,0140kgCODm2ngd=140kgCODha.ngd Chọn chiều dài lớp đá thô bảo vệ: 0,9m ( L.Burton 1991) Thực vật trong hệ thống đất ngập nước rất quan trọng và được trồng bằng tay. Sậy được trồng với khoảng cách từ khoảng 0.3 – 1.2 m. Nếu sậy phát triển mạnh và khoảng cách giữa các cây < 0.3 m thì tiến hành nhổ tỉa cây. Nên duy trì mực nước ở trên lớp đất sỏi phía dưới, và sau vài tuần tiến hành nhổ bỏ các cây dại. Ban đầu nên dùng phân bón để thúc đẩy hệ sậy, chỉ nên sư dụng hệ thống sau khi hệ sây đã phát triển. Nên tiến hành trồng hệ sậy vào mùa xuân, đây là mùa thích hợp để hệ sậy phát triển nhanh và tốt. Ống phân phối nước làm bằng ống nhựa có khoan các lỗ nhỏ. Đường kính ống phân phối nước d= 4Qtbπv= 4.0,625 m3/hπ.3600.0,6 m/h=0,020m=20mm Chọn ống Φ 27 Khoan trên ống 40 lỗ, đường kính mỗi lỗ là d'= 4Qtbn.π.v= 4.0,625 m3/h40.π.3600.0,6 m/h=0,0025m=25mm Khoảng cách giữa các lỗ là : ∆l= W-n.d'n+1 ≈120 mm Ống thu nước ở đáy và cuối lưu vực có đường kính d= 4Qmaxπv= 4.1.875 m3/hπ.3600.0,6 m/h=0,035m=35mm Chọn ống Φ 60 Trong đó: V: vận tốc nước chảy trông ống thoát nước; v= 0,4 m/s – 1m/s ( điều 2.6 TCXD 51- 84 ) Bảng 4.3 :Thông số thiết kế wetland STT Thông số Giá trị 1 Thể tích lưu vực, m3 222 2 Chiều cao lưu vực,m 0,6 3 Chiều rộng lưu vực,m 5 4 Chiều dài lưu vực,m 18,4 5 Thời gian lưu nước, ngày 5,2 6 Đường kính ống phân phối nước, mm 27 7 Đường kính ống thu nước, mm 60 Bể chứa nước sau xử lý Thể tích bể W = 1,3 .Qmax t = 1,3. 1, 875m3/h . 1 h = 2,4375 m3 chọn 2,5 m3 Trong đó: 1,3 : hệ số an toàn T: thời gian lưu trong hầm bơm Hầm bơm có mặt cắt bằng hình vuông, diện tích mặt cắt bằng là A= Wh= 2,52,5=1 m2 Chọn chiều dài bể: L = 1 m Chiều rộng bể : B = 1m Chương 5: DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Lâm Minh Triết (chủ biên), Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân-Xử lý nước thải và đô thị - tính toán và thiết kế công trình – tái bản lần thứ tư (2010)- NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh J.Vymazal-/ Ecological Engineering 25( 2005)- Horizontal sub-surface flow and hybrid constructed wetlands systems for wastewater treatment Franklin L. Burton and Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse by Geoger Tchobanoglous – 1991 WPCF/JSWA- Joint Technical Seminar on Sewage Treatment Technology- 4th 1990 Tokyo, Japan PHỤ LỤC PL1: Các bảng: Bảng 1.1 tính chất đầu vào nước thải bệnh viện huyện Lê Thủy .................................6 Bảng 3.1: giá trị C của các thông số ô nhiễm theo QCVN 28: 2010/ BTNMT………14 Bảng4.1: Các thông số lưu lượng dùng trong thiết kế…..............................................19 Bảng4.2 :Kết quả tính toán bể tự hoại…......................................................................20 Bảng4.3 :Thông số thiết kế wetland ............................................................................25 PL2: Các hình Hình 1.1: nguồn gốc nước thải bệnh viện ……………………………………………..4 Hình 2.1: phân loại các phương pháp xử lý sinh học ………………………………….9 Hình 2.2: phân loại wetland…………………………………………………………..18 PL3: Các bản vẻ Bản vẽ số 1: Sơ đồ công nghệ Bản vẽ số 2: Sơ đồ bố trí mặt bằng Bản vẽ số 3: Chi tiết wetland